( PDF ) Estudo de cobertura para grandes vãos utilizando perfis tubulares

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO – ESCOLA DE MINAS

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL

Estudo de Cobertura para Grandes Vãos

utilizando Perfis Tubulares

FLÁVIA MACEDO FURTINI

ORIENTADOR: Prof. Dr. Luiz Fernando Loureiro Ribeiro

Dissertação apresentada ao Programa de

Pós-Graduação do Departamento de

Engenharia Civil da Escola de Minas da

Universidade Federal de Ouro Preto,

como parte integrante dos requisitos para

obtenção do título de Mestre em

Engenharia Civil, área de concentração:

Construção Metálica.

Ouro Preto, Setembro de 2005.

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Catalogação:

sisbin@sisbin.ufop.br

F992e Furtini, Flávia Macedo.

Estudo de cobertura para grandes vãos utilizando perfis tubulares [manuscrito]. /

Flávia Macedo Furtini. - 2005.

xviii, 204f.: il. color.; tabs.

Orientador: Prof. Luiz Fernando Loureiro Ribeiro.

Área de concentração: Construção Metálica.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Ouro Preto. Escola

de Minas. Departamento de Engenharia Civil. Programa de Pós Graduação

em Engenharia Civil.

1. Cobertura (Engenharia) - Teses. 2. Cobertura metálica - Teses.

3. Engenharia de estruturas - Teses. 4. Projetos de engenharia -

Teses

I.Universidade Federal de Ouro Preto. Escola de Minas.

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III

Aos meus pais, José Geraldo e

Maria do Carmo.

AGRADECIMENTOS

A Deus pela vida, por iluminar sempre o meu caminho;

Aos meus pais José Geraldo e Maria do Carmo, meus exemplos de vida e incentivo;

aos meus irmãos Andréa e Cristiano pela amizade, companheirismo e alegria em

todos os momentos;

À minha família, pela força e carinho; à família Muniz por todo o apoio e acolhimento;

Às minhas queridas Cristiane e Betina, amigas, parceiras e sócias para a vida toda.

À Renata, Domênica e Kneipp, amigos verdadeiros em tão pouco tempo. Obrigada por

todos os momentos juntos;

Aos meus colegas de mestrado, em especial a Kátia, Paulo, Ana Amélia, Ana Carolina

e Flávio pela amizade e alegria tão constante neste período;

Ao Vinicius pela grande amizade e apoio;

o meu orientador Luiz Fernando Loureiro Ribeiro pela confiança e colaboração no

desenvolvimento deste trabalho;

o departamento de Engenharia Civil da UFOP; aos funcionários da Escola de Minas,

em especial a Róvia; aos professores, em especial ao Henor, Ernani, Arlene,

Christianne e Ricardo;

À Vallourec & Mannesmann do Brasil, pela oportunidade, apoio e financiamento deste

trabalho, em especial aos engenheiros Maurício Dario Filho e Renato Branco;

Ao Afonso Henrique Mascarenhas de Araújo, pela contribuição profissional e pessoal

imensa, pela amizade, preocupação, cuidado. Pelas longas horas de conversa e

discussões sobre engenharia, arquitetura e vida;

Engineering, em especial ao David Fratel, Marcelo Hermann e Carlos Britto. Às

Empresas BRAFER Construções Metálicas S.A., Açotubo, CompLaser e Techneaço;

À Universidade Estadual de Campinas;

E ao Cereno, meu presente maior, minha melhor surpresa, muito obrigada por fazer

parte da minha vida.

RESUMO

A racionalização dos métodos construtivos, aliada ao desenvolvimento e utilização

freqüentes de elementos pré-fabricados, vem contribuindo para um crescente

processo de industrialização nas construções. Neste sentido, a flexibilidade gerada

pelo espaço projetado é considerada um importante canal para a viabilização deste

processo de construir já que, além de opções de arranjo interno, permite também

diversas associações dos materiais construtivos.

A flexibilidade está diretamente relacionada à dimensão dos vãos livres internos que

os espaços oferecem. Assim, as estruturas de cobertura para grandes vãos vêm

destacando-se no sistema construtivo atual, por permitir espaços amplos e adaptáveis

a quaisquer segmentos de mercado, absorvendo suas utilizações e necessidades,

sejam elas mutáveis ou não.

O presente trabalho tem por finalidade relatar o processo de desenvolvimento de um

sistema estrutural de cobertura para grandes vãos em perfis tubulares sem costura,

diferenciado dos demais existentes por se tratar um sistema industrializado.

Características pertencentes ao conceito de industrialização como padronização e o

controle de qualidade no processo e produto acabam por diferenciar o sistema no

mercado nacional.

Considera-se ainda que o sistema de cobertura industrializado constitui um meio

eficaz de divulgação e aperfeiçoamento dos processos de manufatura do perfil tubular.

Ao longo do trabalho são apresentadas as etapas do desenvolvimento do sistema,

desde as diretrizes para viabilizar a concepção e modulação das peças até os

procedimentos para fabricação de um protótipo experimental. Ao final do trabalho, são

mostrados alguns exemplos em que o sistema estrutura proposto é utilizado.

Palavras chave: perfil tubular, cobertura, grandes vãos, projeto.

ABSTRACT

The rationalization of the constructive methods, allied to the frequent development and

use of pre-manufactured elements, contributes for an increasing process of

industrialization in the civil construction. Flexible building spaces are considered one

important key in this context since they allow different alternatives of association

between the constructive materials and its usability is directly proportional to the free

span offered. Thus, large span roofs become distinguished in the current constructive

systems by allowing ample and adaptable areas, meeting the requirements of a flexible

construction.

The present work describes the phases involved in the design of a large span roof

structure using seamless tubular steel profiles. The studied structure differentiates of

the existing ones since it is an industrialized product. Its characteristics such as

standardization and quality control are inherent to the industrialization concept and

consequently one can get a better product being distinguished in the Brazilian civil

construction.

he stages of conception of the system since the modulation study until the

manufacture procedures are described. In addition, at the end of this work, some

examples using the structural system are presented.

Keywords: Hollow sections, large span roof, steel design.

VII

SUMÁRIO

Lista de Figuras X

Lista de Tabelas XVII

Lista de Abreviaturas XVIII

Capítulo 1 - Introdução

1.1 - Considerações Iniciais 1

1.2 - Objetivos 2

1.3 - Metodologia 3

1.4 - Estrutura da dissertação 3

Capítulo 2 – Coberturas para Grandes Vãos

2.1 - Introdução 5

2.2 - Breve panorama histórico da origem dos grandes vãos 8

2.2.1 - Considerações Iniciais 8

2.2.2 - Início do Século XX Até os Dias Atuais 18

2.2.2.1 - Considerações gerais 18

2.2.2.2 - Modelos estruturais 25

2.3 - Edifícios industriais 34

2.3.1 - Sistemas de Cobertura Pré-Fabricada 35

2.3.1.1 – Mercado 37

Capítulo 3 – Elementos Construtivos

3.1 – Introdução 40

3.2 - Sistema de vedação 41

3.2.1 - Telhas metálicas em aço 41

3.2.2- Telhas translúcidas 45

3.3 - Sistema portante 46

3.3.1 - Vigas Secundárias ou Terças 46

3.3.2 - Contraventamentos 50

VIII

3.3.3 - Vigas Principais 51

3.3.3.1 - Vigas principais em alma cheia 51

3.3.3.2 - Vigas principais em armações (treliçadas) 52

3.4 - Sistema complementar 53

3.4.1 - Ventilação 53

3.4.2 - Mantas Para Isolamento Térmico 56

3.4.3 - Sistema de Captação de Água Pluvial 57

3.4.4 - Passarelas 58

Capítulo 4 – Diretrizes de Projeto

4.1 - Diretrizes para a modulação 60

4.2 - Parâmetros de classificação 62

4.2.1 - Parâmetros Arquitetônicos 62

4.2.2 - Parâmetros Estruturais 67

4.2.3 - Parâmetros Comerciais 75

4.3 – Diretrizes para o cálculo estrutural 78

4.3.1 - Premissas de cálculo 79

4.3.2 - Desenvolvimento do sistema estrutural 79

4.3.2.1 - Carregamentos e Combinações 80

4.3.2.1.1 - Ações 80

4.3.2.1.2 - Método dos estados limites 84

4.3.2.1.3 - Determinação das ações 86

4.3.2.1.4 - Determinação dos carregamentos 88

4.3.2.1.5 - Determinação das combinações 89

4.3.2.2 - Análise e Dimensionamento da Estrutura 90

4.3.2.2.1 - Generalidades 90

4.3.2.2.2 - Análise numérica 91

4.3.2.2.3 - Comportamento das ligações 91

4.3.2.3 – Detalhamento do Projeto 97

Capítulo 5 – Sistema Padrão V&M do Brasil

5.1 - Introdução

5.2 - Características gerais 100

5.3 - Descrição do sistema 105

5.3.1 - Vigas Principais 106

5.3.2 - Vigas Secundárias 108

5.3.3 - Correntes 111

5.3.4 - Contraventamentos 112

5.3.5 - Pilaretes 115

5.3.6 - Ligações 116

5.3.7 - Particularidades do Sistema 118

5.4 - Aspectos arquitetônicos 121

5.4.1 - Sistema de Coleta de Água Pluvial 121

5.4.2 - Sistemas de Iluminação 122

5.4.3 - Sistemas de Ventilação 124

Capítulo 6 – Protótipo

6.1 - Introdução 125

6.2 - Arquitetura 126

6.2.1 - Características Gerais 126

6.2.2 - Sistemas de Fechamento 127

6.3 - Estrutura 135

7.3.1 - Características Gerais 135

7.3.2 - Sistema de Estabilidade da Estrutura 138

7.3.3 - Fundação 138

7.3.4 - Mezanino 139

6.4 - Fabricação 140

6.5 - Montagem 147

6.6 - Análise experimental 152

Capítulo 7 – Ensaios

7.1 - Sugestões de aplicações do sistema 154

7.1.1 – Ginásio de esportes 154

7.1.2 – Unidade escolar – Refeitório / área de convívio 157

7.1.3 – Espaço Multiuso 158

7.1.4 – Terminal Rodoviário 160

Capítulo 8 – Considerações finais

8.1 - Comentários relativos ao presente trabalho 163

8.2 - Sugestões para trabalhos futuros 65

Referências Bibliográficas

167

Anexo I

174

LISTA DE FIGURAS

Capítulo 2

Figura 2.1: Coliseu de Roma. Concepção artística mostrando o velarium que

protegia os espectadores.

Figura 2.2: Domus em concreto, Panteão - Roma 8

Figura 2.3: Palácio de Cristal, Londres. Projeto: Joseph Paxton. 10

Figura 2.4: Projeto conceitual de um salão por Viollet-le-Duc, 1863. 11

Figura 2.5: Projeto conceitual para um salão de reuniões por Viollet-le-Duc.

1863

Figura 2.6: Estação St. Pancras, Londres. Projeto: William Henry Barlow. 13

Figura 2.7: Estação St. Pancras, Londres. Corte Transversal. 13

Figura 2.8: Galeria das Máquinas, 1889. Projeto: Victor Contamin e Ferdinand

Dutert.

Figura 2.9: Galeria das Máquinas. Detalhe da Estrutura. 14

Figura 2.10: Galeria das Máquinas. Elevação Interna. 14

Figura 2.11: Iron Bridge Coalbrookdale – Vista da Ponte. 15

Figura 2.12: Ponte Conway, Inglaterra. Seção transversal. 16

Figura 2.13: Ponte Conway, Inglaterra. Vista aérea. 16

Figura 2.14: Ponte Conway, Inglaterra. 16

Figura 2.15: Ponte Firth of Forth em construção, Escócia. Projeto: John Fowler,

Benjamin Baker.

Figura 2.16: Ponte Firth of Forth, Escócia. 17

Figura 2.17: Ponte Firth of Forth. Detalhe. 17

Figura 2.18: Fábrica George N. Pierce. Projeto: Albert Kahn. 19

Figura 2.19: Fábrica George N. Pierce. Vista interna. 19

Figura 2.20: Fábrica de produtos químicos. Projeto: H. Poelzig. 20

Figura 2.21: Fábrica Fargus. Projeto: Walter Gropius e Meyer. 20

Figura 2.22: Fábrica de Turbinas da AEG, Berlin. Projeto: Peter Behrens. 21

Figura 2.23: Fábrica padronizada da Companhia Austin, Cleveland, EUA. 22

Figura 2.24: Hangar em treliça espacial, para a Força Aérea norte-americana. 23

Figura 2.25: Sistema Mero. 23

Figura 2.26: Sistema Mero 23

Figura 2.27: Formas básicas para pavilhões de grandes vãos. A: Pavilhão

Extrudado. B: Estruturas Especiais.

Figura 2.28: Centro de Artes Visuais Sainsbury, Inglaterra 1978. Pavilhão

Extrudado.

Figura 2.29: Centro de Artes Visuais Sainsbury. Isométrica. 24

Figura 2.30: Palácio do Trabalho de Turim, Itália, 1961. (a) Planta. (b) Vista. 25

Figura 2.31: Edifício Berliner Bogen, Hamburgo, Alemanha 2002. 26

Figura 2.32: Exemplos de grelhas. 27

Figura 2.33: Pórticos (a) Simples Deslocáveis, (b) Simples Indeslocáveis,

c) Múltiplo deslocável e d) Múltiplo Indeslocável.

Figura 2.34: Efeito de 2a ordem. 28

Figura 2.35: Alguns contraventamentos utilizados em pórticos: a) Travamento

em “X”; b) Travamento em “K”; c)Travamento em “Y”.

Figura 2.36: Contraventamento em a) “X” e b) “Y”, executados com perfis

tubulares no galpão da Açotubo em Guarulhos, São Paulo.

Figura 2.37: Aeroporto de Stansted, Inglaterra, 1991. Projeto: Sir Norman

Foster.

Figura 2.38: Casca de dupla curvatura. (a) Módulo básico. (b) Associação dos

módulos.

Figura 2.39: Aeroporto Internacional de Denver, 1994. 30

Figura 2.40: Aeroporto Internacional de Denver, 1994. Vista Interna. 31

Figura 2.41: Igreja Batista em Fortaleza. 31

Figura 2.42: Esquema de estruturas pneumáticas. 32

Figura 2.43: Aplicações da treliça plana no edifício sede da V&M do Brasil, em

Belo Horizonte, MG.

Figura 2.44: Aplicações da treliça espacial. Centro de Eventos Expominas, em

Belo Horizonte, MG

Figura 2.45: Estrutura de cobertura em viga treliçada plana pré-fabricada.

Concessionária de veículos em Belo Horizonte, MG.

Figura 2.46: Comparação entre a permeabilidade visual do perfil tubular de

seção circular e outros tipos de seção.

Figura 2.47: Estado de conservação da cobertura em treliça, realizada com

cantoneiras e perfis tipo caixão.

Figura 2.48: Esquema de modulação do sistema. 39

Figura 2.49: Sistema de Cobertura do Hipermercado Extra, BH, MG. 39

Capítulo 3

Figura 3.1: Perfis usuais em telhas 42

XII

Figura 3.2: Telhas metálicas 42

Figura 3.3: Fixação das telhas na estrutura. 43

Figura 3.4: Seqüência de montagem das telhas metálicas. 43

Figura 3.5: Processo de zipagem da telha. 44

Figura 3.6: Perfilação da chapa in loco. 44

Figura 3.7: Cobertura em telha zipada. 44

Figura 3.8: Exemplos de detalhes para a fixação das telhas. 44

Figura 3.9: Exemplos de telhas isotérmicas. 45

Figura 3.10: Iluminação zenital. Galpão da Açotubo, Guarulhos/SP. 46

Figura 3.11: Terças treliçadas de seção transversal triangular. 47

Figura 3.12: Estrutura biapoiada. 48

Figura 3.13: “Joists” em treliça, com apoios na viga principal. Sistema de

Cobertura do Hipermercado Extra, BH. - MG.

Figura 3.14: Estruturas contínuas, onde a continuidade se dá pela adição de

mãos francesas ou união das cordas.

Figura 3.15: Estruturas Engastadas. 48

Figura 3.16: Cordas paralelas. 48

Figura 3.17: Corda superior Inclinada. 49

Figura 3.18: Cordas arqueadas. 49

Figura 3.19: Tipo de perfis utilizados nos banzos. 49

Figura 3.20: Tipo de perfis utilizados nas diagonais e montantes. 49

Figura 3.21: Ligação dos tirantes em terças de perfil aberto. 50

Figura 3.22: Contraventamentos horizontais em estruturas tubulares. Sede da

Açotubo em Guarulhos, SP.

Figura 3.23: Viga em alma cheia com seção transversal “I”, altura variável. 51

Figura 3.24: Viga de seção composta. 52

Figura 3.25: Tipos de seções utilizadas em treliças. 53

Figura 3.26: Sistema de ventilação natural, efeito “chaminé”. 54

Figura 3.27: Tipo de lanternim curvo. 55

Figura 3.28: Exemplos de aberturas para a entrada de ar. 55

Figura 3.29: Manta em lã de vidro. 56

Figura 3.30: Lâmina de alumínio. 56

Figura 3.31: Exemplos de seções de calhas. 58

Figura 3.32: Passarela metálica em chapa expandida sobre cobertura. 58

Figura 3.33: Tipos de materiais empregados nas passarelas. 59

XIII

Figura 3.34: Estados avançados de corrosão em passarelas metálicas. 59

Capítulo 4

Figura 4.1: Centros de distribuição. 63

Figura 4.2: Módulo típico e módulo típico com plataforma para embarque e

desembarque.

Figura 4.3: Distribuição das vagas no estacionamento (Terças com vãos de

15m).

Figura 4.4: Distribuição das vagas no estacionamento (Terças com vãos de

16m).

Figura 4.5: Esquema para telha biapoiada. 66

Figura 4.6: Esquema para telha contínua. 67

Figura 4.7: Deformações em vigas biapoiadas e pórticos. 70

Figura 4.8: Restrições ao uso de pilares metálicos em estrutura de apoio da

cobertura metálica.

Figura 4.9: Pontos positivos que levam à aquisição de um sistema de cobertura

metálica.

Figura 4.10: Pontos negativos que não levam à aquisição de um sistema de

cobertura metálica.

Figura 4.11: Variações da força normal com o tempo. 87

Figura 4.12: Superposição das ações. 87

Figura 4.13: Colapso na chapa. 92

Figura 4.14: Colapso na solda. 92

Figura 4.15: Fratura lamelar na face superior do tubo. 92

Figura 4.16: Puncionamento por cisalhamento na face superior do tubo. 92

Figura 4.17: Colapso na parede lateral do banzo. 92

Figura 4.18: Modos de colapso em ligações soldadas nos perfis tubulares de

seção circular.

Figura 4.19: Exemplos de ligações diretas entre perfis tubulares de seção

circular.

Figura 4.20: Ligação com chapa de gusset. Montagem de estrutura em perfil

tubular na Fábrica da Brafer, Araucária/PR.

Figura 4.21: Ligação entre flanges. 97

Figura 4.22: Reforço do nó na treliça tubular. 98

Capítulo 5

Figura 5.1: Utilização dos perfis tubulares em grandes coberturas: Vantagens e

desvantagens.

100

XIV

Figura 5.2: Nó de treliça espacial. Detalhe da cobertura do Centro de Eventos

Expominas, em Belo Horizonte, MG

101

Figura 5.3: Comparação entre os tipos de treliças mais usuais, quanto à

quantidade de peças.

102

Figura 5.4: “Gap” da terça. 103

Figura 5.5: “Gap” da treliça principal. 103

Figura 5.6: Ligação direta entre tubos através do corte “boca de lobo”. Fábrica

Açotubo - SP

103

Figura 5.7: Procedimento usual para a execução manual do corte “Boca de

Lobo”.

104

Figura 5.8: Quadradora de tubos – V&M do Brasil, Belo Horizonte – MG. 105

Figura 5.9: Sistema perfilador cabeça turca – V&M do Brasil, BH - MG. 105

Figura 5.10: Detalhamento da viga padrão principal. 107

Figura 5.11: Viga treliçada central de 10 metros. 107

Figura 5.12: Viga treliçada principal. 108

Figura 5.13: Chapas de ligação soldadas no pilar, detalhe de fixação das terças.

108

Figura 5.14: Elevação da terça de 7,5m. 109

Figura 5.15: Elevação da terça completa de 15m. 109

Figura 5.16: Esquema de forças em uma treliça simples. 110

Figura 5.17: Fixação das terças pelo banzo inferior. 111

Figura 5.18: Fixação dos tirantes flexíveis nos banzos das terças. 112

Figura 5.19: Contraventamento no plano do banzo superior, para estrutura

composta por dois módulos.

113

Figura 5.20: Contraventamento no plano do banzo inferior. 114

Figura 5.21: Detalhe da ligação A. 114

Figura 5.22: Pilarete para uso em pilares metálicos. 115

Figura 5.23: Pilarete para uso em pilares de concreto. 116

Figura 5.24: Ligações entre as peças e entre os elementos estruturais.

Montagem da estrutura na empresa Brafer.

117

Figura 5.25: Ligação soldada entre as peças. Montagem da estrutura na

Empresa Brafer.

117

Figura 5.26: Chapa circular de ligação entre os banzos d

a viga principal e chapa

de ligação da diagonal da terça. Empresa Brafer.

117

Figura 5.27: Rasgo na extremidade da peça para ligação com chapa de gusset.

118

Figura 5.28: Ligação com chapa de gusset. 118

Figura 5.29: Tipos de pilaretes no sistema padrão. 118

Figura 5.30: Pilarete de extremidade. 119

Figura 5.31: Posicionamento das terças. 119

Figura 5.32: Platibanda em concreto. 120

Figura 5.33: Detalhe para calha externa. 122

Figura 5.34: Iluminação zenital. 123

Figura 5.35: Detalhe iluminação zenital. 123

Figura 5.36: Sistema de ventilação natural. 124

Capítulo 6

Figura 6.1: Local de implantação do protótipo. 126

Figura 6.2: Implantação do laboratório. 127

Figura 6.3: Perspectiva esquemática da implantação. 127

Figura 6.4: Esquema do encaixe dos painéis metálicos. 128

Figura 6.5: Disposição dos pilares no projeto do protótipo. 129

Figura 6.6: Pilar auxiliar – 1

opção. 130

Figura 6.7: Pilar auxiliar – 2

opção. 131

Figura 6.8: Detalhe da fixação dos painéis no pilar tipo 1. 132

Figura 6.9: Detalhe da fixação dos painéis no pilar tipo 2. 132

Figura 6.10: Interface do painel com o pilar. 133

Figura 6.11: Elevação conjunto pilar / alvenaria, sede da Açotubo, Guarulhos. 134

Figura 6.12: Detalhe da conexão entre o pilar tubular de seção circular e a

alvenaria.

134

Figura 6.13: Sistema de fixação da telha zipada. 134

Figura 6.14: Planta de cobertura do protótipo – Banzo superior. 135

Figura 6.15: Vigas principais e terças. 136

Figura 6.16: Apoio da estrutura de cobertura. 137

Figura 6.17: Posicionamento dos tubulões e das estacas. 138

Figura 6.18: Detalhe do baldrame. 139

Figura 6.19: Viga mista com laje pré-moldada. 140

Figura 6.20: Tipos de cortes realizados pela máquina a laser. 141

Figura 6.21: Corte para encaixe tipo “boca-de-lobo” em diagonal da terça. 142

Figura 6.22: Máquina de corte a plasma. 143

Figura 6.23: Tipos de corte da máquina a plasma. 143

Figura 6.24: Exemplos de cortes efetuados pela máquina a plasma. Empresa

Açotubo

144

XVI

Figura 6.25: Solda ponteada na pré-montagem. 146

Figura 6.26: Elevação Viga padrão Principal. 146

Figura 6.27: Solda de penetração total. 146

Figura 6.28: Seqüência de montagem do conjunto viga principal / pilarete. 148

Figura 6.29: Montagem viga principal. 148

Figura 6.30: Sentido de montagem. 148

Figura 6.31: Início da primeira etapa da montagem. 149

Figura 6.32: Montagem das terças. 150

Figura 6.33: Travamento das terças. 151

Figura 6.34: Fixação das correntes. 151

Figura 6.35: Detalhe da montagem do contraventamento. 151

Figura 6.36: Ajustes finais das ligações das mãos francesas. 152

Capítulo 7

Figura 7.1: Ginásio de esportes tipo 1. 155

Figura 7.2: Elevações do ginásio de esportes tipo 1. 155

Figura 7.3: Ginásio de esportes tipo 5. 156

Figura 7.4: Elevações do ginásio de esportes tipo 5. 156

Figura 7.5: Perspectiva geral da implantação. 158

Figura 7.6: Vistas da estrutura. 158

Figura 7.7: Perspectivas espaço multiuso. 159

Figura 7.8: Estudo para terminal rodoviário – planta. 160

Figura 7.9: Dimensões e módulos usados. 161

Figura 7.10: Perspectiva do acesso principal. 161

Figura 7.11: Perspectiva geral do terminal rodoviário. 162

Figura 7.12: Elevações Frontal e Posterior do terminal rodoviário. 162

XVII

LISTA DE TABELAS

Capítulo 2

Tabela 2.1: Fábricas com capacidade acima de 10000 t / ano. 38

Capítulo 4

Tabela 4.1: Vantagens e desvantagens na utilização de pilares metálicos ou

em concreto.

Tabela 4.2: Dimensões padrão no transporte ferroviário. 77

Tabela 4.3: Dimensões padrão no transporte rodoviário. 77

Capítulo 6

Tabela 6.1: Especificação técnica da máquina a laser. 142

Tabela 6.2: Especificação técnica da máquina a plasma. 144

XVIII

LISTA DE ABREVIATURAS

Água pluvial

ASTM

American Society for Testing and Materials

CAD

Computer Aided Design

CAE

Computer Aided Engineering

CAM

Computer Aided Manufacture

CBCA

Centro Brasileiro da Construção em Aço

CNC

Computer Numeric Control

FEC

Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo

IBGE

Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística

INMETRO

Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial

MITERP

Manual de implantação de terminais rodoviários de passageiros

SAE

Society of Automotive Engineers

UNICAMP

Universidade Estadual de Campinas

UFOP

Universidade Federal de Ouro Preto

V&M

Vallourec & Mannesmann

VMJ

Vallourec & Mannesmann Joist

Viga Principal

CAPÍTULO 1

INTRODUÇÃO

1.1. CONSIDERAÇÕES INICIAIS

A engenharia de edificações no Brasil vem acompanhando as inovações tecnológicas

mundiais em quase todos os seus aspectos. As novas tecnologias ganham cada vez

mais espaço no contexto técnico nacional, cujo desenvolvimento gera um impacto

significativo na execução das obras.

om a introdução no mercado de novos sistemas pré-fabricados e a racionalização

dos métodos construtivos, percebe-se que o desenvolvimento da industrialização nas

construções é crescente. Neste sentido, os espaços denominados flexíveis tornaram-

se um importante canal para a concretização desta forma de construir, já que

permitem diversas possibilidades de união entre os vários materiais existentes.

A partir desta contextualização, as estruturas de cobertura para grandes vãos vêm

destacando-se entre os elementos construtivos, por permitir espaços amplos e

adaptáveis a quaisquer segmentos de mercado, absorvendo suas utilizações e

necessidades, sejam elas mutáveis ou não.

No entanto, observa-se que no mercado nacional, é escassa a oferta de soluções para

sistemas de coberturas industrializadas, conhecidas comercialmente como pré-

engenhadas. A maioria das empresas fornecedoras de sistemas de cobertura para

grandes vãos desenvolve projetos exclusivos para cada edificação construída, o que

reduz a produtividade do setor de engenharia e do processo fabril (devido à não

CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO

padronização do seu produto), aumentando o prazo de entrega em obra e gerando

maiores custos no contexto global.

onsidera-se ainda que atualmente, o sistema construtivo baseia-se na maneira de

associação dos elementos, principalmente no setor industrial e comércio, o que

viabiliza a adoção de materiais pré-fabricados industrializados, de forma a agilizar o

empreendimento e o retorno dos investimentos realizados.

1.2. OBJETIVOS

Em função dos parâmetros mencionados, esta dissertação de mestrado tem por

finalidade relatar o processo de desenvolvimento de um projeto de estruturas de

cobertura para grandes vãos em perfis tubulares sem costura, concebido pela

Vallourec & Mannesmann do Brasil (V&M). Através deste processo, procurou-se

documentar e participar das fases de concepção do sistema, de modo a estabelecer-

se um completo painel de todas as considerações e etapas necessárias para a

obtenção de um produto industrializado economicamente viável e de fácil

adaptabilidade a diferentes finalidades.

Ao longo do desenvolvimento deste trabalho buscou-se envolver todos os aspectos a

serem considerados em um espaço configurado por estas estruturas, a partir da

conceituação dos parâmetros básicos para a modulação do sistema e das diretrizes

para os projetos e detalhamento das peças e conexões. Incluiu ainda a relação dos

diversos elementos que estabelecem a interface com a estrutura a ser concebida, bem

como dos procedimentos e recomendações relativos ao seu bom desempenho.

A utilização de perfis tubulares estruturais sem costura na área da engenharia de

edificações no país é relativamente recente, foi introduzido no mercado pela Vallourec

& Mannesmann Tubes do Brasil em 2000. Desta forma, além de suprir a carência e

possibilitar a divulgação deste tipo de perfil em um mercado em ascensão, o

desenvolvimento de um sistema industrializado em perfil tubular tem por finalidade

introduzir melhorias nos processos de projeto (principalmente detalhamento de

ligações) e fabricação das peças, através da padronização requerida neste tipo de

sistema.

CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO

1.3. METODOLOGIA

Para o desenvolvimento do trabalho, inicialmente realizou-se uma ampla pesquisa

bibliográfica em dissertações, teses, periódicos e publicações especializadas, no

intuito de ampliar os conhecimentos acerca dos perfis tubulares, dos processos de

projeto que envolvem este tipo de perfil e dos procedimentos e equipamentos

existentes para a sua manufatura. Verificou-se também a situação atual dos sistemas

construtivos para grandes vãos no mercado brasileiro, além dos diversos materiais

pré-fabricados e industrializados existentes.

Durante todo o período de desenvolvimento, manteve-se o contato direto com as

empresas V&M do Brasil, Engipar SP e Unicamp, responsáveis pela concepção do

sistema, o que possibilitou a coleta de dados relativos à estrutura e elementos

construtivos complementares, bem como participar de forma mais efetiva neste

processo de concepção. É importante citar que este processo foi extremamente

dinâmico e envolveu diversos profissionais relacionados ao tema entre fabricantes,

gerenciadores, arquitetos e engenheiros, tornando-o completo em todos os sentidos.

A etapa seguinte refere-se ao processo de fabricação do sistema estrutural V&M,

posteriormente montado no campus da Unicamp em Campinas/SP, para a realização

de análise experimental. Além de visitas às fábricas responsáveis pela manufatura das

peças e elementos estruturais tubulares do protótipo, realizou-se o acompanhamento

dos procedimentos de montagem, preparo e efetivação dos ensaios.

A partir das informações e observações coletadas procedeu-se à fase final de

organização dos dados e redação da dissertação.

1.4. ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO

Este trabalho está organizado em oito capítulos e um anexo.

No capítulo II são apresentadas considerações a respeito do termo “grandes vãos”, a

partir do conceito de flexibilização dos espaços e dos edifícios. Trata-se da introdução

ao termo, a partir do panorama histórico das edificações de grandes vãos com início

na revolução industrial.

O capítulo III destina-se a relacionar os elementos construtivos que compõem os

sistemas de cobertura, agrupados em conjuntos de acordo com as semelhanças no

comportamento e com o caminho natural dos carregamentos.

CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO

O capítulo IV aborda as diretrizes adotadas para a definição da modulação do sistema

estrutural de cobertura V&M, agrupadas e classificadas neste trabalho como

arquitetônicos, estruturais e comerciais. Apresentam-se também as diretrizes e

métodos adotados na análise numérica de sistemas estruturais em geral, bem como

parâmetros para o dimensionamento e configuração de ligações entre perfis tubulares.

A descrição do sistema V&M e de seus elementos é apresentada no capítulo V,

destacando-se as justificativas da configuração adotada e os sistemas construtivos

complementares à cobertura.

o capítulo VI faz-se o relato de etapas referentes ao desenvolvimento do protótipo,

desde aspectos do projeto arquitetônico até aos procedimentos de fabricação e

montagem.

O capítulo VII apresenta sugestões de aplicação da estrutura de cobertura como forma

de se comprovar as possibilidades do sistema.

As considerações finais do trabalho são apresentadas no capítulo VIII.

O anexo I relaciona os roteiros dos questionários previstos para serem aplicados com

os fabricantes, gerenciadores, clientes e projetistas em estruturas metálicas de

cobertura para grandes vãos.

CAPÍTULO 2

COBERTURAS PARA GRANDES VÃOS

2.1. INTRODUÇÃO

No campo das construções metálicas, é freqüente a utilização do termo “grandes

vãos” como uma das possibilidades e vantagens das estruturas fabricadas em aço se

comparadas aos demais materiais. Entretanto, o que é um grande vão?

O significado, já bastante conhecido deste termo, é aquele que se resume a grandes

espaços entre os apoios. A estrutura metálica favorece as edificações em que maiores

distâncias entre apoios são necessárias, bem como pilares e vigas com seções

transversais reduzidas, devido à maior resistência do material aos esforços a que são

submetidos.

O questionamento ao significado do termo surge quando se conclui que os grandes

espaços não são somente necessários para acomodação de elementos ou conjunto

de elementos de grande porte, ou ainda para transpor grandes obstáculos. Um terceiro

conceito do tema, o qual é o objetivo deste trabalho, é a flexibilização dos espaços

construídos.

Segundo DORFMAN (2001), uma das principais tendências no desenvolvimento das

técnicas de edificação ao longo do século XX foi a contínua busca pela flexibilidade,

nos processos construtivos e nos edifícios produzidos. Esta tendência acentuou-se a

partir da segunda metade do século, em que a velocidade das mudanças na economia

e na forma de vida da sociedade urbana exigiu edificações e técnicas de produção

CAPÍTULO 2 – COBERTURAS PARA GRANDES VÃOS

diferenciadas e instáveis.

O conceito de flexibilidade no contexto das edificações é definido então pela

capacidade de estruturas construídas, equipamentos, materiais e processos

construtivos em atender a exigências, circunstâncias de produção e utilização

mutáveis, sem variações significativas na quantidade de recursos necessários à sua

produção ou utilização.

Os edifícios e/ou técnicas construtivas que não se adaptarem a essas novas

exigências e condições de uso tendem à obsolescência, que pode ser entendida como

uma perda dos recursos investidos em seu desenvolvimento.

DORFMAN (2001) defende ainda que a condição de um espaço construído em acolher

diferentes funções, fluxos de pessoas e objetos em variadas formas de organização,

bem como a possibilidade de alterar tais formas de organização ao longo do tempo é

inversamente proporcional à densidade de obstáculos físicos irremovíveis que fazem

parte deste espaço. Em outras palavras, ao se considerar um edifício como elemento

destinado a abrigar um número de pessoas e suas determinadas funções, a sua

flexibilidade é diretamente proporcional à dimensão dos vãos livres que seus espaços

internos oferecem.

Desta forma, uma segunda abordagem para o conceito de flexibilidade do espaço

construído seria a flexibilização nas relações entre os elementos construtivos que

compõem uma edificação, em particular aqueles pré-fabricados e industrializados.

Para o entendimento destes termos, recorre-se à definição de industrialização e pré-

fabricação.

O termo industrialização está associado aos conceitos de organização e repetição. A

organização é definida como planejamento da produção, o que inclui a pesquisa sobre

o produto a ser fabricado para a sua industrialização, controle, comercialização e

distribuição. Nesse sentido, a fase de projeto é essencial e insubstituível e não deve

ser considerada isolada das demais etapas (BRUNA 2002).

A repetição, a princípio, ocorre através da reprodução de modelos por meio de moldes

e prensas, representando o conceito de produção em série. Pode caracterizar

também, através da introdução de mecanismos de automação, uma constante

interação de modelos operativos com diversos conteúdos de informação,

possibilitando a variedade dos objetos produzidos.

CAPÍTULO 2 – COBERTURAS PARA GRANDES VÃOS

Segundo OLIVERI apud BRUNA (2002), o termo pré-fabricação é definido como a

fabricação industrial fora do canteiro, de partes das construções capazes de serem

utilizadas mediante posteriores ações de montagem. A pré-fabricação de um elemento

construtivo da edificação pode ser considerada uma fase de industrialização e não

está necessariamente associada à produção em série. Um elemento pode ser

produzido em uma quantidade qualquer, com um fim específico e não ser considerado

como uma produção industrial. Pode-se dizer que o que vem ocorrendo na construção

civil atual é a união de vários elementos construtivos pré-fabricados, resultando em

uma montagem na obra.

A industrialização de elementos construtivos destinados ao mercado atualmente é

conhecida por industrialização aberta ou ciclo aberto. Este surgiu em oposição ao ciclo

fechado, que consistia em sistemas construtivos cujos diferentes componentes, sendo

desenvolvidos e produzidos por uma única empresa, não eram intercambiáveis ou

compatíveis com os componentes de outros sistemas. Ou seja, as empresas pré-

fabricavam os elementos construtivos em função do próprio consumo (DORFMAN,

2001). O fracasso da aplicação destes princípios ocorreu por diversos motivos, entre

os quais um dos mais apontados foi a pouca adaptabilidade a condições variáveis de

produção e de comercialização, ou seja, pouca flexibilidade.

Assim, os elementos produzidos no contexto de ciclo aberto possibilitam combinações

entre si em uma grande variedade de modos, gerando diversos tipos de edificações.

São definidos como industrialização de catálogo, pois obriga o fabricante a estabelecer

um catálogo e possivelmente um estoque, contendo as características dos elementos

como resistência, peso, dimensões e tolerâncias de fabricação (BRUNA, 2002).

Para tal, deve-se estabelecer alguns critérios universais, um acordo dimensional e

qualitativo daquilo que se pretende produzir e que sejam aceitos por todos os

profissionais envolvidos no processo. Desta necessidade, surge o conceito de

Coordenação Modular, cujo objetivo é organizar as dimensões das construções, de

maneira a reduzir a variedade de tamanhos dos componentes produzidos e possibilitar

a utilização em campo sem modificações ou cortes. Este conceito é abordado de

forma generalizada no capítulo 4.

A partir dessas premissas, um sistema construtivo atual concentra-se nas relações

entre os elementos, ou seja, na maneira de associar os diversos materiais em variadas

possibilidades, de forma a produzir uma melhor arquitetura, mais flexível e capacitada

CAPÍTULO 2 – COBERTURAS PARA GRANDES VÃOS

a adequar-se à complexidade da vida social urbana contemporânea.

2.2. BREVE PANORAMA HISTÓRICO DA ORIGEM DOS GRANDES VÃOS

2.2.1. Considerações iniciais

A história da arquitetura privilegiou certas edificações pela inovação e

sensacionalismo causados. As estruturas de grandes vãos, que de acordo com SILVA

(1986) representavam uma prova evidente da audácia e da inteligência humana, foram

elementos imprescindíveis, balizadores de uma nova arquitetura.

Alguns fatos marcaram a evolução destes sistemas no período entre as primeiras

tentativas de realizá-las até o início do século XIX. Exemplo destas ocorrências é a

enorme cobertura em toldo, denominada Velarium, que protegia os expectadores no

Coliseu (figura 2.1) ou o domo maciço em concreto (figura 2.2), de 43 m de diâmetro

sobre o Panteão em Roma.

Figura 2.1: Coliseu de Roma. Concepção artística

mostrando o velarium que protegia os

espectadores.

Fonte: FILEY apud ESTÉVEZ, 2002.

Figura 2.2: Domus em concreto, Panteão –

Roma.

Fonte: http://www.hostgold.com.br Acesso

em agosto 2005.

Entretanto, é a partir do início da Revolução Industrial, por volta da metade do século

XVIII, que surgem os primeiros avanços significativos relativos às técnicas de

edificação, que viabilizariam a construção de edifícios em que o conceito de

flexibilidade estivesse desenvolvido. Estes avanços ocorreram devido à possibilidade

de utilização das estruturas em ferro e aço nas edificações, capazes de permitir a

CAPÍTULO 2 – COBERTURAS PARA GRANDES VÃOS

execução de edifícios dotados de grandes coberturas, livres de apoios ou de

quaisquer outros obstáculos físicos fixos (DORFMAN, 2001).

Na realidade, o ferro (juntamente com o vidro), era considerado um material

construtivo há muitos séculos, mas foi considerado novo a partir do momento em que

os progressos industriais permitiram sua produção em grande quantidade e

estenderam a sua aplicação à maioria dos edifícios. Até então, o ferro havia sido

utilizado como elemento complementar (um reforço), como tirantes ou anéis de ligação

entre pedras nas construções (BRUNA, 2002).

De acordo com SILVA (1986), o surgimento do ferro como novo material de

construção foi considerado na época como uma conquista tecnológica notável e,

simultaneamente às técnicas para a produção do ferro, desenvolveram-se também os

processos de elaboração e conformação desse material.

Esta nova forma de construir surgiu em tipologias como fábricas, estações ferroviárias

e pavilhões de exposição, em que as novidades dos respectivos programas decorriam

das imposições da era industrial. Segundo RAJA (1993), não seria na arquitetura

monumental e nem na arquitetura privada, ambas tradicionalistas, que o ferro

contribuiria com as soluções estruturais mais puras e simples.

Em meados do século XVIII, apesar do pequeno desenvolvimento da industria do ferro

naquele momento, este material já era utilizado nas fábricas de algodão em pilares e

vigas de cobertura, de forma a atender a preocupações relativas à segurança dos

elementos estruturais, antes constituídos de madeira.

As características do ferro fundido, quando comparadas às da madeira, mostraram-se

favoráveis devido à relação entre peso próprio e dimensões das peças e os vãos

vencidos (DORFMAN, 2001). Além do mais, a escassez de madeira que assolava a

Europa desde o início do século XVIII favorecia a competitividade econômica do ferro

fundido. O avanço técnico-industrial e dos transportes permitia que os elementos feitos

desse material chegassem aos canteiros de obra a custos unitários decrescentes.

Surgiu, então, um conjunto de fatores favoráveis ao uso do ferro fundido nas

edificações, o que beneficiou a evolução da execução de edificações funcionalmente

mais flexíveis, devido ao progressivo aumento de estruturas com vãos livres

economicamente e tecnicamente viáveis.

Um aspecto indissociável da difusão de sistemas metálicos na execução de grandes

CAPÍTULO 2 – COBERTURAS PARA GRANDES VÃOS

vãos de cobertura foi a consolidação do conceito da estrutura portante, independente

das paredes internas e das fachadas das construções. Até o começo do século XIX,

as paredes externas das edificações eram muito espessas, pois funcionavam como

uma alvenaria autoportante e ocupavam uma parte significativa do pavimento térreo.

Conforme a altura dos edifícios aumentava, as paredes poderiam ficar extremamente

espessas nesse pavimento, o que diminuía a sua área útil e inviabilizava a construção

de outros andares.

O Palácio de Cristal, de 1851 (figura 2.3), surge como um majestoso exemplo desta

nova forma de arquitetura, que surpreendeu pela grandiosidade do espaço interno

criado. Não somente graças à dimensão dos vãos, mas também pelo uso abundante

do vidro e reduzida seção dos perfis de ferro fundido. A arquitetura do ferro, segundo

SILVA (1986), tinha um esqueleto que poderia ser fechado com qualquer material e,

com isso, o espaço ganhou fluidez, foi inundado pela luz solar e libertou-se das

grossas muralhas. Pela segunda vez na história da arquitetura (a primeira na

arquitetura gótica), a rigidez do espaço interno era quebrada.

Figura 2.3: Palácio de Cristal, Londres. Projeto: Joseph Paxton.

Fonte: http://www.buffalogardens.com Acesso em agosto 2005.

Segundo BRUNA (2002), foram as grandes coberturas para as estações ferroviárias e

CAPÍTULO 2 – COBERTURAS PARA GRANDES VÃOS

pavilhões de exposição industriais que revelaram toda a potencialidade da pré-

fabricação como um método construtivo e responsável pela crescente relação entre

arquitetura e indústria. Neste ponto, o Palácio de Cristal representava uma síntese de

componentes estudados separadamente e coordenados entre si por uma rede

modular. O espaço resultante da somatória de elementos padronizados e

industrializados era o produto perfeito da tecnologia empregada.

O arquiteto francês Eugene - Emmanuel Viollet-le-Duc, grande historiador e defensor

do uso do ferro na arquitetura, propôs a combinação de estruturas em ferro com as

alvenarias nas abóbadas e cúpulas, para permitir a ampliação dos vãos e separação

dos elementos estruturais do fechamento da edificação (ESTÉVEZ, 2002). Em um de

seus trabalhos conceituais, Viollet-le-Duc projetou um salão octogonal para 3.000

assentos, com 42 m de vão livre, montado dentro de uma caixa estrutural de alvenaria.

Observa-se (figura 2.4) que os tradicionais pilares em alvenaria, suportes das cúpulas

construídas com o mesmo material, foram substituídos por elementos inclinados de

perfil tubular em ferro fundido. Essas peças, comprimidas, direcionavam os esforços

para consoles nas paredes externas.

Figura 2.4: Projeto conceitual de um salão por Viollet-le-Duc, 1863.

Fonte: VIOLLET-LE-DUC apud ESTÉVEZ, 2002.

CAPÍTULO 2 – COBERTURAS PARA GRANDES VÃOS

Em um outro trabalho também conceitual, Viollet-le-Duc desenvolveu um projeto para

um salão de reuniões situado no segundo pavimento de um prédio, dotado de galeria

e mercado em seu térreo. As vigas principais eram feitas de ferro, bem como os

pilares de perfil tubular. Estes eram agrupados aos pares, em formato de “V”, de

maneira a suportar o pavimento superior (figura 2.5).

Figura 2.5: Projeto conceitual para um salão de reuniões por Viollet-le-Duc. 1863

Fonte: VIOLLET-LE-DUC apud ESTÉVEZ, 2002.

No caso das estações ferroviárias, abrigar as plataformas de espera para os usuários

e as locomotivas a vapor requeriam coberturas amplas, especialmente nas conexões

importantes e finais de linha (ESTÉVEZ, 2002).

Um exemplo é a cobertura arqueada da Estação St. Pancras em Londres (figuras 2.6

e 2.7), que teve a sua construção finalizada 1868 e permanece em funcionamento até

os dias de hoje. Com um vão de 73m de largura por 209m de comprimento e

posicionada a 30m de altura, era a maior cobertura permanente realizada, até o

surgimento da Galeria das Máquinas em Paris, em 1889.

Segundo ESTÉVEZ (2002), as vigas treliçadas de ferro batido que suportam o telhado,

cada uma delas pesando 55 toneladas, possuem 1,80m de largura, espaçadas a cada

8,90m e apóiam-se em diversos pilares situados nos porões da estação, locais

antigamente destinados ao estoque de cerveja. Como a maioria da carga transportada

pela linha era constituída por barris de cerveja, a distância entre os pilares foi

estabelecida de acordo com o tamanho destes barris.

As estruturas de cobertura de grande parte dos terminais ferroviários do século XIX

foram construídas com vigas treliçadas planas. Inicialmente, eram fabricadas em ferro

ou madeira e, a partir da segunda metade do século XIX, passaram a ser executadas

CAPÍTULO 2 – COBERTURAS PARA GRANDES VÃOS

também em aço.

Figura 2.6: Estação St. Pancras, Londres. Projeto: William Henry Barlow.

Fonte: http://www.greatbuildings.com/buildings/S._Pancras_Station.html

Acesso em agosto de 2005.

Figura 2.7: Estação St. Pancras, Londres. Corte Transversal.

Fonte: ESTÉVEZ, 2002.

A Galeria das Máquinas (figura 2.8), construída em 1889 para a Feira Mundial de

Paris, representa todo o conhecimento adquirido pelos projetistas ao longo do século

XIX em relação aos princípios estruturais e materiais e excedeu, em tamanho, tudo o

que havia sido construído. A edificação possuía um vão livre de 115m, suportado por

vinte vigas treliçadas distribuídas ao longo dos 420m da edificação, com sua cobertura

posicionada a uma altura de 46m. De acordo com ESTÉVEZ (2002), esta galeria

constituiu-se em uma das primeiras grandes estruturas construídas em ferro (figuras

2.9 e 2.10), composta de arcos treliçados tri-rotulados.

CAPÍTULO 2 – COBERTURAS PARA GRANDES VÃOS

Figura 2.8: Galeria das Máquinas, 1889. Projeto: Victor Contamin e Ferdinand Dutert

Fonte: PHILLIPS apud ESTÉVEZ, 2002.

Figura 2.9: Galeria das Máquinas. Detalhe da Estrutura.

Fonte: GÖSSEL apud ESTÉVEZ, 2002.

Figura 2.10: Galeria das Máquinas. Elevação Interna.

Fonte: PEVSNER apud ESTÉVEZ, 2002.

CAPÍTULO 2 – COBERTURAS PARA GRANDES VÃOS

A galeria era dotada, internamente, de grandes plataformas móveis, similares à pontes

rolantes, que se deslocavam ao longo do prédio. O público era posicionado sobre

estas plataformas móveis de forma a possibilitar um ângulo de visão privilegiado das

diversas máquinas em exibição. A edificação possuía todo o seu fechamento em vidro,

o que permitia a permeabilidade do olhar de seu interior e exterior.

O desenvolvimento de projetos para pontes contribuiu bastante com o

aperfeiçoamento das técnicas para ampliação dos vãos. Em razão da necessidade em

se transpor grandes áreas, a engenharia teve de se desenvolver rapidamente no que

se refere às teorias de cálculo estrutural e aos processos construtivos, como a

pesquisa e os ensaios de materiais, o detalhamento das ligações e as técnicas de

montagem (EEKHOUT 1996).

Em meados do século XVIII, na Inglaterra, as chapas em ferro já eram laminadas

tendo sido fabricados, em 1761, os primeiros trilhos de ferro fundido para as estradas

de ferro (COSTA apud GERKEN 2003). Em 1779, a construção da ponte conhecida

como Iron Bridge, em Coalbrookdale na Inglaterra, cujo comprimento do vão era de

30m, marcou o início da utilização de grandes peças em ferro fundido como elementos

estruturais das edificações. O arco era formado pela união de dois semi-arcos

fundidos, repetidos cinco vezes, como pode ser observado na figura 2.11.

Figura 2.11: Iron Bridge Coalbrookdale – Vista da Ponte

Fonte: www.pbs.org/wgbh/buildingbig/wonder/structure/iron.html

Acesso em agosto 2005.

Em 1849, na construção da Ponte Conway, na Inglaterra, utilizou-se uma seção

transversal do tipo tubular pela primeira vez como elemento estrutural horizontal,

CAPÍTULO 2 – COBERTURAS PARA GRANDES VÃOS

segundo EEKHOUT (1996). A ponte foi construída com uma viga caixão de seção

transversal retangular, como um túnel sobre um vão livre de 140m (figuras 2.12. 2.13 e

2.14). Embora a resistência das vigas de seção tubular já fosse reconhecida, as

investigações científicas mais extensas sobre a resistência do material em relação à

área da seção transversal foram concluídas apenas no século XIX, já que o uso dos

perfis tubulares foi, desde o princípio, predominante em elementos verticais.

Figura 2.12: Ponte Conway, Inglaterra.

Seção transversal.

Fonte: EEKHOUT,1996.

Figura 2.13: Ponte Conway, Inglaterra. Vista

aérea. Fonte: GERKEN, 2003.

Figura 2.14: Ponte Conway, Inglaterra.

Fonte: http://www.archinform.net/projekte/4917. Acesso em agosto 2005.

A construção da Ponte Conway significou um grande avanço no conhecimento da

resistência das estruturas. As questões estudadas experimentalmente para a sua

execução envolveram não só as análises de rigidez e de resistência, mas também de

estabilidade geral da ponte em estruturas tubulares, a resistência de chapas de ferro e

dos vários tipos de juntas rebitadas (EEKHOUT,1996).

CAPÍTULO 2 – COBERTURAS PARA GRANDES VÃOS

Os fabricantes de estrutura, na época, realizaram diversos testes para obter a melhor

seção em perfis de ferro forjado laminado, na busca por uma viga economicamente

mais interessante quanto à relação resistência-peso. As experiências levaram ao

desenvolvimento gradual das estruturas com seções tubulares, inicialmente retangular,

que era composta por cantoneiras interligadas por rebites. Evoluiu-se, então, para

tubos estruturais circulares laminados.

A construção da Ponte Firth of Forth, entre 1883 e 1889, marca o início da utilização

de perfis tubulares circulares desenvolvidos para atender à transposição de grandes

vãos e a possibilitar o acesso de trens de carga às mais longínquas distâncias (figura

2.15). A ponte, com vãos de 500m, foi projetada sob a condição de aparentar total

robustez, já que estava substituindo a Tay Bridge, destruída pela ação do vento. A

estrutura foi praticamente toda feita em chapas de aço laminado e os elementos

tubulares comprimidos tinham 3,7m de diâmetro (figuras 2.16 e 2.17).

Figura 2.15: Ponte Firth of Forth em construção, Escócia. Projeto: John Fowler, Benjamin

Baker. Fonte: http://www.pbs.org/wgbh/buildingbig/wonder/structure/firth_of_forth.

Acesso agosto 2005.

Figura 2.16: Ponte Firth of Forth, Escócia.

Fonte: EEKHOUT, 1996.

Figura 2.17: Ponte Firth of Forth. Detalhe.

Fonte: EEKHOUT, 1996.

CAPÍTULO 2 – COBERTURAS PARA GRANDES VÃOS

A obra apresenta as treliças espaciais em balanço, constituídas por perfis tubulares de

seção transversal circular, como uma inovação no emprego de elementos tubulares

com funções estruturais. Essas treliças eram confeccionadas em chapas planas

laminadas e calandradas, conectadas através de rebites.

Em relação às edificações, segundo ESTÉVEZ (2002), surgiram importantes

mudanças na matriz energética na passagem do século XIX para o século XX. Desde

o início da revolução industrial, as máquinas eram movidas a vapor, cuja energia era

transmitida por correias. Assim, devido ao peso dessas máquinas, as edificações onde

estavam localizadas possuíam apenas um pavimento. Com a popularização da

eletricidade e a invenção do elevador, somando-se às possibilidades adquiridas com a

estrutura metálica, uma nova produção arquitetônica foi alcançada. Os edifícios altos,

construídos inicialmente em Nova York, tornaram-se posteriormente uma solução para

a reconstrução do centro da cidade de Chicago, atingido por um grande incêndio em

1871 (COSTA, 2004).

Segundo DORFMAN (2001), a multiplicação de arranha-céus ocorrida em Chicago foi

uma comprovação de que a verticalização não teria sido possível, em termos técnicos

e econômicos, se a sustentação daqueles edifícios dependesse de suas paredes

internas e externas. A liberação destas paredes da função portante foi um passo

importante para a flexibilização funcional dos edifícios.

Este fato ficaria claramente expresso no conceito de “planta - livre”, de Le Corbusier,

que em 1927 a defendia como resultado direto da independência entre estruturas e

vedações, possibilitando maior diversidade dos espaços internos, bem como mais

flexibilidade na sua articulação. De acordo com DORFMAN (2001), Corbusier criou na

década de 20 do século XX, um conceito para designar algo que vinha sendo posto

em prática desde o século XIX.

2.2.2. Início do século XX até os dias atuais

2.2.2.1. Considerações gerais

A partir do século XX, o domínio de vários modelos estruturais e técnicas de

construção permitiu usos diferenciados para as coberturas de grandes vãos. Novas

idéias surgiram e tecnologias foram desenvolvidas decorrentes da aplicação destes

sistemas, de forma a facilitar a utilização e possibilitar uma melhoria na flexibilização

dos espaços.

CAPÍTULO 2 – COBERTURAS PARA GRANDES VÃOS

Apresenta-se, a seguir, um breve panorama de algumas edificações construídas ao

longo do século passado, bem como as respectivas contribuições para o

desenvolvimento dos sistemas de grandes vãos. Procurou-se por exemplares que

fossem condizentes com o tema proposto, já que são inúmeras as tipologias e

sistemas estruturais destinadas a este fim. Buscou-se por vestígios na história que

apresentem, de certa forma, o desenvolvimento dos recursos criados pela arquitetura

e engenharia para melhor aproveitamento dos espaços.

A arquitetura das fábricas no século XX teve como ponto de partida as inovações

implementadas pelo projeto da Fábrica de Automóveis de George N. Pierce nos

Estados Unidos, em 1906 (figura 2.18).

A fábrica era composta de três edifícios principais, todos originários de um módulo

estrutural comum. Este módulo permitia a adoção de múltiplos e submúltiplos,

determinados por várias grelhas estruturais. O layout da fábrica era distribuído em um

único e longo pavimento, o que permitia a organização horizontal do processo de

manufatura (figura 2.19).

Figura 2.18: Fábrica George N. Pierce. Projeto: Albert Kahn.

Fonte: http://ah.bfn.org/h/pierce/pierce/source/10.html Acesso em agosto de 2005.

Figura 2.19: Fábrica George N. Pierce. Vista interna. Fonte: ESTÉVEZ, 2002.

CAPÍTULO 2 – COBERTURAS PARA GRANDES VÃOS

Esta conformação do layout foi possível graças a iluminação zenital, que permitia o

posicionamento das áreas de trabalho independentes da iluminação lateral

proporcionada pelas janelas. A manufatura dos produtos nas fábricas acompanharia

uma linha de produção disposta ao longo da circulação, determinada pelo fluxo de

trabalho (ESTÉVEZ, 2002). Determinaram-se, então, os fundamentos para a

elaboração de projetos de uso industrial para várias décadas subseqüentes.

A partir de 1910, surgiram outras edificações de representatividade para a arquitetura

industrial, como a fábrica de produtos químicos na Alemanha em 1911 (figura 2.20) e a

Fábrica Fagus (1910-1914, figura 2.21), considerada a obra mais progressista da

época. (GERKEN, 2003). Os projetos priorizaram o conceito funcionalista das fábricas,

com o auxílio da estrutura em aço.

Figura 2.20: Fábrica de produtos químicos. Projeto: H. Poelzig.

Fonte: PEVSNER apud GERKEN, 2003.

Figura 2.21: Fábrica Fagus. Projeto Walter Gropius e Meyer

Fonte: PEVSNER apud GERKEN, 2003.

Um dos mais reconhecidos exemplares é a Fábrica de Turbinas da AEG, construída

em Berlim em 1909, em que grandiosas vidraças preenchem os espaços marcados

pela estrutura de aço, posicionada externamente à edificação. Observa-se paredes

amplamente limpas em sucessão rítmica. Pela primeira vez, concretizava-se a

CAPÍTULO 2 – COBERTURAS PARA GRANDES VÃOS

criatividade na arquitetura industrial (figura 2.22).

Figura 2.22: Fábrica de Turbinas da AEG, Berlin. Projeto: Peter Behrens

Fonte: PEVSNER apud GERKEN, 2003.

Um fato importante na arquitetura industrial ocorreu nos Estados Unidos em 1914,

com o conceito das estruturas padronizadas em aço para fábricas, introduzido pela

Companhia Austin. Acreditava-se que grande parte das necessidades dos edifícios

industriais poderia ser satisfeita com poucos modelos de edifício e que esta idéia de

padronização poderia facilitar a produção em série com redução de custos (ESTÉVEZ,

2002).

O sistema possuía dez modelos padronizados, todos intercambiáveis (figura 2.23). A

maioria era constituída por pavilhões de um pavimento, com a estrutura desenvolvida

para diversas alturas e os vãos previstos para acomodar linhas de montagem de

variados tipos de industria. O sistema de cobertura com diferentes configurações

permitia iluminação e ventilação naturais.

Devido às diversas possibilidades de utilização deste tipo de edifício em fábricas e

industrias, tornou-se necessária a concepção de novos projetos arquitetônicos que

valorizassem a flexibilização dos espaços, ao torná-los capazes de aceitar

modificações e absorver novas funções e não somente acréscimos de área. A partir

deste novo conceito, desenvolveu-se o interesse por espaços livres de pilares

intermediários também em construções de escolas, ginásios de esportes e edifícios

comerciais, ampliando o uso de coberturas de grandes vãos em outros tipos de

edificações.

CAPÍTULO 2 – COBERTURAS PARA GRANDES VÃOS

Figura 2.23: Fábrica padronizada da Companhia Austin, Cleveland, EUA.

Fonte: ESTÉVEZ, 2002.

Além disto, após a primeira guerra mundial, a necessidade de se fazer novas

construções e a reconstrução dos edifícios propiciaram o desenvolvimento da

construção metálica, uma vez que sua rapidez de montagem e a facilidade de

transporte, permitiam atender a grande demanda da época (EEKHOUT, 1996).

Na década de 50, Konrad Wachsmann em seu estudo para um sistema estrutural em

hangares para a força aérea norte-americana (figura 2.24), desenvolveu um sistema

construtivo para grandes vãos e balanços, baseado no uso de uma quantidade mínima

de elementos padronizados. As exigências estruturais requeridas para os abrigos de

dirigíveis e aviões eram mais complexas se comparadas a outros tipos de edificação,

devido ao porte necessário das coberturas.

Wachsmann optou por um sistema de estrutura reticulada espacial em perfil tubular,

considerado o primeiro comercialmente disponível, baseado na adição de tetraedros.

O sistema foi projetado como um kit para pré-fabricação em larga escala e consistia

em tubos de aço, alumínio ou aço inoxidável, rosqueados em conectores também

metálicos. Este conector, conhecido por nó Mero, era capaz de reunir até 18 barras

sem excentricidade (figura 2.25 e 2.26).

O desenvolvimento das coberturas em grandes vãos, após a segunda guerra mundial,

evoluiu para diferentes possibilidades de organização das estruturas na edificação, de

forma a configurar vãos ainda maiores, os denominados pavilhões. Estes são bastante

CAPÍTULO 2 – COBERTURAS PARA GRANDES VÃOS

utilizados até hoje, a partir de diversos tipos de sistemas estruturais elaborados e

aprimorados e foram agrupados basicamente em duas categorias, conforme a sua

disposição determinada em projeto no contexto do edifício.

Figura 2.24: Hangar em treliça espacial, para a Força Aérea norte-americana.

Fonte: http://www.axxio.net/waxman/USAF4web.PDF Acesso em agosto de 2005.

Figura 2.25: Sistema Mero.

Fonte: GERKEN, 2003.

Figura 2.26: Sistema Mero.

Fonte: EEKHOUT, 1996.

CAPÍTULO 2 – COBERTURAS PARA GRANDES VÃOS

Em um primeiro grupo, denominado extrudado, as estruturas são dispostas em uma

única direção, o que resulta na junção entre os elementos em duas extremidades no

máximo. No segundo grupo, denominado especial, as estruturas são dispostas nas

duas direções, o que necessariamente determina a junção entre elementos em todas

as extremidades. A figura 2.27 ilustra as duas categorias, utilizando estruturas

diferenciadas.

Figura 2.27: Formas básicas para pavilhões de grandes vãos

A: Pavilhão Extrudado. B: Estruturas Especiais. Fonte: ESTÉVEZ, 2002.

Observa-se que, ao se utilizar concepções estruturais idênticas, o pavilhão especial

configura-se como uma duplicação do pavilhão extrudado. Poder-se-ia, então, definir o

pavilhão extrudado como um módulo padronizado a ser repetido, possibilitando à

edificação alcançar vãos maiores, em duas direções, a partir de um mesmo sistema.

Exemplares das duas categorias de utilização são apresentadas nas figuras 2.28, 2.29

e 2.30. Observa-se, ainda como exemplo, que a estrutura da Galeria das Máquinas de

1889 (item 2.2.1) era uma concepção de pavilhão extrudado.

Figura 2.28: Centro de Artes Visuais Sainsbury,

Inglaterra 1978. Pavilhão Extrudado.

Fonte: http://www.greatbuildings.com

Acesso em agosto de 2005.

Figura 2.29: Centro de Artes Visuais

Sainsbury. Isométrica.

Fonte: http://www.fosterandpartners.com

Acesso em agosto de 2005.

CAPÍTULO 2 – COBERTURAS PARA GRANDES VÃOS

(a) (b)

Figura 2.30: Palácio do Trabalho de Turim, Itália, 1961. (a) Planta. (b) Vista.

Fonte: http://www.inep.gov.br Acesso em agosto 2005.

Devido a estes fatores, a estrutura especial, denominada pavilhão multiuso, foi

utilizada de forma mais significativa em unidades industriais. As vantagens desta

utilização eram várias como a flexibilidade, a economia e rapidez na execução, entre

outras. Entretanto, os detalhes decorativos tradicionais que valorizavam o trabalho dos

arquitetos naquela época deram lugar aos cuidados no detalhamento dos

componentes construtivos, submetidos ao aprimoramento exigido por esta nova forma

de construir. Outro ponto importante na concepção arquitetônica era garantir que as

características funcionais e físicas do edifício acomodassem a estrutura.

Atualmente, a organização de sistemas estruturais sob forma de pavilhões é bastante

utilizada em diversas tipologias, tanto em estádios esportivos, aeroportos, complexos

culturais e shopping centers quanto em industrias, depósitos, centros de distribuição

varejista e supermercados. De maneira a elucidar as possibilidades de organização

mencionadas, apresenta-se a seguir, de maneira simplificada, alguns dos tipos de

sistemas estruturais mais utilizados em edificações para grandes vãos. Para cada

tipologia estrutural indicada existem vantagens e desvantagens ao seu uso, a

depender dos condicionantes envolvidos. Novos avanços tecnológicos poderão

caracterizar as respectivas competitividades em termos de custo, flexibilidade, entre

outros parâmetros.

2.2.2.2. Modelos estruturais

(a) Arcos

O sistema estrutural em arco é considerado um dos melhores sistemas existentes para

vencer grandes vãos com quantidades mínimas de material. A economia deve-se ao

fato do arco apresentar esforços de flexão relativamente baixos, se comparados a

CAPÍTULO 2 – COBERTURAS PARA GRANDES VÃOS

outros tipos de sistemas. Os esforços de compressão simples são predominantes e as

seções e materiais ideais para aplicação são aqueles que apresentam melhor

desempenho a esse esforço (REBELLO, 2001).

Os arcos são classificados estaticamente em bi-engastados, bi-articulados e tri-

articulados, sendo estes de melhor adaptação a mudanças de forma e absorção da

variação dos esforços, apesar das dificuldades na execução da rótula central (SÁLES

et al, 1999).

São utilizados em formatos planos (figura 2.31) ou espaciais sendo a primeira opção a

mais comum por questões de custo. Neste caso, procura-se reduzir as reações

horizontais (relativamente altas neste tipo de sistema) utilizando tirantes horizontais

entre os apoios ou então aumentando a dimensão dos pilares.

Figura 2.31: Edifício Berliner Bogen, Hamburgo, Alemanha 2002.

Fonte: http://www.arcoweb.com.br Acesso em agosto de 2005.

(b) Grelhas

O sistema de grelha pode ser definido como uma associação de vigas de alma cheia

que se cruzam, em que há a colaboração conjunta destas vigas nas duas direções da

malha. Esta colaboração é alcançada no enrijecimento das ligações entre as vigas

(figura 2.32). A união entre as vigas da grelha é relativamente trabalhosa, o que

dificulta a utilização do sistema em larga escala nas coberturas de grandes vãos.

A eficiência deste sistema é ampliada quando o maior vão for inferior a duas vezes o

menor vão, já que a rigidez das vigas são equivalentes e garantem a distribuição dos

esforços nas duas direções (REBELLO, 2001).

A malha das grelhas pode ser disposta de forma ortogonal ou inclinada em relação às

CAPÍTULO 2 – COBERTURAS PARA GRANDES VÃOS

vigas periféricas. Apesar do número maior de peças diferenciadas, a solução inclinada

é considerada mais eficiente, pois estão posicionadas na direção dos esforços de

flexão.

(a) Disposição ortogonal

(b) Disposição diagonal

Figura 2.32: Exemplos de grelhas.

Fonte: http:// www.vitruvius.com.br Acesso em agosto 2005.

O pórtico é definido como uma associação de barras (elementos lineares) em que as

ligações entre os elementos podem ser consideradas rígidas, semi-rígidas ou flexíveis.

Os tipos de vínculos alteram seu comportamento e a transmissão de esforços para os

apoios. Podem ser planos (bi-dimensionais) ou espaciais (tri-dimensionais).

Os pórticos são classificados como deslocáveis e indeslocáveis (figura 2.33).

Naqueles denominados indeslocáveis, os esforços de segunda ordem (figura 2.34)

possuem pequena magnitude, sendo desconsiderados nos cálculos. Em pórticos

deslocáveis os esforços de segunda ordem são significativos e devem ser

considerados, podendo ser minimizados através do aumento da inércia das seções ou

pela adição de contraventamentos (figura 2.35 e 2.36), estes últimos os mais

eficientes.

CAPÍTULO 2 – COBERTURAS PARA GRANDES VÃOS

c) d)

Figura 2.33: Pórticos (a) Simples Deslocáveis, (b) Simples Indeslocáveis, c) Múltiplo

deslocável e d) Múltiplo Indeslocável. Fonte: SALES et al, 1998.

Figura 2.34: Efeito de 2a ordem.

Fonte: http://www.vitruvius.com.br/arquitextos/arq000/esp270.asp Acesso em agosto 2005.

a) b) c)

Figura 2.35: Alguns contraventamentos utilizados em pórticos: a) Travamento em “X”; b)

Travamento em “K”; c)Travamento em “Y”. Fonte: DIAS, 1997.

CAPÍTULO 2 – COBERTURAS PARA GRANDES VÃOS

a) b)

Figura 2.36: Contraventamento em a) “X” e b) “Y”, executados com perfis tubulares no galpão

da Açotubo em Guarulhos, São Paulo. Fonte: Arquivo pessoal, 2005.

Em um pórtico plano, todas as barras, carregamentos, deslocamentos e deformações

estão contidos em um determinado plano (X,Y). Em um pórtico espacial (figura 2.37),

os elementos estruturais estão dispostos em qualquer posição do espaço e os

esforços e deslocamentos em qualquer direção (X, Y, Z).

Figura 2.37: Aeroporto de Stansted, Inglaterra, 1991. Projeto: Sir Norman Foster.

Fonte: http://www.greatbuildings.com. Acesso em agosto de 2005.

(d) Cascas

O sistema de casca pode ser definido como toda estrutura de simples ou dupla

curvatura, constituída de material capaz de resistir aos esforços predominantes de

tração e compressão, cuja espessura é pequena em relação à superfície (BEDÊ,

1998).

Os tipos de sistemas estruturais em casca podem ser divididos em dois grupos,

conforme a natureza da curvatura de sua superfície:



Cascas de simples curvatura;

CAPÍTULO 2 – COBERTURAS PARA GRANDES VÃOS



Cascas de dupla curvatura (figura 2.38)

Este último tipo pode ainda subdividir-se em curvaturas principais de mesmo sentido e

curvaturas principais de sentidos opostos. FIRMO (2003) apresenta um estudo

aprofundado sobre as cascas de dupla curvatura, mais especificamente sobre aquelas

de curvaturas principais e sentidos opostos, e é recomendado como leitura

complementar.

Figura 2.38: Casca de dupla curvatura. (a) Módulo básico. (b) Associação dos módulos.

Fonte: FIRMO, 2003.

(e) Estruturas Tensionadas

As tensoestruturas, ou sistemas estruturais tracionados são sistemas flexíveis,

segundo o seu comportamento face aos carregamentos e possuem a rigidez

dependente, basicamente, do estado de tensão em que se encontra (PAULETTI,

2003). Estas estruturas, sustentadas por uma rede de cabos, também são

denominadas estruturas suspensas ou pênseis e são ajustáveis a diversas formas

arquitetônicas, sendo especialmente apropriadas para vencer grandes vãos (figuras

2.39 a 2.41).

Figura 2.39: Aeroporto Internacional de Denver, 1994.

Fonte: http://www.denardis.com/specialimage Acesso: agosto de 2005.

CAPÍTULO 2 – COBERTURAS PARA GRANDES VÃOS

Figura 2.40: Aeroporto Internacional de Denver, 1994. Vista Interna.

Fonte: http://em.structurae.de Acesso: agosto de 2005.

Figura 2.41: Igreja Batista em Fortaleza.

Fonte: http://www.tecnostaff.com.br Acesso: agosto de 2005.

Quanto aos elementos construtivos, são compostas pelas estruturas de cabos e

estruturas de membrana. Os cabos não apresentam qualquer resistência a esforços

de compressão e flexão, deformando-se completamente quando submetido a esses

esforços. Por não possuírem forma permanente ou estável, tendem a adquirir formas

diretamente ligadas à posição, sentido, direção, quantidade e intensidade das forças

que sobre eles atuam. As membranas são elementos superficiais que equilibram os

esforços externos desenvolvendo tensões de tração e cisalhamento, tangentes à sua

superfície.

Em relação ao peso próprio, as tensoestruturas são estruturas leves. Pode-se dizer

que o seu peso específico é duas ordens de grandeza menor que o de uma estrutura

em concreto armado e uma ordem menor que o de uma estrutura convencional de

aço. No entanto, os carregamentos devidos ao vento tornam-se críticos para o projeto.

Uma outra variação das tensoestruturas é a estrutura pneumática, única em que todos

CAPÍTULO 2 – COBERTURAS PARA GRANDES VÃOS

os elementos trabalham em tração. Basicamente, a estrutura pneumática é dividida

em três tipos: as estruturas insufladas, as estruturas aspiradas e as estruturas infladas

(figura 2.42).

(a) estruturas insufladas (b) estruturas aspiradas (c) estruturas infladas

Figura 2.42: Esquema de estruturas pneumáticas.

Fonte: PAULETTI, 2003.

De acordo com PAULETTI (2003), a estrutura insuflada consiste de uma membrana

suportada por uma pressão interna ligeiramente maior que a atmosférica. Em uma

estrutura aspirada, usa-se o princípio inverso (sub-pressão interna) e na estrutura

inflada são utilizados balões pressurizados na forma dos elementos estruturais. Dentre

estas, as estruturas insufladas possuem maior capacidade de vencer grandes vãos,

combinadas com sistemas de parede dupla que provêem isolamento adicional e maior

segurança frente a possíveis colapsos.

(f) Treliças Planas e Espaciais

As treliças, como visto no início deste capítulo, são utilizadas há bastante tempo nas

construções, principalmente em coberturas e pontes. As principais características

deste sistema são apresentar menor peso próprio, se comparado a outros tipos de

sistemas com a mesma função estrutural e a triangulação formada pelas barras, o que

garante a rigidez da peça.

As treliças estão submetidas basicamente aos esforços de tração e compressão

simples para os carregamentos aplicados no encontro das barras (nós). O princípio

fundamental no planejamento do arranjo das treliças é utilizar as barras internas

(diagonais e montantes) para diminuir o comprimento livre dos banzos (peças mais

solicitadas), de forma a melhorar a resistência destas peças à flambagem e,

consequentemente, a resistência da treliça.

São utilizadas nas estruturas em sua forma plana (figura 2.43) ou espacial (figura

2.44). Configura-se como treliça espacial o sistema reticulado, composto por barras

metálicas dispostas em pelo menos 03 planos ortogonais, conectadas entre si através

das suas extremidades. Definido como um sistema de construção rápida, a treliça

CAPÍTULO 2 – COBERTURAS PARA GRANDES VÃOS

espacial permite vencer grandes vãos ao distribuir as cargas da cobertura a todas as

barras.

A composição das treliças espaciais tem como elemento constitutivo básico a pirâmide

ou o tetraedro, posicionados lado a lado. As treliças geradas a partir do módulo

piramidal podem ter bases retangulares ou quadradas e as tetraédricas podem ser de

base triangular eqüilátera ou isósceles. As barras são fabricadas a partir de perfis

tubulares de seção circular, retangular ou quadrada.

Figura 2.43: Aplicações da treliça plana no edifício sede da Vallourec Mannesmann do Brasil,

em Belo Horizonte, MG.

Fonte: Arquivo pessoal, 2005.

Figura 2.44: Aplicações da treliça espacial. Centro de Eventos Expominas, em Belo

Horizonte, MG. Fonte: Arquivo pessoal, 2004.

CAPÍTULO 2 – COBERTURAS PARA GRANDES VÃOS

Figura 2.44: Aplicações da treliça espacial. Centro de Eventos Expominas, em Belo

Horizonte, MG. Fonte: Arquivo pessoal, 2004.

2.3. EDIFÍCIOS INDUSTRIAIS

Como citado anteriormente, a organização de sistemas estruturais sob forma de

pavilhões é bastante utilizada em industrias, depósitos, centros de distribuição

varejista e supermercados. A industrialização nas construções nesta área da

arquitetura e engenharia vem se desenvolvendo com a racionalização dos métodos

construtivos e com a introdução no mercado de novos sistemas pré-fabricados. Os

edifícios industriais, como são comumente denominados, são oriundos do conceito de

arquitetura industrial, que preconiza a industrialização nas construções e a pré-

fabricação dos elementos construtivos.

O segmento de construção industrial no Brasil vem acompanhando as inovações

tecnológicas mundiais em quase todos os seus aspectos (NETO, 2001). Essas novas

tecnologias, como a utilização de estruturas metálicas principalmente nas coberturas,

ganham cada vez mais espaço no contexto técnico nacional, cujo desenvolvimento

pode ter um impacto significativo na execução de uma obra.

Em geral, essas tecnologias aceleram a execução de qualquer empreendimento, pois

os materiais e técnicas a serem empregados em uma determinada obra já se

encontram especificados no projeto. No caso das estruturas de coberturas pré-

fabricadas industrializadas, as vantagens em sua utilização são ainda maiores, pois

garantem a disponibilidade imediata de materiais (pronta-entrega) e a qualidade dos

produtos (devido à padronização das peças), o que influencia, beneficamente, no

custo final do empreendimento.

CAPÍTULO 2 – COBERTURAS PARA GRANDES VÃOS

Porém deve-se ter atenção quanto à execução dos projetos, pois nem todos são

cabíveis na pré-fabricação. É preciso que haja certo grau de repetição dos elementos

construtivos para justificar as formas mais elaboradas, além dos cuidados necessários

relativos às junções destes elementos.

Neste contexto, segundo BRUNA (2002), pode-se dizer que o maior desafio para o

arquiteto, ao realizar projetos com pré-fabricados, é manter a disciplina, de forma a

conseguir um elevado grau de repetições e ao mesmo tempo fazer da obra uma

edificação interessante, não monótona. Os elementos pré-fabricados são, muitas

vezes, entendidos com uma limitação aos projetos, o que não é verdade, pois apenas

impõem disciplina e bom senso no ato de projetar.

2.3.1. Sistemas de cobertura

No segmento de edificações industriais, os galpões destacam-se por constituírem uma

solução econômica, que possibilita rapidez, qualidade no processo construtivo e

facilidade de manutenção. É, especialmente nestas estruturas, que os sistemas de

cobertura metálica pré-fabricados têm se destacado.

Entre os sistemas pré-fabricados existentes, encontram-se os aporticados em vigas de

alma cheia e destacam-se as vigas (figura 2.45) e terças treliçadas planas, estas

últimas denominadas “joists”, geralmente constituídas em perfil metálico de seção

aberta, laminado ou dobrado. As treliças espaciais, que utilizam o perfil tubular em sua

grande maioria, apesar de sua excelente capacidade de alcançar grandes vãos, não

são fabricadas hoje em dia como elementos pré-fabricados industrializados, devido à

grande quantidade de peças e conseqüente número de ligações. É uma característica

que poderia retardar o processo fabril, tornando-o moroso se comparado com os

outros tipos de sistemas, devido ao trabalho de corte, solda ou amassamento das

pontas dos tubos, onerando a estrutura em seu custo final.

Como citado no capítulo anterior, a oferta de sistemas de cobertura industrializadas é

bem reduzida no contexto nacional e o desenvolvimento deste sistema em treliça

plana utilizando o perfil tubular, surge como uma nova e inovadora opção no mercado.

Além de possuir boa resistência aos esforços de compressão, o perfil tubular

apresenta um menor fator de massividade e menor área de superfície, em

comparação aos demais perfis de dimensões semelhantes (PACKER, 1997), o que

significa, respectivamente, redução de peso da estrutura e da área exposta a ser

recoberta por materiais de proteção. Essas características tornam o sistema

CAPÍTULO 2 – COBERTURAS PARA GRANDES VÃOS

competitivo, já que influenciam diretamente no custo da estrutura.

Figura 2.45: Estrutura de cobertura em viga treliçada plana pré-fabricada. Concessionária de

veículos em Belo Horizonte, MG. Fonte: Arquivo pessoal, 2005.

As vantagens construtivas dos perfis tubulares são diversas e já citadas em alguns

trabalhos acadêmicos da Universidade Federal de Ouro Preto, desenvolvidos por

arquitetos como GERKEN (2003), que trata dos perfis tubulares em geral e COSTA

(2004), que apresenta a interface entre esses perfis e o sistema de fechamento

externo das edificações. NUIC (2003) estudou a aplicação dos perfis tubulares

circulares calandrados em galpões e PELLICO (2004) sugere um sistema construtivo

modular para cobertura. As vantagens do uso dos perfis tubulares sem costura são

ainda maiores, pois apresentam distribuição uniforme de massa em torno de seu

centro e baixo nível de tensões residuais, característica que os distingue dos tubos de

aço com costura, produzidos a partir de chapas calandradas e soldadas.

Além da eficiência estrutural, FIRMO (2003) mostra, de uma maneira clara e didática,

que a continuidade superficial da volumetria do perfil tubular circular, desprovida de

arestas ou rugosidades, propicia ao olhar do observador menos interferências ou

informações visuais (figura 2.46).

Esta ausência de arestas ou rugosidades nos perfis tubulares, em especial aqueles de

seção circular, favorece a uma estrutura livre do acúmulo de sujidades e

empoçamentos provenientes de infiltrações ou água pluvial. Da mesma forma um

detalhamento menos criterioso das ligações entre os perfis (abertos ou tubulares)

também provocam este tipo de ocorrência. Entretanto, os cuidados com a manutenção

e limpeza da estrutura devem ser maiores em caso de utilização dos perfis abertos

devido à sua própria geometria (figura 2.47).

CAPÍTULO 2 – COBERTURAS PARA GRANDES VÃOS

Figura 2.46: Comparação entre a permeabilidade visual do perfil tubular de seção circular e

outros tipos de seção.Fonte: FIRMO, 2003.

Figura 2.47: Estado de conservação da cobertura em treliça, realizada com cantoneiras e

perfis tipo caixão. Mercado Distrital, Belo Horizonte. Fonte: Arquivo Pessoal, 2005.

2.3.1.1. Mercado

O Centro Brasileiro da Construção em Aço (CBCA), em parceria com o Instituto

Brasileiro de Geografia e Estatística – IBGE realizou em 2002 um cadastro de 120

fabricantes de estrutura metálica do país, apresentando o produto fabricado e a

quantidade produzida. Embora os dados obtidos não forneçam uma informação exata

do mercado de estruturas de cobertura para grandes vãos, eles permitem a adoção de

algumas considerações.

Para melhor compreensão deste mercado, reduziu-se a quantidade de empresas

CAPÍTULO 2 – COBERTURAS PARA GRANDES VÃOS

citadas para vinte e oito, que possuíam capacidade de produção acima de 6.000

toneladas/ano. Estas empresas produziam, juntas, cerca de 377.000 t/ano. Destas, as

cinco maiores que atuavam no mercado de cobertura para grandes vãos produziam

cerca de 117.000 t/ano, o que corresponde a 31% do total, como apresentado na

tabela 2.1. Estima-se que deste valor, 70.000 t/ano seja referente à fabricação de

estruturas de cobertura, ou seja, aproximadamente 59%.

Tabela 2.1: Fábricas com capacidade acima de 10000 t / ano

Fonte: CBCA/IBGE, 2002.

Fabricante Capacidade Produto Localização

1 30.000 t / ano Estruturas em Geral Rio Grande do Sul

2 24.000 t / ano

Edifícios, Galpões,

Torres

Rio Grande do Sul

3 24.000 t / ano Coberturas Rio de Janeiro

4 24.000 t / ano

Edifícios, Galpões,

Obras de arte

Paraná

5 15.000 t / ano

Edifícios, Galpões e

Estruturas em geral

São Paulo

Entre estas cinco maiores empresas, observa-se que somente a fabricante n

fornece exclusivamente sistemas de cobertura para grandes vãos, o que não ocorre

com as empresas restantes. Ou seja, da quantidade de 70.000 t/ano de estruturas de

cobertura fabricadas, aproximadamente 35% da produção foi realizada por uma única

empresa, reconhecida no mercado pelo produto pré-fabricado industrializado que

produz.

Este produto é constituído por um sistema de cobertura em treliças, fabricadas com

perfil dobrado galvanizado. O sistema é múltiplo de metro no sentido do comprimento

da obra e, em princípio, o comprimento total dos módulos é livre (figuras 2.48 e 2.49).

Entretanto, de acordo com as orientações técnicas do fabricante, para se ter um maior

aproveitamento do sistema é recomendável que o comprimento do módulo seja

múltiplo de 1,20m.

Portanto a lacuna existente torna o mercado de estruturas de cobertura para grandes

vãos interessante, em termos da pequena concorrência que possui.

CAPÍTULO 2 – COBERTURAS PARA GRANDES VÃOS

COMPRIMENTO DA OBRA

COMPRIMENTO DO MÓDULO

Figura 2.48: Esquema de modulação do

sistema.

Figura 2.49: Sistema de Cobertura do

Hipermercado EXTRA, Belo Horizonte, MG.

Fonte: Arquivo pessoal, 2004.

Desta forma foi proposta, inicialmente, a realização de uma pesquisa em que seriam

levantados dados referentes aos sistemas de cobertura para grandes vãos e os

sistemas complementares pré-fabricados em geral. Esta pesquisa seria realizada

através de entrevistas, em que seriam abordados quatro tipos de público alvo: clientes,

fabricantes, projetistas e gerenciadores de obras em estrutura metálica, atuantes no

mercado nacional.

objetivo era o melhor conhecimento e posterior análise deste mercado, com ênfase

nas necessidades dos clientes e no levantamento dos custos globais envolvidos, de

acordo com as alternativas já existentes. Entretanto, devido à logística de

desenvolvimento do produto, esta pesquisa não foi realizada da forma como

planejada, resultando em dados pouco estatísticos e não conclusivos em sua

plenitude. De certa forma, algumas das respostas obtidas mostraram-se interessantes

em termos de dados técnicos e foram utilizadas, de forma esparsa, ao longo do

trabalho.

Uma segunda pesquisa aos moldes da primeira, foi realizada pela empresa Engipar de

São Paulo com os seus profissionais, entre os arquitetos e engenheiros. As respostas

dadas a este questionário tiveram caráter mais conclusivo (não estatístico) e foram

utilizadas na determinação de certos parâmetros, para definir a modulação a ser

adotada no sistema V&M (capítulo 4). O roteiro destes questionários é apresentado no

Anexo I.

CAPÍTULO 3

ELEMENTOS CONSTRUTIVOS

3.1. INTRODUÇÃO

presente capítulo destina-se a relacionar os elementos construtivos que compõem a

cobertura, de forma a facilitar o entendimento global destes sistemas. Como

mencionado no capítulo anterior, o sistema construtivo atual baseia-se no conceito de

industrialização aberta, em que a combinação de elementos pré-fabricados garante

maior flexibilização e agilidade na construção.

Em princípio, pode-se dizer que os sistemas de cobertura são formados por conjuntos

de elementos construtivos agrupados de acordo com as semelhanças no

comportamento e com o caminho natural dos carregamentos. Neste trabalho,

identificam-se três grupos, a saber:

 Sistema de vedação

Responsável pelo isolamento e proteção da edificação, constituído pelas

telhas;

 Sistema portante

Sistema destinado a suportar as cargas transmitidas pelo sistema de vedação

e à conformação e flexibilidade do espaço, assegurando a correta transmissão

de todas as ações solicitantes para os apoios;

 Sistema complementar

CAPÍTULO 3 – ELEMENTOS CONSTRUTIVOS

Formado pelos elementos que completam e possibilitam o bom funcionamento

do edifício como calhas e tubos de queda, equipamentos para ventilação, entre

outros.

3.2. SISTEMA DE VEDAÇÃO - Telhas

xistem, no mercado, diversos tipos de elementos de vedação, variando em função do

material constituinte, dimensões, resistência e cor. Devido a esta gama de opções, a

abordagem neste item resume-se às telhas metálicas em aço e às telhas translúcidas,

pela larga utilização em edificações industriais.

As telhas em alumínio são também utilizadas nestes empreendimentos e possuem

menor peso se comparadas às telhas em aço, o que contribui para uma redução do

carregamento na estrutura portante. Entretanto, devido à esse menor peso e a

depender das dimensões do telhado e do ângulo de inclinação, o efeito de sucção

provocado pelo vento pode arrancar as telhas, o que conduz, necessariamente, a uma

melhor ancoragem destes elementos. Outro cuidado que deve ser tomado em relação

a este tipo de telha refere-se ao seu contato direto com a estrutura metálica, que deve

ser evitado de forma a não permitir o desenvolvimento da corrosão eletroquímica

(BELLEI, 1994).

As telhas em estudo possuem especificações e recomendações de uso que constam

nos catálogos dos fabricantes tais como formatos, dimensões, inclinações, vãos

admissíveis, sistemas de fixação, armazenamento, manuseio e montagem, entre

outros. No caso dos vãos máximos, as informações contidas nos catálogos referem-se

à espessura da chapa, altura da dobra, carregamento a ser aplicado e relação

vão/flecha admissível para cada caso.

3.2.1. Telhas metálicas em aço

Os principais tipos de telhas metálicas em aço existentes no mercado são as telhas

convencionais (onduladas ou trapezoidais), as telhas zipadas, as telhas autoportantes

(não comentadas neste trabalho) e as denominadas telhas isotérmicas (tipo

“sanduíche”).

O processo de fabricação das chapas é o mesmo para todas e consiste em conformar

a bobina de aço (com revestimento metálico ou pré-pintada) por roletes que vão

deformando a chapa de forma controlada. Ao final da perfilação, a chapa é

conformada em um perfil que pode ser ondulado, trapezoidal ou na forma de bandejas

CAPÍTULO 3 – ELEMENTOS CONSTRUTIVOS

(figuras 3.1 e 3.2).

(a) Perfil ondulado.

(b) Perfil trapezoidal.

Figura 3.1: Perfis usuais em telhas

Fonte: SALES et al, 1999.

Figura 3.2: Telhas metálicas.

A geometria final da chapa de aço confere alta resistência mecânica, o que possibilita

à peça alcançar vãos consideráveis, apesar da sua pouca espessura. Quanto mais

alto o trapézio ou onda conformado da telha, maior será o vão a se alcançar.

Geralmente, os fabricantes das telhas fornecem todos os acessórios para fixação e

vedação, incluindo a mão de obra para montagem. Outra observação importante é

quanto ao material constituinte destes acessórios, que devem ser compatíveis com o

material da telha que se pretende fixar, a fim de evitar a corrosão eletroquímica

(SÁLES et al, 1999).

a) Telhas metálicas convencionais

São produzidas em fábrica e montadas na obra com o auxílio de parafusos

autoperfurantes e atarraxantes (figura 3.3). Os parafusos autoperfurantes são

desenvolvidos com o objetivo de eliminar a pré-furação na fixação das telhas,

necessitando de vedação no furo da fixação com arruelas de material especial.

Deve-se ter especial atenção em relação à fixação das telhas nas terças por meio de

sua onda inferior, pois trata-se de um canal de acúmulo de água em casos de

montagem mal executada ou possível deslocamento da estrutura portante. Caso a

CAPÍTULO 3 – ELEMENTOS CONSTRUTIVOS

vedação do furo não seja feita de forma adequada, este local pode ser um ponto de

infiltração de água e até mesmo de corrosão da estrutura a médio ou longo prazo.

(a) Onda inferior. (b) Onda superior.

Figura 3.3: Fixação das telhas na estrutura. – Fonte: CARDOSO, 2000.

Um ponto importante em relação às telhas metálicas convencionais é o que se refere

ao sentido de montagem (SALES et al, 1999). Para diminuir e evitar a possibilidade de

arrancamento ou de levantamento das bordas, deve-se realizar o procedimento de

montagem no sentido contrário ao sentido do vento dominante da região da

construção (figura 3.4).

Figura 3.4: Seqüência de montagem das telhas metálicas.

Fonte: SALES et al, 1999.

a) Telhas metálicas zipadas

As telhas zipadas consistem de chapas metálicas contínuas, perfiladas na obra

através de perfiladeiras transportáveis e permitem grandes comprimentos de água

com baixa declividade. A largura das chapas pode alcançar 2,50m e as bobinas

podem alcançar 140m de comprimento sem emendas (dependendo do fabricante), o

que elimina a utilização de calhas internas à construção (figura 3.5 a 3.8).

CAPÍTULO 3 – ELEMENTOS CONSTRUTIVOS

O procedimento de fixação ocorre por meio de clipes parafusados na estrutura e

encaixados nas telhas por meio do processo denominado zipamento longitudinal, o

que garante que a telha não seja perfurada. O termo “zip” vem da forma de costura

destas bandejas, deixando a cobertura praticamente impermeável. Este termo pode

ser definido como uma espécie de costura por dobramento e permite a expansão e a

contração térmica da cobertura. É um sistema ideal para grandes áreas a serem

cobertas e com pequena inclinação (3%).

Figura 3.5: Processo de zipagem da telha.

Fonte: http://www.perfilor.com.br

Acesso em

abril 2004.

Figura 3.6: Perfilação da chapa in loco.

Fonte: Catálogo Roofway, 2004.

(a) Formas de zipagem da telha

(b) Tipos de clipes para fixação das telhas nas

terças

Figura 3.7: Cobertura em telha zipada.

Fonte: www.maristahall.com.br

Acesso em

agosto de 2005

Figura 3.8: Exemplos de detalhes para a

fixação das telhas.

Fonte: Catálogo Roofway, 2004.

b) Telhas metálicas isotérmicas

São telhas constituídas por duas chapas preenchidas por material isolante como

poliuretano, poliestireno, lã de rocha ou lã de vidro, formando um “sanduíche”, com a

CAPÍTULO 3 – ELEMENTOS CONSTRUTIVOS

finalidade de proporcionar melhor isolamento térmico à área a ser coberta. Geralmente

são indicadas para projetos em que a cobertura é a principal fonte de calor (figura 3.9).

(a) Telha com poliestireno expandido. (b) Telha com lã de rocha.

Figura 3.9: Exemplos de telhas isotérmicas. – Fonte: http://www.tuper.com.br

Acesso em abril de 2004.

Os painéis isotérmicos possuem como principal vantagem a facilidade de montagem,

leveza e boa resistência, permitindo ainda total reciclagem do material (KRÜGER,

2000).

3.2.2. Telhas translúcidas

s telhas translúcidas posicionadas no plano da cobertura têm por finalidade melhorar

a iluminação dos espaços em edificações de grandes dimensões. Este sistema,

denominado zenital ou azimutal, permite a obtenção de iluminação natural e uniforme

durante boa parte do dia, o que evita a utilização do sistema de iluminação artificial e

colabora com a redução de gastos em energia elétrica (figura 3.10).

A iluminação zenital de uma edificação pode ser executada com chapas em

policarbonato, vidro ou fibra de vidro, devidamente instaladas na cobertura, de

maneira a formar, juntamente com o tipo de telha escolhido, uma cobertura estanque.

Deve-se observar que, a superfície de trabalho, plano paralelo ao piso da construção

no qual é desenvolvida a maioria das atividades previstas, não deve receber a

incidência direta da luz solar. Esta incidência pode provocar ofuscamento ou picos de

intensidade de luz, fenômenos considerados desconfortáveis e que podem provocar

algum acidente de trabalho.

CAPÍTULO 3 – ELEMENTOS CONSTRUTIVOS

Figura 3.10: Iluminação zenital. Galpão da Açotubo, Guarulhos/SP.

Fonte: Arquivo pessoal, 2005.

3.3. SISTEMA PORTANTE

sistema portante de uma cobertura pode ser classificado de acordo com a geometria

que confere à edificação e, segundo SALES et al (1999), normalmente é utilizada a

cobertura em uma água, em duas águas, em shed ou em arco. Cada um possui suas

características específicas e a aplicação varia conforme os requisitos de cada

edificação. Entretanto, é comum em coberturas pré-fabricadas para grandes vãos,

projetar os sistemas portantes com pequena inclinação, reduzindo a área de

recobrimento lateral da edificação e a quantidade de material necessária para suportá-

la.

Devido a quantidade de variantes existentes nestes sistemas, definiu-se por relacionar

os elementos construtivos estruturais que compõem um sistema de cobertura em geral

como as vigas secundárias ou terças, as correntes ou tirantes, os contraventamentos

e as vigas principais, e não o comportamento dos sistemas como um todo.

3.3.1. Vigas secundárias ou terças

CAPÍTULO 3 – ELEMENTOS CONSTRUTIVOS

São vigas posicionadas entre as vigas principais na cobertura, com a finalidade de

suportar o sistema de vedação. Normalmente estão sujeitas às solicitações de flexão

em seu plano e fora do seu plano de carga, provocadas por carregamentos

permanentes como telhas, forros, utilidades em geral e passarelas de cobertura e os

carregamentos acidentais, principalmente devidos ao vento, através da sucção ou

sobrepressão.

s tipos de perfis mais utilizados são os de seção transversal “C”, “I” e cantoneiras

laminadas ou dobradas. Os perfis tubulares podem ser utilizados em sistemas

treliçados.

Em relação às terças treliçadas, um sistema usualmente adotado no mercado possui

seção transversal triangular (figura 3.11) e é uma das possibilidades de uso para

edificações com grandes vãos.

aplicação do sistema denominado “joist” em terças é outra das soluções utilizadas

para se vencer grandes vãos. Este sistema consiste em quaisquer elementos

estruturais compostos por vigas de alma cheia ou treliçada, posicionados próximos

uns dos outros (BITELLI e GARCIA, 2001).

Figura 3.11: Terças treliçadas de seção transversal triangular.

Fonte: Arquivo pessoal, 2004.

opção por “joists” treliçados está associada ao espaçamento existente entre os

pórticos (o que define o vão a ser vencido pela terça). São mais utilizados em

espaçamentos superiores a 9,0m, em que o peso e os custos da fabricação do

elemento devem ser avaliados.

“joist” é definido de acordo com uma série de itens, a saber:

CAPÍTULO 3 – ELEMENTOS CONSTRUTIVOS

a) Quanto à determinação dos esforços

Os “joists” podem ser calculados como estruturas reticuladas planas ou espaciais.

b) Quanto às condições de apoio

 Biapoiadas (figuras 3.12 e 3.13):

Figura 3.12: Estrutura biapoiada. Fonte: (BITELLI e GARCIA, 2001).

Figura 3.13: “Joists” em treliça, com apoios na viga principal. Sistema de Cobertura do

Hipermercado EXTRA, Belo Horizonte, MG. Fonte: Arquivo pessoal, 2004.

 Contínuas (figura 3.14):

Figura 3.14: Estruturas contínuas, onde a continuidade se dá pela adição de mãos-francesas

ou união das cordas. Fonte: (BITELLI e GARCIA, 2001).

 Engastadas (figura 3.15):

Figura 3.15: Estruturas Engastadas. Fonte: (BITELLI e GARCIA, 2001).

c) Quanto à geometria (figuras 3.16 a 3.18):

Figura 3.16: Cordas paralelas. Fonte: (BITELLI e GARCIA, 2001).

CAPÍTULO 3 – ELEMENTOS CONSTRUTIVOS

Figura 3.17: Corda superior Inclinada. Fonte: (BITELLI e GARCIA, 2001).

Figura 3.18: Cordas arqueadas. Fonte: (BITELLI e GARCIA, 2001).

d) Quanto aos perfis componentes (Perfis mais utilizados):

 Nos banzos (figura 3.19):

Figura 3.19: Tipo de perfis utilizados nos banzos. Fonte: (BITELLI e GARCIA, 2001).

 Nas diagonais e montantes (figura 3.20):

Figura 3.20: Tipo de perfis utilizados nas diagonais e montantes.

Fonte: (BITELLI e GARCIA, 2001).

A utilização de mãos francesas é comum, pois além de diminuírem o vão, colaboram

com o travamento dos banzos inferiores das vigas ou treliças principais, em caso de

inversão de esforços.

É necessário também realizar o travamento das terças ao longo de seu eixo de menor

inércia através dos tirantes ou correntes, as quais consistem em barras redondas,

posicionadas entre as terças, de forma a reduzir o seu comprimento de flambagem.

Esses elementos são solicitados somente a esforços de tração.

A eficiência dos tirantes depende do seu posicionamento nas terças (BELLEI, 1994).

Para as terças de menor altura, os tirantes devem ser posicionados no eixo da peça;

caso predomine o carregamento vertical, no terço superior e, em caso de sucção, no

CAPÍTULO 3 – ELEMENTOS CONSTRUTIVOS

terço inferior (figura 3.21). Para terças treliçadas do tipo “joists”, o travamento pode ser

feito através dos nós dos banzos inferiores e superiores.

(a) Travameno de perfil com pequena altura.

(b) Travamento do terço superior para ação

vertical e do terço inferior para sucção.

Figura 3.21: Ligação dos tirantes em terças de perfil aberto.

Fonte: BELLEI, 1994.

Estas peças também auxiliam na ocasião da montagem, de forma a promover o

alinhamento das terças antes da fixação das telhas.

3.3.2. Contraventamentos

Segundo BELLEI (1994), os contraventamentos são peças utilizadas nas estruturas

com a finalidade de garantir a estabilidade do conjunto durante sua vida útil e fase de

montagem, de forma a dar à edificação uma rigidez espacial. Quando posicionados no

plano das terças são denominados horizontais e os verticais são aqueles posicionados

entre pilares. Geralmente estão sujeitos à esforços de tração e compressão.

Os contraventamentos horizontais são utilizados para promoverem a distribuição das

cargas de vento ao restante da estrutura, o que permite a redução dos deslocamentos,

bem como dos momentos na base dos pilares, além dos impactos provocados pela

ação das pontes rolantes (item que não será abordado neste trabalho). O

posicionamento dos contraventamentos na parte frontal, central ou extremidades e a

quantidade de peças utilizadas variam de acordo com a edificação (figura 3.22).

Geralmente, nas estruturas de cobertura em que as peças são treliçadas, além do

contraventamento no plano dos banzos superiores, torna-se necessário o

contraventamento no plano dos banzos inferiores, de forma a melhorar a sua

estabilidade global.

Outra maneira utilizada para melhorar a estabilidade dos sistemas treliçados é a

inserção de contraventamentos inclinados, fora do plano dos banzos, interligando os

sistemas de travamento.

CAPÍTULO 3 – ELEMENTOS CONSTRUTIVOS

(a) Na extremidade da cobertura (b) No centro da cobertura

Figura 3.22: Contraventamentos horizontais em estruturas tubulares. Sede da Açotubo em

Guarulhos, São Paulo. Fonte: Arquivo pessoal, 2005.

3.3.3. Vigas principais

As vigas principais recebem e são responsáveis pela transmissão dos carregamentos

provenientes da cobertura, como telhas e terças, para o sistema de apoio. As

tipologias mais usuais em espaços com grandes vãos são as treliçadas, porém as

vigas em alma cheia também são utilizadas, conforme o sistema construtivo adotado.

3.3.3.1. Vigas principais em alma cheia

As vigas em alma cheia são formadas por perfis laminados ou soldados, com a altura

constante ou variável, de acordo com o vão que se pretende vencer (figura 3.23).

Figura 3.23: Viga em alma cheia com seção

transversal “I”, altura variável. Galpão em construção em Belo Horizonte, MG.

Fonte: Arquivo pessoal, 2004.

CAPÍTULO 3 – ELEMENTOS CONSTRUTIVOS

Segundo BELLEI (1994), o dimensionamento econômico destas peças está

relacionado com a utilização de uma contenção lateral à viga. Em caso de vigas com

pequena altura, utiliza-se os contraventamentos horizontais para este travamento e em

caso de alturas maiores, o travamento é realizado através de mãos francesas fixadas

às terças.

Os perfis tubulares, embora possam apresentar desempenho inferior quando isolados,

podem ser utilizados em seções compostas como em treliças (a situação mais

comum) ou vigas conformadas com chapas (figura 3.24).

Figura 3.24: Viga de seção composta

Fonte: COSTA, 2004.

3.3.3.2. Vigas principais em armações (treliçadas)

omo mencionado no item 2.2.2.2, as barras das treliças são submetidas unicamente

a esforços de tração ou compressão em caso de aplicação dos carregamentos nos

nós, e esta é considerada a principal característica deste tipo de estrutura. As vigas

treliçadas possuem diversas conformações de acordo com a inclinação do telhado,

tipo de telha utilizada, largura do vão e presença de lanternins, entre outros fatores.

Os tipos de seções empregados na conformação das treliças são selecionados sob o

ponto de vista técnico e econômico, conforme a solução mais apropriada. De acordo

com BELLEI (1994), normalmente emprega-se nos banzos perfis que possuam um

eixo de simetria no plano da treliça, como pares de cantoneiras com abas iguais ou

desiguais e perfis com seção transversal tipo “T” e “I” (figura 3.25). Nos montantes e

diagonais submetidos à compressão, é desejável utilizar perfis que possuam o raio de

giração parecido ou igual nos eixos X e Y para melhorar a eficiência a flambagem da

CAPÍTULO 3 – ELEMENTOS CONSTRUTIVOS

peça. Em todos estes elementos, a aplicação dos perfis tubulares é bastante eficiente.

As treliças de altura constante, constituídas por perfis tubulares, são caracterizadas

por seu vão (L), altura (H), geometria e distância entre os apoios. A altura está

normalmente relacionada ao vão, e varia entre L/10 a L/16, recomendando-se L/15

como a relação ideal em termos de economia, ao se considerar todos os custos

envolvidos (WARDENIER, 2000).

(a) (b) (c) (d) (e) (f)

Figura 3.25: Tipos de seções utilizadas em treliças. (a) Circular. (b) Quadrada. (c) Cantoneira

de abas iguais. (d) Cantoneira de abas desiguais. (e) Tipo “T”. (f) Tipo “I”.

Fonte: Adaptado de BELLEI, 1994.

3.4. SISTEMA COMPLEMENTAR

3.4.1. Ventilação

Nas edificações industriais de grandes vãos em geral, principalmente aquelas em que

as fontes irradiantes de calor são constantes (como é o caso das edificações

siderúrgicas), a ventilação natural ou forçada torna-se necessária para a renovação do

ar e regulação do calor e umidade, bem como para eliminação dos vapores e gases

produzidos pelos equipamentos (BELLEI, 1994).

A ventilação natural pode ser denominada como sendo a renovação de ar provocada

pelo vento ou pelo movimento ascendente do ar quente. A eficiência deste sistema é

determinada pelo correto dimensionamento das aberturas de entrada e saída das

massas de ar, considerando-se, entre outros fatores, a posição geográfica e as

dimensões da edificação, a orientação dos ventos predominantes, as condições

térmicas regionais, a existência de pontos de geração de calor em seu interior e a

insolação incidente.

As temperaturas superficiais internas bem como a velocidade de circulação do ar no

interior da edificação são variáveis e podem ser alteradas por meio de intervenções

arquitetônicas para fornecer uma melhor condição de conforto aos ocupantes, sem o

auxílio de equipamentos mecânicos.

CAPÍTULO 3 – ELEMENTOS CONSTRUTIVOS

e acordo com MAZON (2005), um fluxo de ar mais intenso será induzido quando

houver uma grande separação vertical entre as aberturas de entrada e saída de ar e

quando há uma grande diferença entre as temperaturas internas e externas. A pressão

interna mais elevada na abertura superior dirige o fluxo de ar para o exterior e a

pressão interna mais baixa na abertura inferior facilita a entrada do ar exterior, que

substitui o ar quente que saiu. Esse fenômeno, no qual o fluxo é dirigido pelo empuxo

térmico é conhecido por efeito chaminé (figura 3.26).

Figura 3.26: Sistema de ventilação natural, efeito “chaminé”.

Fonte: http://www.marko.com.br Acesso em março de 2004.

Para as aberturas superiores usualmente empregam-se os lanternins, uma alternativa

eficiente que promove uma ventilação adequada pela cobertura, quando bem

dimensionado. O emprego de lanternins é ainda o meio mais utilizado quando se trata

de galpões industriais e edificações comerciais com grandes coberturas e pé-direito

elevado (grandes volumes de ar). Dentre os modelos existentes, o sistema de

lanternim curvo é considerado o mais eficiente, pois permite a melhor tiragem do ar

viciado e impede a entrada de chuva (figura 3.27).

Normalmente são utilizadas esquadrias do tipo veneziana nas aberturas inferiores

(entradas de ar - figura 3.28), pois além da ventilação, essas peças promovem

CAPÍTULO 3 – ELEMENTOS CONSTRUTIVOS

também a iluminação do ambiente quando confeccionadas com material translúcido.

(a) (b) (c)

Figura 3.27. Tipo de lanternim curvo. (a) Proteção contra chuva. (b) Saída do ar quente. (c)

Vista dos Lanternins. Fonte: http://www.medabil.com.br

Acesso em fevereiro de 2005.

Figura 3.28: Exemplos de aberturas para a entrada de ar.

Fonte: BELLEI, 1994.

O efeito chaminé representa a situação mais simples da ventilação natural e torna-se o

único responsável pela renovação do ar nas edificações quando não há vento. Se há

incidência de vento, essa ação deve ser conjugada ao efeito chaminé, de forma que

essas ações se somem resultando numa ventilação natural mais eficiente (MAZON

2005).

Caso o sistema de ventilação natural não seja capaz de retirar e renovar o ar existente

em uma edificação, faz-se necessária a utilização de sistemas de ventilação artificial

através de insufladores mecânicos ou ar condicionado. O condicionamento do ar,

entretanto, é praticamente inviável em termos econômicos para a maioria das

edificações e grandes áreas industriais, pois despende muita energia e exige a total

estanqueidade do prédio.

CAPÍTULO 3 – ELEMENTOS CONSTRUTIVOS

3.4.2. Mantas para isolamento térmico

A cobertura é, geralmente, o sistema mais exposto às trocas térmicas com o ambiente

externo. Esse fator é particularmente importante quando se deseja minimizar as

perdas de calor durante a noite, no inverno, ou os ganhos de calor devido à incidência

direta de radiação solar durante o dia.

A partir deste contexto, com a adoção dos sistemas de vedação constituídos por

telhas metálicas, surge a necessidade de melhorar o isolamento térmico das

edificações. As denominadas sub-coberturas têm sido os elementos mais utilizados

pela construção civil para garantir este isolamento.

O sistema consiste de mantas instaladas na cobertura que, por serem impermeáveis,

também garantem a estanqueidade e eliminam goteiras. Os materiais isolantes mais

utilizados são a lã de vidro, lã de rocha e “foil” (lâmina) de alumínio (figuras 3.29 e 3.30

respectivamente). A lâmina de alumínio diminui a troca de calor por irradiação e pode

ser utilizada em conjunto com os outros materiais, reconhecidos pela baixa

condutibilidade térmica que possuem.

Figura 3.29: Manta em lã de vidro. Sistema de

Cobertura do Hipermercado EXTRA, Belo

Horizonte, MG.

Fonte: Arquivo pessoal, 2004.

Figura 3.30: Lâmina de alumínio.

Fonte. http://www.braconterm.com.br

Acesso em fevereiro de 2004.

O elemento isolante é instalado de forma a revestir a parte interna da edificação,

posicionado entre as terças e as telhas, com o auxílio dos mesmos sistemas de

fixação que unem os dois elementos.

No caso das lâminas de alumínio, o isolamento térmico dependerá da maneira de

instalação empregada. Quando utilizada em apenas um dos lados do elemento

isolante, a lâmina deve posicionar-se na parte interna, pois o alumínio pode empoeirar

CAPÍTULO 3 – ELEMENTOS CONSTRUTIVOS

e perder a capacidade de reflexão em contato com a cobertura O calor da cobertura é

absorvido pela face superior do elemento isolante e esquenta a lâmina de alumínio,

que o retém e não permite a sua irradiação para o ambiente.

Os elementos isolantes denominados bi-aluminizados possuem a vantagem de refletir

o calor para a cobertura, através da folha de alumínio posicionada na parte externa.

Parte do calor absorvido é retido pela segunda lâmina e não é transmitido para o

ambiente.

3.4.3. Sistema de captação de água pluvial

Para DEL CONTI apud CARDOSO (2000), são consideradas funções dos sistemas de

águas pluviais a captação, condução, detenção e destinação ao local adequado de

armazenamento ou distribuição à rede pública. As funções de captação e condução

das águas pluviais devem ser realizadas de imediato, de forma a evitar o

empoçamento da água além do período de duração das chuvas.

Para garantir o bom desempenho destes sistemas, é necessário que a capacidade de

escoamento seja no mínimo igual ou superior ao volume de água que se precipita na

superfície sob sua responsabilidade (SALES et al, 1999).

Os principais componentes do sistema são os rufos, as calhas e os condutores

verticais. Os rufos são responsáveis pela vedação dos fechamentos, impedindo a

entrada de umidade ou chuva no interior da edificação. Geralmente são executados a

partir de chapas metálicas galvanizadas, posicionadas ao longo dos encontros entre a

cobertura e fechamentos da edificação.

As calhas são responsáveis pela condução da água diretamente à caixa de drenagem

ou até aos condutores verticais. Geralmente utiliza-se a chapa metálica galvanizada,

dobrada em seções transversais retangulares, trapezoidais ou semicirculares,

dependendo da disposição dos elementos estruturais (figura 3.31). São também

empregadas calhas em PVC ou fibra de vidro. A inclinação destas peças deve ser de

0,5%, no mínimo, podendo chegar a 0,2% em casos excepcionais.

s condutores verticais ou tubos de queda são geralmente fixados à estrutura através

de braçadeiras ou outro dispositivo similar, de forma a impedir o seu deslocamento

devido ao vento ou outras ações. Os materiais usualmente empregados são os tubos

de aço galvanizados ou em PVC.

CAPÍTULO 3 – ELEMENTOS CONSTRUTIVOS

Figura 3.31: Exemplos de seções de calhas.

Fonte: BELLEI, 1994.

3.4.4. Passarelas

As passarelas metálicas são utilizadas sobre a cobertura com a finalidade de absorver

eventual trânsito de pessoas para instalação e manutenção de equipamentos (figura

3.32).

A fixação das passarelas geralmente é realizada através de parafusos ou soldas, este

último mais comum. Neste aspecto é importante observar o alto índice de corrosão

encontrado nos cordões de solda, bem como a vedação necessária nos pontos de

apoio da passarela, já que geralmente as telhas são perfuradas e podem ocorrer

vazamentos.

Figura 3.32: Passarela metálica em chapa expandida sobre cobertura.

Fonte: http://www.icec.com.br/leroy/index.htm Acesso em junho de 2005.

Os materiais mais empregados são as chapas xadrez, as chapas expandidas e as

grelhas, com a largura mínima de 600mm, ilustrados na figura 3.33 (BELLEI, 1994).

Atenção especial deve ser dada ao tratamento anticorrosivo no material a ser utilizado,

para não comprometer os demais elementos bem como a segurança da estrutura

(figura 3.34).

CAPÍTULO 3 – ELEMENTOS CONSTRUTIVOS

Figura 3.33: Tipos de materiais empregados nas passarelas.

Fonte: (BELLEI, 1994).

Figura 3.34: Estados avançados de corrosão em passarelas.

metálicas devido à falta de proteção.

Fonte: Arquivo pessoal, 2005.

A não execução destes elementos pode levar a um maior custo de manutenção da

cobertura, pois o trânsito de pessoas sobre as telhas pode danificá-las, além de não

oferecer segurança.

CAPÍTULO 4

DIRETRIZES DE PROJETO

4.1. DIRETRIZES PARA A MODULAÇÃO

or modulação deve-se compreender o estabelecimento de padrões de componentes,

ou ainda de padrões de espaços, que podem repetir-se ou admitir variações, de

acordo com algumas regras básicas. Cada um destes padrões está integrado a uma

estrutura global, a uma malha modular ou outra convenção que permita a coordenação

de todas as informações do projeto.

Segundo CARVALHO (2005), esta coordenação é conhecida por Coordenação

Modular e consiste em um sistema capaz de ordenar e racionalizar a confecção de

qualquer artefato, desde o projeto até o produto final. Este tema também é tratado em

alguns trabalhos realizados na Universidade Federal de Ouro Preto e recomenda-se a

leitura de NUIC (2003), FIRMO (2003) e PELLICO (2004).

O sistema se efetiva, principalmente, pela adoção de uma medida de referência, o

módulo, que é considerada como a base de todos os elementos constituintes do objeto

a ser confeccionado.

O termo módulo vem do latim “modulus” (pequena medida), da qual derivam as

medidas em projeto e obra, e visa à coordenação das dimensões dos elementos de

construção. Hoje em dia o seu conceito está ligado à industrialização contemporânea

das edificações, onde se busca uma medida simplificadora que possa, ao mesmo

tempo, ser uma unidade conveniente para a arquitetura e o design, bem como uma

CAPÍTULO 4 – DIRETRIZES DE PROJETO

unidade prática para a produção industrial (ENGEL 1991, apud FIRMO 2003).

A utilização do módulo é freqüente em obras de grande porte, que necessitam de um

método construtivo rápido e racionalizado como as obras institucionais (escolas,

prédios públicos), hospitais, conjuntos habitacionais e edifícios industriais.

coordenação modular envolve o estudo aprimorado de uma série de outros módulos

para que o seu desenvolvimento seja consistente, como os módulos funcional,

estrutural, construtivo, de instalações e de infra-estrutura predial, desde o seu pré-

dimensionamento, sendo a determinação de cada módulo dependente de vários

critérios relativos aos aspectos de economia, de tecnologia, de funcionalidade, de

legislação e de instalações complementares entre outros.

modulação de uma estrutura permite racionalizar o processo de fabricação pela

multiplicidade de peças repetidas, simplificação da montagem, diminuição de

diversidade das peças e pela rigidez de fabricação e montagem, o que acaba por

adequar as características da construção civil aos processos de produção industrial.

Na ausência de um sistema padronizado de construção, a modulação da estrutura

funciona como catalisador da racionalização e facilita o processo de projeto, já que

estabelece uma limitação às medidas aplicáveis aos componentes e ao projeto como

um todo, além de facilitar e flexibilizar a combinação dessas medidas (CARVALHO,

2005).

A busca por grandes vãos em edificações está inserida em uma das mais importantes

tendências que vêm orientando a evolução das técnicas de edificação dos últimos

anos: a busca por maior flexibilidade. Esta flexibilidade torna-se um meio seguro de

garantir que um único espaço seja capaz de atender satisfatoriamente a diferentes

exigências funcionais.

Em contraposição, as arquiteturas desenvolvidas como soluções otimizadas a

determinadas funções precisamente definidas constroem suas identidades próprias,

exatamente sobre a estrita correspondência com as necessidades que devem

satisfazer (DORFMAN, 2001).

No caso de uma estrutura de cobertura pré-engenhada padronizada, a flexibilidade da

modulação se torna uma característica fundamental e norteadora de todo o seu

desenvolvimento, ao se propor um sistema universal capaz de atender a diversas

tipologias e a diferentes formas de utilização de espaço.

CAPÍTULO 4 – DIRETRIZES DE PROJETO

Além da flexibilidade, outros parâmetros também foram utilizados para se alcançar

uma modulação padrão adequada do sistema estrutural de cobertura. Esses foram

agrupados de acordo com a sua natureza, classificados como arquitetônicos,

estruturais e comerciais.

4.2. – PARÂMETROS DE CLASSIFICAÇÃO

A organização aqui apresentada baseou-se nos estudos realizados, bem como nas

respostas obtidas através do questionário externo (com fabricantes, projetistas,

clientes e gerenciadores de obras em estrutura metálica) e questionário interno,

(realizado com os profissionais da empresa Engipar/SP), ambos mencionados no

capitulo 2.

4.2.1 - PARÂMETROS ARQUITETÔNICOS

As respostas aos questionários indicaram que, de acordo com os profissionais

entrevistados, a versatilidade do layout interno da edificação foi a primeira condição

imposta pelos clientes à modulação. Ou seja, em linhas gerais, esta modulação

deveria adaptar-se às mais variadas condições de instalações e uso e permitir

modificações, reposições e melhoramentos, sem que para isso fossem necessárias

intervenções nas estruturas dos edifícios que os abrigam. Além de possuir medidas de

largura e comprimento adequadas, o espaço deveria preservar um grande vão livre ao

contar com um mínimo de obstáculos como, por exemplo, pilares e contraventamentos

verticais.

O melhor aproveitamento dos espaços em edificações que necessitam de grandes

vãos ocorre em função da adoção de um módulo estrutural padrão, flexível o bastante

para atender satisfatoriamente às dimensões de cada uma dessas edificações. Como

já mencionado, atender às dimensões específicas de cada projeto acaba por limitar a

flexibilidade do sistema, o que não é a intenção.

Como exemplo, em centros de distribuição o melhor aproveitamento do espaço será

determinado por uma modulação que acompanhe as dimensões dos racks, pallets e

da área de circulação necessária para a movimentação das empilhadeiras (figura 4.1).

Geralmente, devido às cargas elevadas suportadas pela laje de piso destes

empreendimentos, a área de estoque é projetada para se localizar no pavimento térreo

e o estacionamento fora do corpo da edificação.

CAPÍTULO 4 – DIRETRIZES DE PROJETO

Figura 4.1: Centros de distribuição

Fonte: www.marko.com.br – Acesso em julho de 2005.

Outro exemplo da diversidade de modulações possíveis quando da utilização de

grandes vãos são os terminais rodoviários. De acordo com MEYER (1997), estes

requerem amplos espaços contínuos e áreas mais uniformes e repetitivas, destinadas

às plataformas de embarque e desembarque. A disposição dos pilares deve ser

compatível com a configuração destas áreas e seguir as recomendações de projeto

estabelecidas em normas específicas, sendo o módulo típico usualmente adotado de

modo a compreender sub-módulos de 600mm x 600mm (figura 4.2).

10800mm

600 600

10800mm

600600

10800mm

600 600

600

Figura 4.2: Módulo típico e módulo típico com plataforma para embarque/desembarque.

Fonte: MEYER (1997).

segunda condição apontada pelos clientes como determinadora da modulação diz

respeito à área destinada a estacionamento de veículos. Independente da sua

localização no corpo da edificação, o estacionamento é uma área onde as vagas,

CAPÍTULO 4 – DIRETRIZES DE PROJETO

circulação e áreas de manobras dependem de dimensões pré-determinadas por leis e

códigos específicos de cada cidade, com uma pequena variação de uma para outra.

Neste caso, o aproveitamento do espaço na edificação ocorre em função dessas

dimensões.

m geral, para estacionamentos não situados em vias públicas, as dimensões

mínimas das vagas para veículos de passeio são de 2,40m para a largura e 4,50m

para o comprimento. Para os ângulos das vagas de 90º e 45º usualmente projetados a

as dimensões mínimas destinadas ao acesso e manobra dos veículos é de 5,0m e

3,5m, respectivamente.

É claro que ao se determinar a modulação ideal para o sistema de cobertura, todos os

parâmetros são analisados simultaneamente. Por exemplo, em tipologias para

hipermercados, a modulação do salão de vendas é também determinada em função

das dimensões das gôndolas, prateleiras e área de circulação. Caso possua área de

estacionamento em um pavimento inferior, a disposição dos pilares na edificação

deverá ser avaliada em função do acréscimo de carga – sistema de cobertura,

estrutura, laje de piso, equipamentos, produtos, pessoas – que será transmitido à

estrutura deste último e que certamente provocará uma diminuição dos vãos.

A pesquisa interna realizada pela empresa Engipar (São Paulo/SP), com o intuito de

se conhecer os vãos usuais de mercado para coberturas metálicas, envolveu vinte

hipermercados, cinco centros de distribuição, um shopping center e três

empreendimentos destinados à venda de materiais para construção civil, revelando

que:

 43% das edificações utilizaram uma modulação onde as terças possuíam vãos

de 15m e 33% das edificações utilizaram uma modulação onde as terças

possuíam vãos de 16m. Ou seja: 76% das edificações utilizaram terças com

dimensões múltiplas de 7,5m e 8m;

 Para os vãos principais, 73% das edificações possuíam uma modulação com

base em múltiplos de 2m;

 60% das edificações utilizaram uma modulação onde os vãos principais eram

de 24m. Destas, 50% utilizaram terças de 15m e 44% utilizaram terças de 16m.

A utilização de terças com vãos entre 15m e 16m, na grande maioria das edificações

avaliadas, justifica-se por serem dimensões onde as áreas das vagas e de circulação

CAPÍTULO 4 – DIRETRIZES DE PROJETO

nos estacionamentos são aproveitadas de melhor maneira.

Para uma modulação onde os vãos das terças possuem 15m, a distribuição das vagas

é feita como indicado na figura 4.3, apresentando-se, na figura 4.4, a modulação para

as situações de terças com vãos de 16m.

Figura 4.3: Distribuição das vagas no estacionamento (Terças com vãos de 15m).

Figura 4.4: Distribuição das vagas no estacionamento (Terças com vãos de 16m).

CAPÍTULO 4 – DIRETRIZES DE PROJETO

É interessante que o sistema também possua vãos principais múltiplos de 8m ou 7,5m,

a fim de possibilitar a flexibilidade de uso do espaço para o estacionamento nos dois

sentidos da estrutura.

Em relação à modulação das vigas principais, uma outra justificativa para os valores

apresentados na pesquisa é dada em função do espaçamento utilizado no

posicionamento das vigas secundárias ou terças. O projeto deve ser concebido de tal

forma que o espaçamento entre terças coincida com o comprimento total da viga

principal.

m edificações de grandes vãos é comum a utilização de coberturas quase planas,

com inclinações na ordem de 2% a 3%. Caso seja adotado um ângulo maior de

inclinação, maior será a quantidade de material para os elementos estruturais que

sustentam a cobertura e para se fazer a vedação lateral da edificação, já que, em

função da inclinação, a altura total do prédio varia com o tamanho do vão que se

pretende cobrir. Normalmente, nestes empreendimentos, é utilizada a telha metálica

zipada.

Em geral, é estipulado o espaçamento na ordem de 2m entre terças na cobertura,

devido ao espaçamento máximo de 2,5m indicado pela maioria dos fabricantes das

telhas. É claro que outros parâmetros influem nesta determinação, como os

carregamentos atuantes na estrutura, mas procura-se, de certa forma, projetar com

valores próximos a estes.

O vão máximo de 2,5m determinado pela maioria dos fabricantes de telhas zipadas

reproduz a pior condição de apoio para a telha em relação ao diagrama de momento

fletor, que é a condição biapoiada. O momento fletor máximo, na condição de dois

apoios (figura 4.5) é maior do que em sistemas compostos por três ou mais apoios

(figura 4.6). Nestes, existe uma compensação dos momentos nos vãos pelos

momentos que surgem nos apoios, o que resulta em valores menores em relação ao

das vigas biapoiadas, de mesmos vãos e carregamentos.

Figura 4.5: Esquema para telha biapoiada. Fonte: REBELLO (2000).

CAPÍTULO 4 – DIRETRIZES DE PROJETO

Figura 4.6: Esquema para telha contínua. Fonte: REBELLO (2000).

Para a maioria dos fabricantes de telhas zipadas, o vão máximo admissível entre

apoios varia de acordo com a espessura do perfil da telha, sobrecarga e flecha

admissível.

Devido ao arranjo estrutural, a localização dos contraventamentos verticais neste tipo

de edificação também merece um estudo aprimorado. A escolha do método correto

para contraventar a estrutura influencia na utilização do edifício, na economia da

estrutura, na aparência externa e no método construtivo adotado (SÁLES et al. 1999).

No caso dos contraventamentos horizontais deve-se ter especial atenção ao seu

posicionamento no plano da cobertura, de forma que possibilite flexibilidade em

relação à interface com os sistemas de ventilação e iluminação do edifício.

A utilização do sistema modular parte do princípio que o projeto de arquitetura é a

base que possibilita, através da racionalização, maior economia nos custos e melhor

qualidade no produto final, que é a obra pronta.

Pode-se dizer também que a concepção do projeto arquitetônico em estruturas

metálicas está centralizada na modulação da edificação devido às dimensões de

produção de matéria-prima.

4.2.2. - PARÂMETROS ESTRUTURAIS

Os parâmetros estruturais responsáveis pela definição da modulação são aqueles que

orientam qualquer processo de concepção estrutural, independente da finalidade

proposta. Estão relacionados sempre, de alguma forma, com a segurança, com a

utilização e com o custo.

Como em qualquer situação de projeto, baseado na NBR 8800/86, o cálculo estrutural

deve promover primeiramente a segurança da estrutura. Em edificações de grandes

vãos, o arranjo estrutural na maioria das ocorrências é diferenciado em função dos

parâmetros arquitetônicos citados, principalmente devido à necessidade de se reduzir

o número de pilares internos. Conseqüência disto é, por exemplo, a utilização de vigas

CAPÍTULO 4 – DIRETRIZES DE PROJETO

e pilares com maior inércia e/ou de vigas auxiliares/secundárias em maior quantidade

como soluções para a estrutura.

segurança do empreendimento está diretamente ligada à resistência da estrutura

quando submetida a esforços. Os carregamentos atuantes variam de empreendimento

para empreendimento, em função de uma série de condicionantes preestabelecidos,

como tipo de sistema estrutural a ser utilizado, o tipo de solo, a localidade, o entorno

da edificação e o seu uso final.

Em função destes carregamentos, o calculista realiza o dimensionamento da estrutura

e seu arranjo, definindo as conexões e sua forma de composição, através de soldas

ou parafusos e da possibilidade de uso de chapas auxiliares. O dimensionamento da

estrutura é baseado em normas que orientam os cálculos, de forma a evitar as

possíveis consequências de uma análise mal conduzida. Exemplos destas

consequências são as deformações excessivas, esmagamento nos elementos de

contato, rasgamento dos elementos devido aos esforços de tração, fissuras,

flambagens globais ou locais da estrutura e suas peças, entre outros.

As deformações verticais nas peças, em virtude da esbeltez dos elementos e da

pequena inclinação usual das telhas, podem provocar convexidade no telhado e,

conseqüentemente, o acúmulo de água ou sujidades. Esta ocorrência, em princípio,

pode prejudicar a aparência, a possibilidade de manutenção, a funcionalidade e o

conforto dos ocupantes de um edifício, bem como pode causar danos a equipamentos

e materiais de acabamento vinculados a ele. A situação se torna ainda mais

complicada caso o problema não venha a ser resolvido, pois o aumento do volume de

água empoçada pode gerar um acréscimo na deformação das peças devido ao maior

peso, conduzindo, eventualmente, ao colapso da estrutura de cobertura.

A NBR 8800/86, no item 8.3.3, prevê a verificação da estabilidade da estrutura de

cobertura, de forma a assegurar que a água não venha a se acumular em poças.

Nesta verificação deve-se avaliar possíveis flechas dos materiais de fechamento e dos

componentes estruturais, imprecisões construtivas, recalques de fundação e os efeitos

de contraflecha. Conforme a Norma, os deslocamentos de barras da estrutura e de

conjuntos de elementos estruturais, incluindo pisos, coberturas, divisórias e paredes

externas não podem ultrapassar os valores limites estipulados em seu Anexo C. No

projeto de revisão da norma, estipula-se esta verificação para coberturas que possuam

inclinação inferior a 5%.

CAPÍTULO 4 – DIRETRIZES DE PROJETO

De acordo com o método dos estados limites, este efeito é considerado um estado

limite de utilização, já que pode prejudicar a aparência e a durabilidade da edificação.

s respostas obtidas na pesquisa anteriormente mencionada indicaram que a boa

relação entre peso/vão é um outro ponto importante na determinação da modulação. O

fator economia justifica-se na competitividade do mercado, uma vez que o peso da

estrutura é a principal responsável pelo seu custo final.

m geral, de acordo com SÁLES et al. (1999), nas estruturas de aço a medida de

economia é determinada pela quantidade de aço utilizado na estrutura em uma área

de piso (Kg/m

). Esta quantidade de aço depende de diversos fatores, como o número

de pavimentos, as cargas impostas, o espaçamento entre os pilares nas duas

direções, o tipo de estrutura do piso e a sua altura total, o método de enrijecimento ou

contraventamento da estrutura e a qualidade do aço escolhido.

Diante dos fatores citados

observa-se que a modulação da edificação influencia

diretamente na questão econômica e é conseqüência de um dimensionamento

estrutural apropriado. Através deste é determinado o perfil estrutural a se utilizar, a

quantidade de peças e o nível de complexidade de suas ligações, bem como qual o

processo de fabricação adequado, aliado ao desenvolvimento tecnológico. Não menos

importante é a avaliação das relações de custo entre o material e a mão-de-obra

disponível no mercado.

Neste caso, o uso do sistema Joist como solução estrutural é bem aceita, já que

possibilita a utilização de grandes vãos com peso menor por área coberta e possui

detalhamento simplificado nas ligações, o que agiliza o processo de montagem e

diminui o fator custo/hora.

A determinação do tipo de ligação entre vigas e pilares influencia substancialmente o

custo da estrutura. Ao se calcular estruturas onde a ligação viga-pilar é rotulada, a viga

não transmite momento fletor para o pilar em que está apoiada e é dimensionada de

forma a suportar a vinculação que lhe foi retirada. Já em estruturas onde as ligações

entre vigas e pilares são rígidas ou semi-rígidas, a viga transmite o momento fletor ao

pilar (figura 4.7).

Devido a essa transmissão de esforços, as vigas dos pórticos possuem menores

dimensões, uma vez que são menos solicitadas do que as vigas biapoiadas.

Adicionalmente, as dimensões dos pilares são menores em estruturas isostáticas, já

que não são calculados para resistirem ao momento gerado pelo engastamento.

CAPÍTULO 4 – DIRETRIZES DE PROJETO

Figura 4.7: Deformações em vigas biapoiadas e pórticos.

Fonte: REBELLO (2000).

conceito de flexibilidade da estrutura também está relacionado com a possibilidade

do cliente ou do projetista em optar entre pilares metálicos e pilares em concreto, a

depender de algumas características do empreendimento como finalidade e condições

do mercado.

Nas pesquisas, perguntou-se sobre as vantagens e desvantagens da utilização de

pilares em aço e em concreto no sistema principal de apoio da cobertura metálica e a

incidência de projetos com cada um. As respostas mais significativas são

apresentadas na tabela 4.1.

Tabela 4.1:

Vantagens e desvantagens na utilização de pilares metálicos ou em concreto.

Pilar em concreto Pilar em Aço

Incidência de

projetos

73% 27%

Vantagens

 Custo do seguro inferior;

 Custo do material é inferior;

 Não há a necessidade em se

utilizar contraventamentos

verticais se comparado ao

perfil metálico.

 Facilidade de transporte e de

montagem;

 Estrutura leve;

 Versatilidade;

 Dimensões menores em

relação ao concreto para um

mesmo carregamento.

Desvantagens

 Dificuldade no transporte do

material;

 Estrutura mais pesada;

 Limitação do uso.

 Custo de seguro superior;

 Custo do material é maior;

 Custo em relação à proteção

contra incêndio.

 Sistemas de fechamento

CAPÍTULO 4 – DIRETRIZES DE PROJETO

De acordo com os dados obtidos, as maiores vantagens na escolha do aço para o

sistema de apoio da cobertura são aquelas vinculadas ao processo de projeto e

cálculo (versatilidade, dimensões dos perfis e leveza do aço) e ao transporte e

montagem (rapidez e facilidade na execução).

m contrapartida, o aço é apontado como um material mais caro, tanto o elemento

unitário quanto os procedimentos necessários para viabilizar a sua utilização. Este fato

pode ser comprovado através de um outro item da pesquisa, cujos resultados são

apresentados no gráfico da figura 4.8, em que os profissionais foram questionados

quanto às restrições no uso de pilares metálicos para a estrutura principal de apoio.

16%

12%

20%

19%

17%

16%

Alto custo de seguro devido à utilização de pilares metálicos

Problemas estéticos

Resistência do projetista/construtor (falta de informação)

Custo elevado devido à necessidade de proteção contra incêndio

Custo elevado do material metálico em relação ao concreto

Problemas de corrosão

Figura 4.8: Restrições ao uso de pilares metálicos em estrutura de

apoio da cobertura metálica.

O que se percebe nas respostas obtidas é que alguns fatores são realmente restritivos

ao uso dos pilares metálicos, seja por estarem vinculados diretamente aos órgãos

responsáveis pela aprovação dos projetos, seja por questões econômicas.

De acordo com os entrevistados, o custo para a proteção passiva contra incêndio

encarece os empreendimentos que utilizam pilares metálicos, tornando-os menos

competitivos quando comparados aos empreendimentos com pilares em concreto. O

custo desta proteção depende de diversos fatores, tais como ocupação, altura e área

do edifício, mas geralmente varia entre 5% e 10% do valor final da obra.

Em casos do emprego de pilares em concreto, o corpo de bombeiros exige chuveiros

automáticos, hidrantes e extintores portáteis para a proteção da edificação. Entretanto,

para pilares metálicos é exigido ainda a sua proteção passiva específica, através da

utilização de pintura intumescente, argamassa armada ou projetada, placas de lã de

CAPÍTULO 4 – DIRETRIZES DE PROJETO

rocha, gesso acartonado ou o enclausuramento do perfil com concreto. Esta proteção

passiva pode ser descartada no caso das estruturas de cobertura, desde que o

responsável técnico pelo projeto assuma a sua total independência do sistema

estrutural que suporta os elementos de compartimentação.

Os procedimentos para a proteção contra incêndio adotados no país estão em acordo

com a NBR 14323/99 - Dimensionamento de Estruturas de Aço de Edifícios em

Situação de Incêndio. Já no estado de São Paulo estes procedimentos são

determinados pelas Instruções Técnicas do Corpo de Bombeiros do estado, devido à

sua maior exigência, comparativamente à norma brasileira adotada.

O que se procura adotar nos projetos de construção civil atualmente é a redução do

risco de incêndio e, em caso de ocorrência, deve-se prolongar o tempo de início de

deformação da estrutura. A norma determina um tempo de resistência ao fogo, ou

seja, a um tempo suficiente para possibilitar a fuga dos ocupantes da edificação em

condições de segurança, bem como a segurança das operações de combate ao

incêndio e a minimização de danos a edificações adjacentes e à infra-estrutura

pública.

Outro fator que acaba por dificultar a utilização de pilares em aço nestes

empreendimentos é o alto valor do custo do seguro, devido à maior perda de

resistência do aço, em relação ao concreto, quando exposto ao fogo. O aço

convencional apresenta resistência reduzida e uma redução brusca do seu estado

limite de escoamento a partir de 400°C e atinge valores críticos em temperaturas em

torno de 550°C.

Pode-se interpretar a menção na pesquisa ao problema de corrosão como um fator

adicional no custo final do empreendimento. A corrosão é um processo natural e

espontâneo, entretanto, a proteção contra a corrosão não é natural e deve ser

aplicada, o que gera o impacto econômico. Além dos procedimentos de zincagem e

pintura existentes no mercado, os fabricantes oferecem o aço resistente à corrosão

atmosférica, denominados patináveis, composto por metais nobres tais como cobre,

cobalto e níquel.

Outra restrição apontada na pesquisa diz respeito ao custo unitário do perfil metálico,

definido como maior em relação ao custo do concreto. No entanto, percebe-se que

esta não é uma justificativa segura para a sua não utilização. Pode–se dizer que há no

mercado um erro “cultural” em relação às estruturas metálicas, pois não se analisa o

CAPÍTULO 4 – DIRETRIZES DE PROJETO

ganho global que se obtém ao utilizá-las, como menor peso da estrutura (o que resulta

em economia no dimensionamento das fundações), menores perdas, custos indiretos

menores e maior rapidez na execução e montagem.

A resistência dos projetistas e construtores em utilizar o aço na estrutura de apoio da

cobertura também está relacionada a antigos conceitos, o que mostra uma certa

acomodação quanto ao uso do aço e aos sistemas complementares ligados a ele. No

Brasil, o cálculo de estruturas em concreto é muito mais difundido do que o aço,

influência já percebida desde a graduação em cursos de engenharia e arquitetura.

egundo PELLICO (2004), as coberturas, em geral, possuem um comportamento mais

autônomo, o que facilita o equacionamento de suas cargas. No entanto, este

equacionamento é mais complexo para os pilares metálicos, pois deve-se verificar,

além dos carregamentos provenientes da cobertura, outros aspectos como a

estabilidade lateral e no plano do elemento, bem como a estabilidade do conjunto, o

que pode levar à utilização de contraventamentos. Portanto, as dimensões dos pilares

são influenciadas por estes efeitos e travamentos podem ser criados de forma a

diminuir o comprimento livre do pilar e melhorar a estabilidade global da estrutura.

Estas ocorrências, embora algumas, de certa forma, devam também ser verificadas

para o concreto, são mais freqüentes em estruturas de cobertura com pilares

metálicos, que se somado à maior suscetibilidade do aço ao fenômeno da flambagem

(local e global), podem soar como dificuldades ou empecilhos para o profissional

acostumado ao uso do concreto.

A resistência ao uso do perfil metálico em pilares deve-se também, em parte, aos

procedimentos e técnicas existentes relativas aos sistemas de fechamento. Para

empreendimentos de grandes vãos, o mercado dispõe de uma série de materiais

novos e tradicionais, produzidos com opção de aplicação tanto em edifícios com

pilares metálicos quanto em pilares em concreto. No entanto, o que se percebe é uma

certa acomodação dos profissionais quanto ao detalhamento da interface entre os

materiais de fechamento e os pilares metálicos, já que para pilares em concreto a

técnica é bem conhecida e de utilização generalizada.

Os problemas quanto à estética são oriundos de diversos fatores, muitas vezes até de

gosto pessoal. Um dos motivos, provavelmente, está relacionado com essa interface

entre os materiais de fechamento e a estrutura do edifício. Caso executado de maneira

incorreta, o sistema de fechamento pode gerar desconforto visual e físico do usuário, o

CAPÍTULO 4 – DIRETRIZES DE PROJETO

que acaba contribuindo para uma experiência negativa na utilização da estrutura

metálica.

ortanto pode-se dizer que as dificuldades encontradas para a escolha do pilar

metálico e a falta de conhecimento dos projetistas e fabricantes em relação às

possibilidades da construção em estrutura metálica têm sido responsáveis pela baixa

incidência de projetos. Para que a indústria de fabricação e de montagem se

desenvolva e expanda, é necessário criar um público consumidor para esse novo

modo de construir, o que exige a consolidação de uma cultura de construção em

estrutura metálica entre os profissionais.

A modulação de uma estrutura de cobertura pode ser influenciada também pelo

sistema para proteção ativa contra incêndio. Neste caso, o posicionamento dos

chuveiros automáticos é relevante, pois os hidrantes e extintores são fixados no corpo

da estrutura e na altura do público. A NBR10897 - Proteção contra incêndio por

chuveiro automático (1990), determina o espaçamento máximo entre os chuveiros, a

área máxima de cobertura por chuveiro e o seu diâmetro nominal, bem como das

distâncias entre os chuveiros e os suportes de fixação de acordo com a classe de risco

de ocupação da área a ser protegida. Estas distâncias variam com o tipo de suporte e

com o diâmetro da tubulação.

As limitações das áreas de coberturas dos chuveiros ocorrem em função do nível de

risco das ocupações, classificados no item 4.1 da norma como risco leve, risco

ordinário, risco extraordinário e risco pesado. Os limites das áreas se encontram no

sub-item 5.5.6 da mesma norma.

De acordo com a NBR-10897, alguns fatores influenciam na resposta do chuveiro e

estes fatores, de certa forma, estão relacionados com a modulação da estrutura:

1) Forma do teto

Qualquer obstrução no teto representa uma barreira para a camada de gases

quentes. Tetos com vigas ou nervuras tendem a canalizar os gases quentes

entre as vigas e somente os chuveiros entre ou junto a estas vigas são

prováveis de entrar em operação, pelo menos inicialmente. Deve-se ter um

cuidado maior em relação aos telhados inclinados, pois atuam como poços

invertidos, nos quais os gases quentes sobem e podem impedir que os

chuveiros operem na base do telhado (GONÇALVES, 2005).

CAPÍTULO 4 – DIRETRIZES DE PROJETO

2) Altura do teto

Os gases quentes sobem na forma de uma nuvem até o teto, ativando o

chuveiro. Para tetos com alturas entre 2,5m e 4,5m, a camada quente possui

de 0,1m a 0,3m de espessura no momento da operação do chuveiro, sendo

que a parte mais quente está cerca de 0,15m do teto, sendo então essa, em

geral, a altura ideal para instalação do chuveiro.

Para tetos com alturas acima de 4,50m, a camada quente será mais espessa

no momento da operação do chuveiro, devido ao esfriamento dos gases em

seu trajeto. A produção de calor necessária para acionar um chuveiro de uma

determinada faixa de temperatura é proporcional ao quadrado da altura do teto

(GONÇALVES, 2005).

A modulação da estrutura de cobertura, sem o estudo adequado da distribuição dos

chuveiros automáticos, pode levar a custos indesejados das instalações, o que pode

ser um fator negativo na comercialização de um sistema. Nos casos em que a

modulação da estrutura não coincide com a modulação dos chuveiros, são fixados

perfis na estrutura para servir de apoio e sustentação dos bicos.

De acordo com FIRMO (2003), somente uma sistematização racionalizada baseada

em um novo conceito de módulo, ou a busca de princípios padronizados de articulação

e combinação de módulos, tem força suficiente para atingir a produção em larga

escala, agregando as inúmeras vantagens preconizadas pela industrialização.

4.2.3. - PARÂMETROS COMERCIAIS

Os parâmetros comerciais que determinam a escolha da modulação são uma união de

todos os fatores já relacionados, com algumas observações. Dentre todos, a relação

entre a qualidade do produto ofertado e o seu custo final é o mais característico, ou

seja, o conceito de custo/benefício ainda prevalece.

Este conceito pode ser observado nos gráficos apresentados nas figuras 4.9 e 4.10,

obtidos a partir dos resultados pesquisa realizada com projetistas que apontaram, em

ordem de importância, os pontos positivos e negativos que determinam a aquisição de

um sistema de cobertura metálica.

Em relação ao custo final de uma estrutura em aço, é claro que existem outros fatores

responsáveis, direta ou indiretamente, pela sua competitividade, como o cálculo das

fundações, em função dos esforços na estrutura e do tipo de solo, bem como os

CAPÍTULO 4 – DIRETRIZES DE PROJETO

procedimentos adotados para segurança contra incêndio. O que se procura mostrar

neste tópico do trabalho é que, através da adoção de um módulo padronizado e

otimizado, todas as etapas do processo construtivo são simplificadas, o que

provavelmente levará a um custo menor.

21%

11%

47%

Preço Competitivo

Agilidade no fornecimento e montagem

Acabamento da estrutura, leveza e esbeltez

Outros

19%

16%

11%

54%

Custo elevado

Demora no fornecimento

Incompatibilidade de projeto

Outros

Figura 4.9: Pontos positivos que levam à

aquisição de um sistema de cobertura metálica.

Figura 4.10: Pontos negativos que não

levam à aquisição de um sistema de

cobertura metálica.

Em geral:

 Hoje em dia, para empreendedores hoteleiros, empresas que necessitam de

centros de distribuição, indústrias, hipermercados e edifícios de escritório, uma

obra fora do prazo é sinônimo de prejuízo, e o tempo para realizá-la é

contabilizado como tal. Quanto menos industrializadas, mais retrabalhos,

desperdícios e gastos são gerados e tudo é válido para entregar a obra no

menor prazo possível, ao melhor custo e da forma mais racionalizada para o

cliente. A partir destes condicionantes, uma nova modalidade de negócios

conhecida por Fast Construction surge no mercado, onde o método de

construção é rápido, seriado e prioriza sistemas e subsistemas construtivos

(MEDEIROS, 2003).

2) Na fabricação:

 Em projetos estruturais onde se dispõe somente de anteprojeto ou projeto

básico para o orçamento, ou quando existe a possibilidade de modificações

e/ou adequações do projeto, a contratação dos serviços de fabricação é feita

através de um custo unitário. Outra possibilidade é a contratação através de

custo global, quando os desenhos de projeto já estão completos e são bastante

detalhados. Além disso, dependendo do nível de padronização da estrutura, o

CAPÍTULO 4 – DIRETRIZES DE PROJETO

tipo de contrato entre fornecedor e fabricante pode ser feito pelo processo de

industrialização, onde o peso do projeto previamente estabelecido permite o

conhecimento tanto qualitativo quanto quantitativo dos materiais. Este processo

permite que a compra do material seja feita pelo proprietário, o fabricante se

responsabiliza somente pela industrialização da estrutura e cobra um valor

unitário pelos serviços de fabricação dos componentes, o que pode reduzir o

preço em até 20% (SÁLES et al, 1999).

 O aço estrutural passa por várias operações ao longo da fabricação da

estrutura. Logo, quanto mais simplificada a sua solução e a de suas conexões,

maior é a produtividade da fábrica e menor é o prazo de entrega. A fabricação

em série das peças reduz os custos de produção, aprimorando a qualidade de

cada peça produzida.

No transporte:

 É sempre mais viável transportar as peças o mais pré-montado possível, a fim

de se evitar trabalhos e perda de tempo no local de montagem (RAAD Jr.,

1999). A utilização de transporte especial e o seu custo dependerão

diretamente da modulação adotada, devido às dimensões das peças (e do

posicionamento das conexões entre as partes) e de seu peso. Entre todos os

meios de transporte disponíveis, o rodoviário e o ferroviário são os mais usuais.

As tabelas 4.2 e 4.3 apresentam as dimensões máximas recomendadas para o

transporte ferroviário e rodoviário, respectivamente.

Tabela 4.2: Dimensões padrão no transporte ferroviário. Fonte: RAAD Jr., 1999.

Bitola Largura Altura da carga

Comprimento

da carga

Peso máximo

Larga -1,60m 2,5 a 2,8 m

2,85m 16 a 19m 75t

Estreita - 1,0m

2,30m 2,45 16 a 19m 60t

Tabela 4.3: Dimensões padrão no transporte rodoviário. Fonte: RAAD Jr., 1999.

Dimensões Comprimento total

Largura máxima 2,60m Veículo Simples 13,20m

Altura máxima (a contar do solo) 4,20m Veículo Articulado 18,15m

Comprimento da carga 12,0m Veículo com reboque 19,80m

CAPÍTULO 4 – DIRETRIZES DE PROJETO

4) Na montagem

 Em estruturas metálicas, as montagens se caracterizam pela rapidez, precisão,

adaptabilidade e confiabilidade, e em qualquer obra são vários os fatores que

podem interferir na escolha do processo de montagem. As dificuldades de

montagem devido à complexidade do projeto ou ao seu alto custo acabam por

limitar esta escolha (SÁLES et al, 1999).

 As condições de trabalho na fábrica são geralmente mais favoráveis. É

recomendado então que a estrutura seja enviada ao canteiro de obras pré-

montada e que se observe o tipo de estrutura, as dimensões dos componentes

que serão transportados e as próprias características da obra, como acesso e

equipamento para montagem. Conseqüência disto é uma execução mais

rápida e de melhor qualidade pela montadora (RAAD Jr., 1999). Ao se diminuir

o tempo de montagem, diminui-se o período de locação dos equipamentos de

movimentação de carga e de pequeno porte, das instalações fixas ou móveis

do canteiro de obras e do contrato com a mão-de-obra entre outros, o que

reflete no custo final.

4.3 - DIRETRIZES PARA O CÁLCULO ESTRUTURAL

O objetivo deste tópico é apresentar as principais diretrizes que nortearam a

elaboração do projeto estrutural do Sistema de Cobertura V&M, bem como os

procedimentos adotados no cálculo e os parâmetros para o dimensionamento das

peças e conexões. Entende-se por projeto estrutural o conjunto de cálculos, desenhos,

especificações de fabricação e de montagem de uma determinada estrutura.

As rotinas de cálculo aqui demonstradas são usuais em sistemas estruturais que

possuem características semelhantes, exceto alguns procedimentos relativos ao

dimensionamento das peças, como a verificação das ligações, que são

especificamente essenciais em estruturas que utilizam o perfil de seção tubular. Estas

rotinas foram desenvolvidas segundo as premissas de cálculo apresentadas a seguir.

importante frisar que se trata de uma abordagem geral, não detalhada do projeto, a

fim de se preservar as informações classificadas como sigilosas em função do caráter

comercial que o sistema possui.

CAPÍTULO 4 – DIRETRIZES DE PROJETO

4.3.1. PREMISSAS DE CÁLCULO

) Método de cálculo

O cálculo da estrutura baseia-se no Método dos Estados Limites, que impõe a

condição de que a estrutura deve ser capaz de atender a estados limites últimos e de

utilização, além de exigir que a fabricação, o transporte, o manuseio e a montagem da

estrutura sejam executados de maneira adequada e em boas condições de segurança.

2) Normas utilizadas

No desenvolvimento do projeto, são utilizadas as seguintes normas:

 NBR 6120/80 - Cargas para o Cálculo de Estruturas de Edificações;

 NBR 8681/84 - Ações e segurança nas estruturas;

 NBR 8800/86 - Projeto e Execução de Estruturas de Aço de Edifícios (Método

dos Estados Limites).

 NBR 6123/88 - Forças devidas ao vento em edificações;

 Eurocode-3 (2000) - Design of steel structures;

3) Tipologia estrutural adotada

o sentido transversal, o sistema é composto por pórticos rígidos cujas vigas

principais são treliças planas em tubo de seção circular.

o sentido longitudinal, o sistema apresenta duas diferentes condições estruturais,

considerando-se ligações rígidas para as terças das extremidades (em caso de pilares

metálicos), sendo as demais consideradas biapoiadas.

As vigas principais e das extremidades são conectadas tanto em pilares em aço

quanto em concreto, nestes últimos através de pilaretes em aço chumbados no topo.

Deslocamentos máximos recomendados

De acordo com a tabela 26 da NBR 8800/86 - Valores máximos recomendados para

deformações, para efeito da sobrecarga e vento aplicado na estrutura, a flecha vertical

admissível é L / 360.

4.3.2. DESENVOLVIMENTO DO SISTEMA ESTRUTURAL

As diretrizes e procedimentos usuais para a elaboração do projeto de cobertura

podem ser agrupados em quatro etapas, a saber:

CAPÍTULO 4 – DIRETRIZES DE PROJETO

a) Concepção inicial do sistema com a definição dos vãos que se pretende vencer;

b) Definição e determinação das cargas atuantes na estrutura (ações) e suas

combinações de acordo com o Método dos Estados Limites;

c) Análise e dimensionamento da estrutura;

Detalhamento do projeto.

A primeira etapa será apresentada no capítulo 5. As restantes serão apresentadas a

seguir.

4.3.2.1.

Carregamentos e combinações

Em uma primeira análise, no sentido de uniformizar e fornecer subsídios para viabilizar

a concepção estrutural, realizou-se um levantamento das ações que ocorrem durante

o período de vida útil de uma edificação e de suas combinações, bem como do

Método dos Estados Limites e da ação do vento nas edificações.

Este levantamento, além de contribuir com um maior e melhor conhecimento dos

dados fornecidos pelas normas brasileiras, possibilitou a constatação de uma

incerteza generalizada em relação à classificação das ações (entre permanentes e

variáveis), tanto entre os engenheiros quanto clientes e fabricantes.

O termo “cargas de utilização” é freqüentemente utilizado e está relacionado com

todos os equipamentos e sistemas que são “pendurados” na estrutura após a sua

conclusão, sem uma distinção clara do que é carga permanente (aquela que ocorre

com valor constante e pequena variabilidade ao longo da vida útil da estrutura) e carga

acidental (aquela resultante do uso e ocupação da edificação ou estrutura).

4.3.2.1.1. Ações

Denominam-se ações todas as causas que provocam tensões, deformações ou

movimentos de corpo rígido em uma estrutura. De acordo com a norma NBR 8681/84,

as forças e as deformações impostas pelas ações são consideradas, do ponto de vista

prático, como se fossem as próprias ações. As deformações impostas são por vezes

designadas por ações indiretas e as forças, por ações diretas.

e acordo com a citada norma, durante o período de vida da construção, podem

ocorrer três tipos de ações, segundo sua variabilidade no tempo:

 Ações Permanentes (G);

CAPÍTULO 4 – DIRETRIZES DE PROJETO

 Ações Variáveis (Q);

 Ações Excepcionais (E).

(a) Ações Permanentes

São todas as ações que ocorrem com valores constantes ou de pequena variabilidade

ao longo da vida útil da edificação. Podem ser divididas em duas classes, as ações

permanentes diretas e as indiretas.

 Ações Permanentes Diretas

 São os pesos próprios dos elementos da construção, incluindo-se o peso

próprio da estrutura e de todos os elementos construtivos permanentes, tais

como pisos, telhas, paredes permanentes, revestimentos, acabamentos,

instalações, entre outros;

 Os pesos dos equipamentos fixos;

 Os empuxos devidos ao peso próprio de terra não removível e de outras

ações sobre elas aplicadas;

 Em alguns casos, os empuxos hidrostáticos.

Os valores dos pesos específicos dos materiais de construção são definidos na tabela

1 da NBR 6120.

 Ações Permanentes Indiretas

 Recalques de apoios;

 Retração dos materiais;

 Protensão.

(b) Ações Variáveis

As ações variáveis são aquelas resultantes do uso e ocupação da edificação ou

estrutura tais como: sobrecargas distribuídas em pisos devido ao peso de pessoas,

mobiliário, objetos e materiais estocados; ações provenientes da utilização de

equipamentos como elevadores, centrais de ar condicionado, máquinas industriais,

pontes rolantes e talhas; pesos de parede removíveis; sobrecargas em coberturas, etc.

Caracterizam-se pela variação, em torno de sua média, de intensidade, sentido,

direção e posição, durante a vida útil da construção. Essa variação pode ser lenta e

CAPÍTULO 4 – DIRETRIZES DE PROJETO

gradual ou rápida, dependendo da natureza da ação. Desta forma, pode-se ter como

exemplos de variação lenta a mudança de temperatura ambiente ou a variação do

nível d’água de uma represa. Como exemplos de variação rápida tem-se a força

horizontal de choque de uma ponte rolante com o pára-choque ou o impacto devido à

queda de um corpo sobre uma estrutura.

São ações variáveis os empuxos de terra, as pressões hidrostáticas e hidrodinâmicas,

a pressão e os efeitos do vento, a variação de temperatura, a força de frenagem

(como no caso de pontes), as forças de impacto e centrífugas, o atrito nos aparelhos

de apoio, entre outros. No caso de barragens e centrais nucleares considera-se os

efeitos de natureza sísmica.

ação do vento em estruturas metálicas, especificamente em coberturas, é uma das

mais importantes a considerar, principalmente se não houver ações de pontes

rolantes, como é o caso do sistema V&M. As cargas devido ao vento não podem ser

negligenciadas, sob o risco de colocar a estrutura em colapso (BELLEI, 1994).

As considerações para a avaliação das forças de vento são determinadas pela Norma

Brasileira NBR 6123/88, que serão apresentadas resumidamente no próximo item.

Devido a probabilidade de ocorrência durante a vida útil da construção, as ações

variáveis são classificadas em normais ou especiais.

As ações variáveis normais são aquelas cuja probabilidade de ocorrência é grande,

tornando obrigatória a sua consideração. Já as ações variáveis especiais são aquelas

relacionadas às ações sísmicas ou cargas acidentais de natureza ou intensidades

especiais, atuantes em tipos particulares de estruturas.

No caso de pisos, coberturas e outras situações similares, considera-se uma carga

concentrada aplicada na posição mais desfavorável, de intensidade compatível com o

uso da edificação, além das cargas variáveis distribuídas. Como exemplo, tem-se o

peso de talhas carregadas, ação de um macaco para veículo, peso de uma ou duas

pessoas em terças de cobertura ou em degraus, entre outros. Esta carga concentrada

deve ser superposta às cargas distribuídas, se necessário.

Em alguns casos, as ações variáveis já incluem os efeitos comuns de impacto.

Contudo, devem ser considerados nos projetos, além dos valores estáticos das ações,

também os efeitos dinâmicos e/ou impactos causados por elevadores, equipamentos,

pontes rolantes, caso sejam desfavoráveis.

CAPÍTULO 4 – DIRETRIZES DE PROJETO

As cargas variáveis (inclusive sobrecarga) em pisos e balcões suportados por

pendurais devem ser majoradas em 33% para se considerar o impacto.

m coberturas comuns, não sujeitas a acúmulos de quaisquer materiais, e na

ausência de especificação em contrário, deve ser prevista uma sobrecarga

característica mínima de 0,25KN/m

(25Kgf/m

), em projeção horizontal.

As ações provenientes de pontes rolantes devem atender às prescrições do Anexo B

da NBR 8800/86 e os valores mínimos recomendados para as ações verticais são

apresentados na tabela 2 da NBR 6120/80

São aquelas que possuem uma duração extremamente curta e uma probabilidade de

ocorrência muito baixa durante a vida da construção, mas que devem ser

consideradas nos projetos de determinadas estruturas.

onsideram-se como excepcionais as ações decorrentes de causas tais como

explosões, choques de veículos, incêndios, enchentes ou sismos excepcionais.

(d) Ação do Vento nas Edificações

Na engenharia de estruturas, a análise do vento é feita, primeiramente, para se definir

qual o efeito que esta força terá sobre as edificações. O vento pode ser definido como

um fluxo de ar médio, sobreposto à flutuações denominadas rajadas ou turbulências.

As rajadas apresentam um valor de velocidade do ar superior à média e são

responsáveis pelas forças que irão atuar na edificação.

A velocidade do vento a ser considerada no projeto de uma edificação deverá ser

avaliada a partir de certos fatores determinados na NBR 6123/88 como:

 Local da edificação;

 Tipo de terreno (plano, aclive, morro, etc.);

 Altura da edificação;

 Rugosidade do terreno (tipo e altura dos obstáculos à passagem de vento);

 Tipo de ocupação.

Estes fatores influenciam a ação do vento sobre a edificação, juntamente com as suas

dimensões. A aleatoriedade do vento também deve ser considerada, já que exige não

só a necessidade de realizar medições do vento natural, como adotar também

CAPÍTULO 4 – DIRETRIZES DE PROJETO

simplificações para poder validar seus efeitos.

De acordo com BLESSMANN (1989), os efeitos nocivos do vento podem gerar um ou

mais dos seguintes danos às edificações:

 Danos estruturais;

 Danos por deformação excessiva de estrutura;

 Danos por ações das pressões;

Neste caso, vidros podem ser rompidos e painéis de revestimento e telhados

(telhas e estrutura) arrancados, seja pela ação preponderante de fortes

sobrepressões ou sucções externas ou pela ação conjunta de sobrepressões

internas e sucção externa ou vice-versa.

 Danos por fragmentos lançados pelo vento;

 Desconforto dos usuários devido a ruído de janelas que trepidam, vibração de

brises e o próprio ruído do vento devido à oscilação da edificação ou então

devido a má estanqueidade das vedações, potencializada pelas pressões de

vento;

 Desconforto dos transeuntes à movimentação de pó, areia, folhas, penetração

de chuva no edifício, ruído entre outros, devido às altas velocidades do vento

próximo ao terreno onde a edificação se encontra.

4.3.2.1.2. Método dos Estados Limites

O Método dos Estados Limites foi a primeira tentativa real de se organizar todos os

aspectos relativos à análise de estruturas, como as especificações de ações e a

análise da segurança.

É um método onde se determina uma situação limite, acima da qual um elemento da

estrutura se torna inutilizável (Estado Limite de Utilização), ou acima da qual será

considerado inseguro (Estado Limite Último). Desta forma, se uma parte do sistema

estrutural é considerada inadequada para o uso ou deixa de cumprir com uma das

finalidades a que foi determinada, esta atingiu um estado limite.

O conceito de segurança, então, passa a ser definido como a capacidade que uma

estrutura apresenta de suportar as diversas ações que vierem a solicitá-la durante a

sua vida útil, sem atingir qualquer estado limite.

CAPÍTULO 4 – DIRETRIZES DE PROJETO

(a) Estados limites últimos

Os estados limites últimos estão relacionados com o esgotamento da capacidade

portante da estrutura, ou seja, com o seu colapso real ou convencional. O estado limite

último também pode ocorrer devido à sensibilidade da estrutura aos efeitos da

repetição das ações, do fogo, de uma explosão, etc.

Podem ser originados, em geral, por um ou vários dos fenômenos a seguir:

 Perda da estabilidade de uma parte ou conjunto da estrutura, assimilada ao

corpo rígido. Exemplos: tombamento, arrancamento de fundações entre outros;

 Perda da estabilidade de uma parte ou conjunto da estrutura devido à

deformação;

 Colapso da estrutura, ou seja, transformação da estrutura original em uma

estrutura parcial ou totalmente hipostática por plastificação;

 Deformações elásticas ou plásticas, que provoquem uma mudança de

geometria que exija uma substituição da estrutura;

 Perda de capacidade de sustentação por parte dos elementos da estrutura,

ruptura de seções por ter sido ultrapassada a resistência do material, sua

resistência a flambagem, a fadiga, etc;

 Grandes deformações, transformação em mecanismo, instabilidade global.

(b) Estados limites de utilização

Os estados limites de utilização são aqueles relacionados à interrupção da utilização

normal da estrutura, aos danos e a sua deterioração. A ocorrência de um estado limite

de utilização pode prejudicar a aparência, a possibilidade de manutenção, a

durabilidade, a funcionalidade e o conforto dos ocupantes de um edifício, bem como

causar danos a equipamentos e materiais de acabamento vinculados ao edifício.

Podem ser originados, em geral, por um ou vários dos seguintes fenômenos:

 Deslocamentos excessivos, sem perda de equilíbrio;

 Deformações excessivas que afetem a utilização normal da construção ou seu

aspecto estético, como flechas ou rotações;

 Danos locais excessivos que afetam a utilização, aparência ou a durabilidade

da estrutura como fissuração, rachaduras, corrosão, escoamento localizado ou

CAPÍTULO 4 – DIRETRIZES DE PROJETO

deslizamento;

 Vibração excessiva que afeta o conforto dos ocupantes da edificação ou a

operação de equipamentos.

4.3.2.1.3. Determinação das Ações

partir da consideração do Método dos Estados Limites, o dimensionamento de uma

estrutura torna-se um processo que envolve a identificação de todos os modos de

colapso ou maneiras pelas quais a estrutura poderia deixar de cumprir as finalidades

para as quais foi projetada. Envolve também a determinação de níveis aceitáveis de

segurança e a classificação dos estados limites significativos pelo calculista, a fim de

se evitar a sua ocorrência.

ste processo consiste, essencialmente, na determinação das ações ou da

combinação destas ações, cujos efeitos conduzam a estrutura a um estado limite. O

processo deve garantir que a resistência da estrutura seja superior à solicitação a que

será submetida e deve considerar um limite mínimo de segurança definido por norma.

(a) Probabilidade de Combinações

Em uma combinação de ações, caso ocorresse apenas uma ação variável, a situação

mais desfavorável para um determinado efeito na estrutura seria a utilização do

máximo valor dessa ação variável, superposta à ação permanente. Como a maioria

das ações atuantes em uma estrutura é variável, usualmente mais de uma ação deste

tipo deveriam são consideradas nas combinações. Então, levando-se em

consideração somente a segurança da estrutura, dever-se-ia admitir a possibilidade da

ocorrência simultânea dos valores máximos de todas as ações variáveis atuantes no

período de recorrência considerado (QUEIROZ, 1988).

No entanto, esta ocorrência é muito improvável, mesmo no caso de apenas duas

ações variáveis. A utilização destes valores extremos sem uma análise mais coerente

em termos do período provável de recorrência, pode originar estruturas

superdimensionadas.

Na figura 4.11 pode-se observar as variações de uma força normal de compressão N

em um pilar de um edifício, causada pela carga permanente, pela sobrecarga nos

pisos e pelo vento. Ao se fazer a superposição das três ações, percebe-se que a força

normal máxima não ocorre devido à superposição dos valores máximos da sobrecarga

e do vento à carga permanente (figura 4.12).

CAPÍTULO 4 – DIRETRIZES DE PROJETO

Figura 4.11: Variações da força normal com o tempo.

Fonte: QUEIROZ, 1988.

Figura 4.12: Superposição das ações.

Fonte: QUEIROZ, 1988.

Esta probabilidade remota de ocorrência simultânea de valores máximos de ações

variáveis é considerada implicitamente nas normas, através da utilização de

coeficientes que minoram as ações variáveis em determinadas combinações,

estabelecendo-se o conceito de ações variáveis principais e ações variáveis

secundárias.

As normas fornecem os valores nominais das ações, definidos como os valores

máximos esperados (com pequena probabilidade de serem superados) durante um

período também definido por norma.

Da mesma maneira, através de resultados de ensaios, é possível obter os valores

médios e os coeficientes de variação das propriedades mecânicas dos diversos aços

estruturais. Esses dados são definidos como os valores mínimos esperados destas

CAPÍTULO 4 – DIRETRIZES DE PROJETO

propriedades.

Entretanto, para o dimensionamento da estrutura são considerados os efeitos das

ações (esforços solicitantes, tensões, deslocamentos) e as resistências reais dos

diversos componentes da estrutura, sob diferentes tipos de solicitação. Ou seja, além

das incertezas relativas aos valores nominais das ações e das propriedades

mecânicas dos elementos estruturais, surgem outras, tais como:

evido aos efeitos das ações:

 O cálculo usado para a análise da estrutura real (avaliação consistente do grau

de engastamento nos apoios, do grau de rigidez das ligações, da inelasticidade

do material devido a tensões residuais, entre outros);

 As condições e formas para a execução da estrutura (comprimento das barras,

formas, posições);

 As dimensões das seções transversais (tolerâncias de laminação e de

fabricação);

Devido às resistências dos componentes da estrutura:

 Comportamento das peças em cada tipo de colapso (ruptura, flambagem,

plastificação);

 Execução da estrutura;

 Dimensões das seções transversais.

À existência destas incertezas, torna-se necessária a utilização dos chamados valores

de cálculo das ações e/ou resistências para que se estabeleça a condição de não

violar algum estado limite. Esses valores são iguais aos valores nominais já

mencionados, porém corrigidos por coeficientes de segurança adequados,

determinados por norma, de forma a manter a probabilidade de violação do estado

limite em um nível suficientemente baixo.

4.3.2.1.4. Determinação dos Carregamentos

São listados, a seguir, os carregamentos usualmente adotados para o cálculo das

combinações em um sistema de cobertura, bem como seus respectivos valores

nominais. Nesta fase, o projetista define também quais são os elementos estruturais

que suportarão cada uma destas cargas.

CAPÍTULO 4 – DIRETRIZES DE PROJETO

Os componentes da cobertura relacionados abaixo podem variar de um sistema para o

outro, de acordo com o tipo de empreendimento e as necessidades do cliente.

 Para as Ações Permanentes

 Peso próprio dos elementos que constituem a estrutura metálica em

kgf/m

;

 Peso próprio das telhas – De acordo com os fabricantes, o peso das

telhas zipadas varia em função do vão a ser vencido e da espessura da

chapa utilizada;

 Mantas para o isolamento térmico (Sub-cobertura);

 Peso da tubulação de ar condicionado;

 Peso da instalação elétrica e iluminação;

 Instalações de combate a incêndio (chuveiro automático);

 Comunicação visual.

 Para as Ações Variáveis

 Sobrecarga de 25kgf/m², segundo a NBR 8800/86;

 Ações devido ao vento, segundo a NBR 6123/88. A determinação da

velocidade característica do vento depende da especificação da velocidade

básica e dos fatores S

, S

e S

. Para o sistema de cobertura proposto,

adotou-se:

- Velocidade básica de 40m/s devido à maior utilização comercial, de

acordo com o mapa das isopletas;

- Fator topográfico S

= 1,0;

- Fator de rugosidade S

para categoria II e classe C;

- Fator estatístico S

= 1,0 grupo 2.

4.3.2.1.5. Determinação das Combinações

Para a determinação das solicitações de cálculo e posterior verificação da resistência

da estrutura e dimensionamento das peças, deve-se utilizar as seguintes combinações

de ações, conforme a NBR 8800/86.

1) 1,4 (CP

+ CP

) + 1,5 Sobrecarga

CAPÍTULO 4 – DIRETRIZES DE PROJETO

2) 0,9 CP

+ 1,4 Vt

3) 0,9 CP

+ 1,4 Vt

1,4 (CP

+ CP

) + 1,5 Sobrecarga + (1,4 x 0,6) Vt

5) 1,4 (CP

+ CP

) + 1,5 Sobrecarga + (1,4 x 0,6) Vt

1,4 (CP

+ CP

) + (1,5 x 0,65) Sobrecarga + 1,4 Vt

7) 1,4 (CP

+ CP

) + (1,5 x 0,65) Sobrecarga + 1,4 Vt

1,0 CP

9) 1,0 (CP

+ CP

)

10)

1,0 Vt

11) 1,0 Vt

12)

Sobrecarga

Sendo que:

Carga permanente,

CP = CP

+ CP

= Peso próprio da estrutura + Peso próprio da telha

= Peso próprio do ar condicionado + Sub-cobertura + Instalação elétrica e

Iluminação + Chuveiros automáticos.

= Componente horizontal da ação do vento;

= Componente vertical da ação do vento;

As combinações numeradas de 8 a 12 correspondem às solicitações de cálculo para

os estados limites de utilização, em que os coeficientes de ponderação possuem

valores iguais a 1,0.

4.3.2.2. Análise e dimensionamento da estrutura

4.3.2.2.1. Generalidades

A análise e conseqüentemente o dimensionamento de barras tubulares são processos

trabalhosos visto que a geometria da peça deve respeitar uma combinação de vários

parâmetros (SANTOS, 2003). A automação do dimensionamento torna-se então uma

opção desejável, já que o processo de cálculo necessita de muitas verificações.

s procedimentos para a análise numérica do sistema da V&M não diferem daqueles

CAPÍTULO 4 – DIRETRIZES DE PROJETO

ultimamente adotados pela Engenharia Estrutural. Hoje em dia, são diversos os

programas computacionais existentes que auxiliam nos projetos, reduzindo bastante o

tempo necessário para a análise numérica das estruturas.

No sistema em questão, utilizou-se um programa computacional comercial para a

análise, o dimensionamento e detalhamento das peças e a verificação quanto à

resistência e estabilidade dos elementos e do conjunto.

4.3.2.2.2. Análise Numérica

Após a indicação dos carregamentos e obtenção das solicitações de cálculo, é

definido o pré-dimensionamento dos elementos estruturais que se pretende utilizar,

adotando-se uma estimativa das espessuras e dos diâmetros dos tubos para que a

estrutura seja modelada no programa.

Este conjunto de dados é então inserido no programa, juntamente com as alturas e

comprimentos das peças e as características do aço escolhido. A

partir da modelagem

e dos dados iniciais fornecidos, o programa calcula os valores das solicitações axiais

(tração ou compressão), para cada elemento das treliças, de acordo com cada uma

das combinações de ações.

O processo de dimensionamento torna-se interativo, na medida que, em um curto

espaço de tempo, todos os esforços atuantes na estrutura são apresentados em

função do pré-dimensionamento adotado. Caso a estrutura não apresente bons

resultados, novas dimensões são inseridas e analisadas, e assim sucessivamente.

4.3.2.2.3. Comportamento das ligações

Segundo SANTOS (2003), o estudo do comportamento das ligações em estruturas

compostas por perfis tubulares é de extrema importância, uma vez que provocam

tensões nos tubos que devem ser avaliadas de forma a possibilitar a elaboração de

projetos otimizados.

Neste tópico pretende-se abordar, de forma generalizada, o comportamento das

ligações em estruturas tubulares, apontando as principais formas de colapso destes

elementos. Recomenda-se ainda a leitura das Normas, textos e dissertações que

tratam deste assunto de forma mais específica, como o Eurocode 3, PACKER (1997),

WARDENIER (2000), SANTOS (2003), entre outros. O item 7 da NBR 8800/86

apresenta as condições específicas para o dimensionamento de ligações em geral.

CAPÍTULO 4 – DIRETRIZES DE PROJETO

Nas estruturas que utilizam perfis tubulares de seção circular, as ligações entre as

peças são realizadas por meio de dispositivos de extremidade para ligações

parafusadas, chapas, conectores especiais ou pela união direta das barras

secundárias na parede da barra principal. No caso de treliças planas, o objetivo

principal das ligações de extremidade das barras é desenvolver a resistência à tração

ou à compressão necessária à estrutura, sem enfraquecer o perfil no qual estão

conectadas.

Para o entendimento apropriado do comportamento das ligações entre perfis

tubulares, é importante considerar-se a transmissão dos esforços, a distribuição da

resistência interna na conexão e os efeitos das propriedades do material

(WARDENIER, 2000).

A transmissão dos esforços indica os possíveis locais de colapso da ligação, enquanto

a distribuição da resistência, combinada com o comportamento do material, determina

o modo de colapso da ligação nesses locais. Os modos de colapso mais comuns

ocorrem nas chapas que estão ligadas aos tubos (figura 4.13), nas soldas que fazem a

ligação dos elementos (figura 4.14), na face superior do tubo que recebe o elemento

de ligação por fratura lamelar (figura 4.15) ou por puncionamento da parede (figura

4.16) e nas paredes laterais do tubo (figura 4.17).

Os critérios geralmente utilizados para a caracterização de um colapso são:

 Resistência ao carregamento último;

 Limite de deformação;

 Aparecimento de trincas (observação visual).

Figura 4.13: Colapso na chapa. Fonte: WARDENIER, 2000.

CAPÍTULO 4 – DIRETRIZES DE PROJETO

Figura 4.14: Colapso na solda

Fonte: WARDENIER, 2000.

Figura 4.15: Fratura lamelar na face superior

do tubo. Fonte: WARDENIER, 2000.

Figura 4.16: Puncionamento por

cisalhamento na face superior do

tubo. Fonte: WARDENIER, 2000.

Figura 4.17: Colapso na parede lateral do banzo.

Fonte: WARDENIER, 2000.

Deve-se verificar ainda o esmagamento dos elementos de contato, o colapso por

rasgamento das chapas e o cisalhamento dos parafusos.

(a) Ligações soldadas entre perfis tubulares de seção circular

s perfis tubulares de seção circular podem ser conectados de diversas maneiras.

Entretanto, a solução mais simples e que envolve menor quantidade de material é a

ligação direta através de solda.

A transmissão das forças neste tipo de ligação é considerada complexa devido à

distribuição não linear da resistência ao longo do perímetro das diagonais que estão

conectadas aos banzos. As regras de cálculo são, portanto, baseadas em modelos

analíticos simplificados, combinados com evidências experimentais o que resulta em

fórmulas de cálculo semi-empíricas.

Para as ligações soldadas entre perfis tubulares de seção circular, as possíveis formas

globais de colapso são apresentadas na figura 4.18, além daquelas ilustradas pelas

figuras 4.14 e 4.15.

CAPÍTULO 4 – DIRETRIZES DE PROJETO

(a) Colapso no montante resultante da

redução da área útil devido à fissura na solda

ou na extremidade do montante.

(b) Puncionamento ou arrancamento de uma

área do banzo em torno do montante.

(d) Cisalhamento do banzo.

(e) Plastificação da corda

Figura 4.18: Modos de colapso em ligações soldadas nos perfis tubulares de seção circular.

Fonte: WARDENIER, 2000.

No caso de ligações K e N, a forma predominante de colapso é a plastificação do

banzo (figura 4.19), similar ao tipo A em perfis retangulares e quadrados, embora a

flambagem local da parede do banzo sob o montante comprimido seja também uma

possibilidade (PACKER, 1997).

CAPÍTULO 4 – DIRETRIZES DE PROJETO

(a) Ligação “T” (b) Ligação “Y”

(e) Ligação “N” com Overlap (f) Ligação “KT” com Gap

Figura 4.19: Exemplos de ligações diretas entre perfis tubulares de seção circular.

Fonte: WARDENIER, 2000.

(b) Ligações entre tubos utilizando chapas

e acordo com SANTOS (2003), a utilização de chapas nas ligações com perfis

tubulares (figura 4.20) ocorre devido às seguintes razões:

 Possibilita o comprimento adicional de solda de filete no tubo, devido a sua

maior facilidade de utilização se comparada à solda com 100% de penetração

CAPÍTULO 4 – DIRETRIZES DE PROJETO

em tubos, cuja parede geralmente é mais espessa.

 Permite o corte de barras menores e suporta toda a carga proveniente destas

barras, descarregando na barra principal (banzo).

A distribuição de tensões nas chapas neste tipo de ligação não acontece de forma

homogênea. Este fato necessita de um estudo rigoroso através do desenvolvimento de

modelos analíticos que devem ser confrontados com resultados experimentais, de

forma a possibilitar uma melhor compreensão do comportamento desta distribuição e

otimizar o dimensionamento.

Figura 4.20: Ligação com chapa de gusset. Montagem de estrutura em perfil tubular na

Fábrica da Brafer, Araucária/PR.

Fonte: Arquivo pessoal, 2005.

São diversos os tipos de ligações parafusadas existentes e os métodos de cálculo

utilizados em perfis tubulares são basicamente os mesmos utilizados nas ligações

entre outros tipos de perfis metálicos.

O cálculo para os elementos tracionados baseia-se nos seguintes modos de colapso:

 Escoamento da seção bruta

 Ruptura da seção líquida efetiva.

Em ligações parafusadas que utilizam a chapa de gusset, deve ser verificada a

flambagem da chapa caso esteja sob compressão.

Nas ligações entre flanges, deve-se ter especial atenção quanto ao efeito “prying”. Os

CAPÍTULO 4 – DIRETRIZES DE PROJETO

flanges são formados por duas placas soldadas nas extremidades dos tubos, que se

unem por meio de parafusos (figura 4.21). Neste tipo de ligação deve-se observar a

possível ocorrência de flexão das peças devido às forças de tração que atuam nos

perfis. Caso a flexão ocorra, a força de contato (efeito “prying”) entre os flanges

aumentará a força total do parafuso em relação à tração aplicada, fazendo com que o

comportamento desta ligação fique mais complexo (SANTOS, 2003).

Figura 4.21: Ligação entre flanges.

Fonte: WARDENIER, 2000.

Além destes procedimentos, é de extrema importância a verificação das resistências

dos parafusos, arruelas e porcas, bem como a pressão de contato nas chapas.

4.3.2.3 Detalhamento do Projeto

Segundo BELLEI (1994), o detalhamento do projeto é uma das etapas mais

importantes no processo construtivo, pois o bom desempenho da fabricação e da

montagem dependem de um projeto e detalhamento criteriosos.

estrutura em aço, por ser executada através de processos industriais, necessita que

os seus elementos e ligações sejam detalhados separadamente ou agrupados, para

que se viabilize a sua fabricação e montagem conforme previsto em projeto.

Na etapa de detalhamento, deve-se verificar todo o projeto, os elementos

componentes das ligações e suas resistências, de forma a se evitar o retrabalho e

surpresas em campo, como reforços em ligações (figura 4.22) e a necessidade de se

realizar soldas não planejadas no momento da montagem.

Para o sistema de cobertura em estudo, acredita-se que o aperfeiçoamento da

estrutura e das ligações acontecerá mediante contínuos estudos e através de

experiências adquiridas nas aplicações do sistema. Este aprimoramento surge já no

CAPÍTULO 4 – DIRETRIZES DE PROJETO

próprio conceito do protótipo, que se trata de um produto fabricado individualmente,

segundo as especificações de um projeto para fabricação em série, com o propósito

de servir de teste antes da fabricação em escala industrial ou da comercialização.

Figura 4.22: Reforço do nó na treliça tubular.

Fonte: Arquivo Pessoal, 2005.

CAPÍTULO 5

SISTEMA PADRÃO V&M DO BRASIL

5.1 – INTRODUÇÃO

A abordagem histórica dos sistemas de grandes vãos, as vantagens do uso de perfis

tubulares nestes sistemas e os parâmetros apresentados nesta dissertação tem por

objetivo o conhecimento de todas as características inerentes ao tema proposto. Além

da possibilidade de inserção e interação com os aspectos envolvidos, buscou-se

levantar dados relevantes em relação às estruturas de cobertura de grandes vãos e

seus sistemas complementares.

Assim, esta etapa da dissertação visa à apresentação do sistema de cobertura para

grandes vãos em perfil tubular de seção circular, que está sendo desenvolvido pela

Vallourec & Mannesmann do Brasil (V&M) em parceria com a Engipar (São Paulo -

SP) e com a Universidade Estadual de Campinas (Unicamp). O objetivo foi o de se

criar um sistema tubular pré-engenhado, que atendesse a todos os requisitos já

listados e que fosse capaz de competir com os melhores sistemas existentes. Para tal,

além de oferecer o melhor custo/benefício, era importante estabelecer atrativos para o

produto, a partir do levantamento das carências detectadas nos sistemas atuais.

É importante citar que o sistema está em fase de desenvolvimento e algumas soluções

definitivas ainda estão por vir. Acredita-se também que o aperfeiçoamento do produto

virá através da experiência adquirida nos diversos empreendimentos em que pode ser

utilizada.

CAPÍTULO 5 - SISTEMA PADRÃO V&M DO BRASIL

100

Outro ponto importante de se observar é que, no andamento dos estudos, houve a

preocupação em se participar do processo ao fornecer informações relevantes em

termos de diretrizes e de projeto, principalmente o arquitetônico e de detalhamento.

5.2 - CARACTERÍSTICAS GERAIS

A modulação do sistema estrutural de cobertura, proposto pela Vallourec &

Mannesmann do Brasil, leva em consideração todos os parâmetros apresentados

anteriormente e foi fruto de uma pesquisa extensa, envolvendo diversos profissionais

de várias áreas relacionadas com o tema.

Definiu-se, inicialmente, por um sistema em que as vigas principais e vigas

secundárias são treliças planas, compostas por perfis tubulares de seção circular. A

opção da V&M por treliça plana ocorreu devido a uma série de fatores.

Na pesquisa realizada pela Engipar perguntou-se aos profissionais se, em algum

momento da carreira, já haviam utilizado os perfis tubulares em empreendimentos de

grandes coberturas, com comentários das vantagens e desvantagens do uso. O

resultado obtido está demonstrado no gráfico apresentado na figura 5.1.

34%

22%

11%

Custo Alto

Complexidade nas ligações

Inexistência de sistema padronizado

Necessita de menor quantidade de apoios

Corte e solda trabalhosos e onerosos

Pouca flexibilidade para ajustes em campo

Figura 5.1: Utilização dos perfis tubulares em grandes coberturas:

Vantagens e desvantagens

De acordo com as respostas obtidas, todos os profissionais já haviam utilizado perfis

tubulares. Mas a relevância neste ponto da pesquisa foi a constatação de que todos

pautaram suas respostas nas suas experiências em estruturas de cobertura com

treliças tubulares espaciais e direcionaram a elas as vantagens e desvantagens de

seu uso. Ou seja, não há indícios na pesquisa do uso ou especificação de algum

CAPÍTULO 5 - SISTEMA PADRÃO V&M DO BRASIL

101

sistema de cobertura para grandes vãos que utilize o perfil tubular, a não ser em

treliças espaciais.

Para o sistema em estudo, como mencionado no capítulo 2, não seria interessante

criar uma estrutura utilizando esta configuração, pois geralmente são sistemas que

possuem uma grande quantidade de peças e conseqüentemente de ligações, como

mostra a figura 5.2. Desse modo, o processo fabril torna-se moroso devido ao trabalho

de corte, solda e/ou amassamento das pontas dos tubos, o que pode onerar a

estrutura em seu custo final.

Figura 5.2: Nó de treliça espacial.

Detalhe da cobertura do Centro de Eventos Expominas, em Belo Horizonte, MG.

Fonte: Arquivo pessoal, 2004.

Observa-se, portanto, a uma inexistência no mercado de um sistema de cobertura

padronizado em treliça plana formada por tubos, o que constitui um diferencial para o

produto da V&M.

As justificativas para o uso das treliças planas são pertinentes. Ao se considerar as

propriedades estáticas das seções tubulares sob esforços axiais de compressão e

tração, bem como a eficiência na estabilidade lateral devido à sua grande rigidez

torsional, percebe-se que o tubo é altamente satisfatório para a aplicação em vigas

treliçadas (DUTTA et al, 1998). O cálculo, razoavelmente simples em comparação a

outros sistemas, é determinado principalmente pelo vão a se alcançar, altura e

geometria da peça e pela distância entre os nós. A altura da peça é determinada em

função do vão, das cargas e pela flecha máxima permitida.

CAPÍTULO 5 - SISTEMA PADRÃO V&M DO BRASIL

102

Em relação ao sistema de proteção contra incêndio, o uso de vigas treliçadas na

cobertura permite maior maleabilidade quanto ao posicionamento dos chuveiros

automáticos e as distâncias entre os chuveiros e os suportes de fixação, independente

da classe de risco de ocupação do empreendimento, pois não há necessidade de se

fazer recortes para passagem das tubulações. O mesmo ocorre para as instalações

elétricas, hidráulicas, de ar condicionado e de comunicação visual.

Em coberturas, a disposição dos montantes e das diagonais pode originar treliças de

maior ou menor eficiência, a depender da inclinação do telhado em termos de

consumo de material. Entretanto, a eficiência do sistema não pode ser relacionada

apenas ao peso total da treliça. Como citado anteriormente, é necessário observar que

o número de ligações (ou nós) da treliça influenciará no custo e tempo de fabricação.

Desta forma, foi adotada para as vigas principais e secundárias do sistema a treliça

tipo Warren, por proporcionar não só uma boa solução em termos arquitetônicos, mas

também por ser mais econômica em relação aos outros tipos. A treliça tipo Warren

possui um número menor de diagonais, conseqüentemente de conexões, como se

pode observar na figura 5.3, o que diminui o custo de fabricação da peça.

Disposição de diagonais, tipo Treliça

Warren:

 Comprimento total das peças = 62

 Quantidade de peças = 9

 Quantidade de ligações = 18

Disposição de diagonais e montantes, tipo

KT:

 Comprimento total das peças = 86

 Quantidade de peças = 14

 Quantidade de ligações = 28

Disposição de diagonais e montantes, tipo

N (Treliça Pratt):

 Comprimento total das peças = 100

 Quantidade de peças = 16

 Quantidade de ligações = 32

Figura 5.3: Comparação entre os tipos de treliças mais usuais, quanto à quantidade de peças.

Fonte: Adaptada de DUTTA et al., 1998.

Quanto à altura das vigas principais e terças, a relação altura/vão é de

aproximadamente L / 16, onde L é o comprimento do vão.

As ligações entre diagonais e banzos das treliças (figuras 5.4 e 5.5) foram executadas

com “gap” (afastamento entre os pontos de encontro das diagonais com o banzo, vide

figuras 5.4 e 5.5), mais econômicas do ponto de vista de fabricação.

CAPÍTULO 5 - SISTEMA PADRÃO V&M DO BRASIL

103

Figura 5.4: “Gap” da terça

Fonte: V&M do Brasil, 2005.

Figura 5.5: “Gap” da treliça principal

Fonte: V&M do Brasil, 2005.

No caso de perfis tubulares, segundo PACKER e HENDERSON (1997), o projetista

deve ter em mente certos aspectos práticos, como também algumas considerações

sobre os detalhes que influenciam no custo de estruturas treliçadas.

A princípio, a fabricação de estruturas em seção tubular circular é mais complexa em

relação àquelas de seção retangular ou quadrada, em função do tipo de ligação

necessária. As ligações diretas entre perfis tubulares circulares necessitam do corte

“boca de lobo”, que consiste no perfil de corte tridimensional curvo (figuras 5.6 e 5.7 a,

b).

Figura 5.6: Ligação direta entre tubos através do corte “boca de lobo”, Fábrica Açotubo - SP.

Fonte: Arquivo pessoal, 2005.

Segundo os fornecedores de estrutura metálica, há uma certa dificuldade na

fabricação de elementos estruturais utilizando perfis tubulares de seção circular, já que

os equipamentos necessários para a realização deste corte não estão disponíveis na

maioria das fábricas. Esta dificuldade acaba por aumentar a demanda por mão-de-

obra mais qualificada, resultando em custo mais elevado se comparado à fabricação

CAPÍTULO 5 - SISTEMA PADRÃO V&M DO BRASIL

104

de estruturas com perfil tubular de seção retangular ou quadrada.

(a)

(b)

Figura 5.7 a, b: Procedimento usual para a execução manual do corte “boca de lobo”.

Fonte DUTTA et al, 1998.

Entretanto, atualmente o custo de produção dos tubos de seção quadrada e retangular

no Brasil chega a ser 15% mais caro que o tubo de perfil circular. O processo que dá

origem a estes é secundário na linha de produção da fábrica. Usam-se, como

“matéria-prima”, tubos de seção transversal circular, produzidos por laminação a

quente, que são conformados a frio como perfis de seção quadrada ou retangular por

meio de máquinas perfiladoras (figuras 5.8 e 5.9).

Assim, optou-se pelo perfil tubular de seção circular para os elementos estruturais,

apesar da fabricação da estrutura ser possivelmente mais onerosa para empresas de

pequeno e médio porte. Entretanto, a condição inicial proposta para este sistema é o

seu processamento em uma “célula de fabricação”, que será implantada na Usina

Barreiro em Belo Horizonte. A intenção é a de se aparelhar esta célula de fabricação

CAPÍTULO 5 - SISTEMA PADRÃO V&M DO BRASIL

105

com todo o maquinário necessário para a realização de cortes e soldas, tanto para

tubos de seção circular quanto para tubos de seção retangular ou quadrada. Ou seja,

a grande quantidade de peças e o alto índice de repetitividade, aliados a

procedimentos de fabricação racionalizados, contribuirão para a redução do custo final

da estrutura.

Figura 5.8: Quadradora de tubos V&M do

Brasil, Belo Horizonte – MG.

Fonte: GERKEN, 2003.

Figura 5.9: Sistema perfilador cabeça turca

V&M do Brasil, Belo Horizonte - MG.

Fonte: GERKEN, 2003.

Mas esta não é uma solução definitiva. Como foi colocado no início, trata-se de um

produto em desenvolvimento e, a depender dos estudos e do seu custo final, pode-se

decidir pela conveniência de modificar-se o sistema, passando-se a utilizar perfis de

seção quadrada ou retangular.

5.3 – DESCRIÇÃO DO SISTEMA

A estrutura de cobertura foi idealizada como um produto padronizado e industrializado,

que busca contemplar uma série de fatores, já mencionados, relacionados à

modulação e ao processo construtivo. É constituída pelos elementos citados abaixo:



Vigas principais (VP);



Vigas secundárias ou terças (VMJ);



Correntes para travamento das vigas secundárias;



Contraventamentos horizontais no plano da cobertura;



Pilaretes de ligação das vigas principais e vigas secundárias ou terças de

extremidade.

As siglas comerciais VP e VMJ (Vallourec & Mannesmann Joist) foram criadas para

CAPÍTULO 5 - SISTEMA PADRÃO V&M DO BRASIL

106

facilitar a identificação das peças.

O esquema estático da estrutura foi determinado segundo o desenvolvimento dos

cálculos. O dimensionamento da peças foi realizado de maneira a encontrar o melhor

arranjo estrutural para se obter o menor peso. De acordo com os primeiros estudos, o

valor da relação peso/vão do sistema é de 16kg/m

. Procurou-se também dimensionar

as peças de tal forma a não dificultar os procedimentos de fabricação, de transporte e

montagem.

No desenvolvimento do sistema, foram previstas possibilidades de ampliação das

edificações, tanto no sentido transversal como longitudinal, sem alteração do

dimensionamento da estrutura do módulo padrão. Esta ampliação é possível através

de uma pequena variação dos pilaretes e do posicionamento das chapas que estão

fixadas nos banzos das vigas principais e secundárias.

Os tubos da estrutura são em aço com resistência à corrosão atmosférica (também

conhecidos como aços patináveis), com limite de escoamento igual a 350MPa. Para

as chapas de ligação e perfis dobrados utilizou-se o aço ASTM A242, também

anticorrosivo. As barras redondas são em aço ASTM-A36 e os parafusos,

galvanizados, SAE 1020. A vantagem do aço patinável, além de dispensar a pintura

em certos ambientes, é possuir uma resistência mecânica maior que a do aço comum.

Além disso, caso os elementos tubulares apresentem alguma falha na vedação de

suas extremidades, o aço patinável poderá garantir maior segurança quanto à

corrosão interna do tubo, a depender do ambiente em que está inserido.

A pintura eletrostática aplicada à estrutura, além de oferecer melhor acabamento final,

torna-se necessária para proteção quanto à corrosão em ambientes agressivos, onde

a pátina protetora não pode ser formada em sua plenitude devido aos ciclos de

umedecimento e secagem inconstantes. É também utilizada para se evitar, a longo

prazo, a corrosão galvânica entre o aço patinável e os elementos galvanizados.

5.3.1 - Vigas Principais

A estrutura de cobertura foi concebida a partir de uma viga principal em forma de

treliça plana, com altura total igual a 1,8 metros, composta por dois elementos

padronizados de 10m cada, medidos a partir do eixo dos pilares de apoio, perfazendo

um comprimento total inicial de 20m. Os elementos são conectados entre si através de

flanges soldados nos tubos, com o auxílio de parafusos (figura 5.10).

CAPÍTULO 5 - SISTEMA PADRÃO V&M DO BRASIL

107

Figura 5.10: Detalhamento da viga padrão principal.

Fonte: V&M do Brasil, 2005.

Caso seja necessário um vão maior, utiliza-se um elemento central (figura 5.11) de

mesma altura que possui comprimentos variáveis de dois, quatro, seis, oito ou dez

metros, o que possibilita à viga principal (figura 5.12) alcançar respectivamente, 22,

24, 26, 28 ou 30 metros de vão livre. A viga central possui os mesmos detalhes de

ligação da viga padrão principal.

Figura 5.11: Viga treliçada central de 10 metros.

Fonte: V&M do Brasil, 2005.

CAPÍTULO 5 - SISTEMA PADRÃO V&M DO BRASIL

108

30000

VIGA PADRÃO

VIGA CENTRAL = 10m

VIGA PADRÃO

Figura 5.12: Viga treliçada principal.

Fonte: V&M do Brasil, 2005.

O sistema de cobertura foi projetado para ter somente uma água com inclinação de

3%, de forma a receber, a princípio, a telha metálica zipada. A inclinação das vigas

principais é dada pela geometria das chapas que estão soldadas no pilar (figura 5.13).

Estas chapas são parafusadas às chapas soldadas aos banzos da treliça principal.

Figura 5.13: Chapas de ligação soldadas no pilar, detalhe de fixação das terças.

Fonte: V&M do Brasil, 2005.

A opção pela cobertura de uma água em um mesmo módulo foi feita devido a sua

simplicidade e aos custos adicionais que uma cobertura de duas águas geraria no

produto final. Além do detalhamento de cumeeira, o que aumentaria o número de

peças, ligações e o tempo de fabricação e montagem, a cobertura de duas águas

necessita do sistema de escoamento pluvial (calhas, rufos, tubos de queda) e do

sistema estrutural para o seu suporte nas duas laterais da edificação.

5.3.2 - Vigas Secundárias

Adotou-se o sistema de “joists” para as vigas secundárias ou terças, constituídas por

treliças planas tubulares de 900mm de altura, formada por duas peças de 7,5m (figura

CAPÍTULO 5 - SISTEMA PADRÃO V&M DO BRASIL

109

5.14) ou 6m cada, de modo a possibilitar a montagem de elementos totalizando 15m

(figura 5.15), 12m ou 13,5m de vão livre. São posicionadas, no sistema de cobertura, a

cada dois metros, sempre no encontro de diagonais no banzo superior (nós), ao longo

da treliça principal. Nesses nós e no topo dos pilares, são soldados perfis tipo “U”

invertidos com pinos rosqueados para aparafusar as terças.

Figura 5.14: Elevação da terça de 7,5m.

Fonte: V&M do Brasil, 2005.

Figura 5.15: Elevação da terça completa de 15m.

Fonte: V&M do Brasil, 2005.

Estas “esperas” nos pilares e vigas principais foram projetadas, inicialmente, para

permitirem também a fixação de outros tipos de terças em perfil aberto.

A distância de dois metros entre terças na cobertura, como já citado, foi determinada

de acordo com um conjunto de fatores, desde os cálculos até a definição da melhor

geometria. Inclui também o respeito ao espaçamento máximo de 2500mm sugerido

pela maioria dos fabricantes de telhas metálicas zipadas.

As diagonais das vigas principais e secundárias foram projetadas de maneira a se

obter a dimensão mais econômica e melhor eficiência em relação ao ângulo formado

com os banzos. A eficiência da diagonal é avaliada em função do menor esforço

CAPÍTULO 5 - SISTEMA PADRÃO V&M DO BRASIL

110

necessário para que a peça esteja em equilíbrio com o carregamento aplicado sobre

ela e em função do seu comprimento de flambagem. Este comportamento pode ser

facilmente demonstrado, através de uma análise da decomposição das forças no nó

“a”,

da treliça simples mostrada na figura 5.16.

Figura 5.16: Esquema de forças em uma treliça simples

O carregamento F aplicado no nó da treliça, ao ser transmitido para as diagonais (F

é decomposto em duas parcelas, F

e F

. As forças horizontais F

são auto-

equilibradas, enquanto que as componentes verticais F

estabelecem o equilíbrio em

oposição a F. Verifica-se, então, que a força F

é inversamente proporcional ao seno

do ângulo

Assim, quanto menor for o ângulo (

), maior será o esforço nas barras (F

) e maiores

deverão ser as suas componentes verticais (F

) para que o equilíbrio seja

estabelecido. A quantidade de barras será menor, porém o comprimento de cada uma

delas será maior. O contrário acontecerá para ângulos maiores, o que faz com que o

projetista procure calcular valores intermediários para a melhor eficiência da peça.

A fixação das terças no banzo inferior da treliça principal é feita através de mãos

francesas (figura 5.17), em perfil tubular, parafusadas aos elementos estruturais. A

utilização desse tipo de elemento estrutural é necessária pelos seguintes motivos:

1) Os carregamentos aplicados na estrutura provocam compressão no banzo

superior e tração no banzo inferior da viga principal. Nesta situação, as

terças reduzem o comprimento de flambagem do banzo superior, já que

estão fixadas a cada dois metros ao longo do seu comprimento. No caso de

inversão dos esforços, causado pela combinação das ações do vento, o

CAPÍTULO 5 - SISTEMA PADRÃO V&M DO BRASIL

111

banzo inferior, antes tracionado, passa a ser comprimido e as mãos

francesas que são conectadas a ele é que reduzem o seu comprimento de

flambagem.

2) Contribuir com a continuidade das terças de extremidade, no caso de

engaste nos pilares metálicos.

3) Garantir maior estabilidade da terça no plano vertical, já que possibilita a

ligação da terça em mais de um ponto da viga principal.

PILARETE

MÃO

FRANCESA

Figura 5.17: Fixação das terças pelo banzo inferior.

Fonte: V&M do Brasil, 2005.

As mãos francesas possuem diferenças em seu comprimento dependendo da sua

localização. Aquelas localizadas nas terças de extremidade são fixadas aos pilaretes

que possuem um diâmetro de 355,6mm. O restante das terças está fixado nos banzos

inferiores das treliças principais, que possuem diâmetro menor, da ordem de

177,8mm.

5.3.3 - Correntes

Da mesma forma que as treliças principais, as terças necessitam de algum travamento

ao longo do seu eixo de menor inércia para a diminuir o comprimento de flambagem

dos seus banzos superior e inferior (neste último devido à provável inversão dos

esforços). Este travamento é feito através tirantes flexíveis em barra redonda que são

introduzidas nos banzos das terças por meio de furos realizados com furadeira e

posteriormente parafusadas (figura 5.18).

O travamento das terças também é realizado por alguns tubos que compõem o

sistema de contraventamento localizado nas extremidades da cobertura. Estes tubos,

dimensionados à compressão, são fixados nas treliças por meio de chapas e

posteriormente parafusados.

CAPÍTULO 5 - SISTEMA PADRÃO V&M DO BRASIL

112

Figura 5.18: Fixação dos tirantes flexíveis nos banzos das terças.

Fonte: V&M do Brasil, 2005.

5.3.4 - Contraventamentos

Em princípio, a estabilidade horizontal da estrutura é obtida através dos

contraventamentos principais de cobertura, dispostos nas extremidades e nos eixos

centrais da edificação, no plano do banzo superior. Estas estruturas principais de

contraventamento também são utilizadas como elementos de contenção lateral dos

nós das terças. O impedimento do deslocamento lateral desses nós é proporcionado

pelas correntes, que os ligam ao sistema principal de contraventamento (figura 5.19).

No plano do banzo inferior, estão posicionados outros tirantes os quais são

responsáveis pela contenção lateral dos nós inferiores das terças (figura 5.20). Estes

tirantes estão conectados aos contraventamentos principais de cobertura, através de

um sistema de contraventamento inclinado.

O detalhamento das ligações entre as peças do contraventamento (tubos e barras

rosqueadas) sofreu diversas modificações, de forma a obter uma solução prática e

econômica em vista da quantidade de material necessária. Entretanto, até o momento

a solução adotada ainda não é satisfatória. A peça possui muitos elementos o que a

torna complexa para a fabricação devido às soldas e aos cortes necessários, além de

contribuir negativamente para a estética da estrutura (figura 5.21).

CAPÍTULO 5 - SISTEMA PADRÃO V&M DO BRASIL

113

VIGA PADRÃO

VIGA CENTRAL

30000

VIGA PADRÃO

10 X 1500 = 15000

15000

30000

15000

10 X 1500 = 15000

CORRENTES

CONTRAVENTAMENTO

INCLINADO

MONTANTE

EM TUBO

CONTRAVENT.

EM FERRO REDONDO

DETALHE A

Figura 5.19: Contraventamento no plano do banzo superior, para estrutura composta por dois

módulos. Fonte: V&M do Brasil, 2005.

CAPÍTULO 5 - SISTEMA PADRÃO V&M DO BRASIL

114

CORRENTES

MONTANTE

EM TUBO

1 2 3

30000

15000 15000

750

9 x 1500 = 13500

750

30000

VIGA PADRÃO

VIGA CENTRAL

VIGA PADRÃO

Figura 5.20: Contraventamento no plano do banzo inferior.

Fonte: V&M do Brasil, 2005.

Figura 5.21: Detalhe da ligação A. Fonte: V&M do Brasil, 2005.

CAPÍTULO 5 - SISTEMA PADRÃO V&M DO BRASIL

115

A flexibilidade necessária para a estrutura também se aplica às possibilidades de

soluções construtivas, onde as opções de pilares metálicos e pilares de concreto

armado pré-moldado ou moldado em loco são factíveis e dependerão da finalidade do

empreendimento e das condições do mercado.

Desta forma, as possibilidades do sistema de estabilidade vertical são também

variáveis em função do tipo de colunas empregadas e das suas vinculações com a

fundação.

5.3.5 - Pilaretes

As vigas principais e as terças de extremidade

podem ser conectadas tanto em pilares

tubulares de aço quanto em pilares de concreto, através de pilaretes tubulares

metálicos. A ligação das treliças nestes pilaretes é realizada através de chapas

soldadas no tubo (figura 5.22), que são posteriormente parafusadas nos banzos

superiores e inferiores. No caso das terças, a conexão do banzo inferior com o tubo é

realizada através das mãos francesas.

Figura 5.22: Pilarete para uso em pilares metálicos. Fonte: V&M do Brasil, 2005.

A altura do pilarete metálico foi dimensionada em função da altura total necessária

para a fixação do conjunto viga principal/terça, o que inclui os espaçamentos para a

soldagem das chapas responsáveis pela ligação das peças.

A transmissão dos esforços da estrutura de cobertura para os apoios é diferente para

CAPÍTULO 5 - SISTEMA PADRÃO V&M DO BRASIL

116

as situações de utilização de pilares metálicos ou em concreto. Na primeira opção, as

vigas principais e terças de extremidade são engastadas nos pilaretes e a fixação dos

pilaretes nos pilares metálicos é feita por meio de solda, configurando um sistema

aporticado. Para a junção das peças, o diâmetro e a espessura do tubo que compõe o

pilarete são os mesmos para o pilar metálico.

Para pilares em concreto, adotou-se o sistema de vigas e terças biapoiadas em que os

pilaretes são fixados no topo do pilar. A princípio, esta ligação ocorre através de um

aparelho de apoio, constituído de chapas metálicas soldadas (figura 5.23). No entanto,

é passível de modificações.

As dimensões foram determinadas baseando-se nas dimensões dos pilares metálicos

e, conseqüentemente naquelas usuais mínimas dos pilares em concreto normalmente

utilizados em obras similares. Nesta situação, as vigas principais e terças de

extremidades são fixadas no pilarete somente através de seus banzos superiores.

Figura 5.23: Pilarete para uso em pilares de concreto.

Fonte: V&M do Brasil, 2005.

Em caso de utilização de pilares tubulares em aço, foi considerada a ligação rotulada

com a fundação. Para pilares em concreto, a escolha pelo engastamento ou rótula é

de responsabilidade do projetista estrutural da obra em questão. Cabe ao projetista da

estrutura metálica fornecer as cargas a serem aplicadas no topo do pilar.

5.3.6 - Ligações

Todas as ligações executadas em campo (pilarete ↔ viga principal, pilarete ↔ terça

de extremidade, terça ↔ viga principal e mão francesa da terça ↔ viga principal)

concebidas para o sistema de cobertura são parafusadas, as quais propiciam maior

CAPÍTULO 5 - SISTEMA PADRÃO V&M DO BRASIL

117

agilidade na montagem da estrutura (figura 5.24). O contraventamento de cobertura

também foi concebido com ligações parafusadas, bem como as linhas de corrente

(diagonais e montantes ↔ terça de cobertura, diagonais e montantes ↔ viga principal

e linhas de corrente ↔ terça de cobertura).

As ligações diretas entre tubos (diagonal ↔ banzos da viga principal, diagonal ↔

banzos da terça de cobertura) foram realizadas através da soldagem dos

componentes da estrutura, todas executadas em fábrica devido à maior facilidade em

controlar a qualidade do procedimento (figura 5.25).

Figura 5.24: Ligações entre as peças e entre

os elementos estruturais.

Montagem da

estrutura na empresa Brafer.

Fonte: Arquivo Pessoal, 2005.

Figura 5.25: Ligação soldada entre as peças.

Montagem da estrutura na empresa Brafer.

Fonte: Arquivo Pessoal, 2005.

Para viabilizar as conexões parafusadas entre os elementos estruturais, são utilizadas

chapas soldadas aos perfis tubulares, como mostrado na figura 5.26.

Figura 5.26: Chapa circular de ligação entre os banzos da viga principal (ligação

flangeada) e chapa de ligação da diagonal da terça. Montagem da estrutura na empresa

Brafer. Fonte: Arquivo pessoal, 2005.

CAPÍTULO 5 - SISTEMA PADRÃO V&M DO BRASIL

118

Em alguns casos, as chapas são inseridas em rasgos feitos nas extremidades das

peças tubulares e posteriormente soldadas (figuras 5.27 e 5.28).

Figura 5.27: Rasgo na extremidade da

peça para ligação com chapa de gusset.

Montagem da estrutura na empresa Brafer.

Fonte: Arquivo pessoal, 2005.

Figura 5.28: Ligação com chapa de gusset.

Montagem da estrutura na empresa Brafer.

Fonte: Arquivo pessoal, 2005.

5.3.7 – Particularidades do sistema

No sistema de cobertura, nota-se algumas diferenças entre os elementos estruturais

de mesma natureza, necessárias para viabilizar a utilização de mais de um módulo em

composições transversais ou longitudinais. A grande maioria das diferenças está na

localização das chapas que fazem a ligação de cada elemento com o restante da

estrutura.

Para efeito de padronização, na maioria dos elementos esta diferenciação não é

considerada em sua magnitude, como no caso dos pilaretes, já que estão presentes

na estrutura em uma porcentagem muito menor se comparado às vigas secundárias.

O sistema estrutural padrão possui três tipos, classificados em função do

posicionamento e inclinação das chapas de ligação das vigas principais: o pilarete de

extremidade, o de cumeeira, e o de continuidade, localizado entre os dois primeiros

(figura 5.29). O primeiro pode ser posicionado em qualquer extremidade do módulo

(figura 5.30).

Figura 5.29: Tipos de pilaretes no sistema padrão

CAPÍTULO 5 - SISTEMA PADRÃO V&M DO BRASIL

119

No caso das vigas secundárias, essas diferenciações também ocorrem devido ao seu

posicionamento no módulo (figura 5.31). São dois os tipos em termos de geometria: as

terças das extremidades, ligadas aos pilares, e aquelas que se encontram entre estas,

ligadas às treliças principais. As terças de extremidade se diferem das terças centrais

devido à aplicação do carregamento de vento, que será influenciado pelo sistema de

apoio adotado.

Figura 5.30: Pilarete de extremidade

Fonte: V&M do Brasil, 2005.

Figura 5.31: Posicionamento das terças

Fonte: V&M do Brasil, 2005.

Nos procedimentos de dimensionamento e detalhes, inicialmente todas as terças

foram imaginadas como uma única peça. Isto facilitaria a padronização dos elementos,

mas poderia influenciar no custo final da estrutura devido às maiores dimensões e,

consequentemente, ao peso das terças calculadas como biapoiadas e às condições

de esforços diferentes entre elas.

A começar pela área de influência das terças de extremidade, que é a metade das

terças centrais. No cálculo das ações, o valor do peso próprio das telhas leva em

consideração as distâncias entre as peças, da mesma forma que, para o valor de

sobrecarga, o cálculo é realizado em função desta área de influência.

As cargas provenientes da ação do vento influenciam sobremaneira o

dimensionamento das peças em uma estrutura de grandes vãos. No caso do sistema

de cobertura, para as combinações de cálculo realizadas, chegou-se a um esforço de

compressão duas vezes maior nas terças de extremidade (onde a carga de vento foi

aplicada) em relação às terças centrais, mesmo aquelas sendo engastadas nos pilares

metálicos.

Assim, chegou-se a conclusão de que as terças de extremidade precisariam de área e

inércia bem maiores que aquelas previstas para as terças centrais. Este fato

Terça de

extremidade

CAPÍTULO 5 - SISTEMA PADRÃO V&M DO BRASIL

120

confirmava o alto custo implícito na estrutura, caso as peças fossem padronizadas a

partir daquela mais solicitada. E não havia o interesse em se trabalhar com peças

completamente diferentes umas das outras em dimensões ou geometria, pois iria

contra todo o conceito de estrutura pré-engenhada, onde o menor número de peças

facilita todo o processo de produção, de comercialização e de montagem.

A solução adotada para as terças foi realmente a padronização das peças, porém a

partir daquelas menos solicitadas (terças centrais). Para as terças de extremidade, a

utilização de duas destas peças bastava, já que para resistir aos esforços compressão

eram necessárias área e inércia duas vezes maiores.

Caso seja utilizado o pilar em concreto, a transmissão do esforço horizontal do vento

pode ser desprezada na terça de extremidade que o recebe. Este fato ocorre quando

se determina o uso de uma platibanda em concreto para se fazer o fechamento da

terça (figura 5.32). Esta platibanda é executada como uma continuidade do pilar, de

forma que o esforço horizontal do vento é calculado para ser transmitido diretamente

sobre ele. Nesta situação, a terça de extremidade pode ser montada somente com

uma peça.

PVC

ESTRUTURA DE APOIO

DA CALHA

CALHA

BASE ARTICULADA

PILARETE METÁLICO

CAPA

RUFO

PILAR PRE-MOLDADO

DE CONCRETO (FORNECIDO

PELO CLIENTE)

DUTO

TERÇA

TELHA METÁLICA

Figura 5.32: Platibanda em concreto.

Fonte: V&M do Brasil, 2005.

Em relação à localização das chapas de ligação, as terças posicionadas próximas às

extremidades e ao centro do módulo possuem chapas soldadas ao longo do seu

CAPÍTULO 5 - SISTEMA PADRÃO V&M DO BRASIL

121

comprimento para a fixação dos contraventamentos, o que não ocorre nas outras.

Essas diferenças, decorrentes do posicionamento das chapas de ligação dos

contraventamentos nas terças, ainda se encontram em estudo, de forma a melhorar a

condição da padronização das peças.

5.4 - ASPECTOS ARQUITETÔNICOS

Durante o processo de desenvolvimento da estrutura de cobertura, procurou-se por

soluções racionalizadas para a interface dos diversos conjuntos de elementos que

compõem o sistema de fechamento de cobertura como ventilação, iluminação e coleta

de água pluvial.

A especificação de cada conjunto nos projetos irá depender da finalidade da

construção, já que as possibilidades de utilização da estrutura de cobertura são

inúmeras. No caso de um sistema pré-engenhado, as facilidades na adoção destes

conjuntos são diversas, pois trata-se de elementos padronizados e bem solucionados

para aquela estrutura específica, de pronta entrega e fácil execução.

Caso a opção seja a utilização de conjuntos que não estejam no “catálogo” proposto,

deve-se observar as questões relativas aos detalhes de fixação das peças, aplicação

de cargas superiores àquelas preestabelecidas para estrutura, bem como as possíveis

conseqüências de uma solução mal resolvida como a ocorrência de algum estado

limite de utilização.

5.4.1. Sistema de coleta de água pluvial

Inicialmente, o sistema de coleta de AP será desenvolvido para a utilização em

estruturas de cobertura que utilizam as terças tubulares; posteriormente para aquelas

compostas por outros tipos de perfil.

Para cada uma destas situações, pretende-se detalhar o sistema posicionado interna e

externamente à edificação, junto à terça de extremidade. É necessário também o

detalhamento deste sistema para áreas internas à edificação, na junção dos módulos

estruturais, caso assim sejam utilizados.

A figura 5.33 apresenta um destes detalhes, para o sistema posicionado externamente

à edificação, em um pilar de concreto.

CAPÍTULO 5 - SISTEMA PADRÃO V&M DO BRASIL

122

TELHA ZIPADA

I=3%

ISOLAMENTO

TÉRMICO

CALHA

RUFO

PAINEL

METÁLICO

PILAR EM CONCRETO

ESTRUTURA

AUXILIAR

VIGA PRINCIPAL

TERÇA DE

EXTREMIDADE

Figura 5.33: Detalhe para calha externa.

Fonte: Engipar / V&M do Brasil, 2005.

Observa-se pela figura a configuração de uma espécie de marquise, o que confere

certa proteção contra intempéries à fachada da edificação e aos usuários, a depender

da altura em que estiver posicionada a cobertura. Entretanto, deve-se realizar um

estudo para estruturas maiores, externas e compatíveis com o sistema de cobertura,

de forma a possibilitar o cobrimento de áreas como docas em supermercados e em

centros de distribuição.

O detalhe de fechamento apresentado na figura 5.32 é uma outra possibilidade para o

uso da calha externa à edificação, em que a estrutura auxiliar é mais simplificada e

confere à fachada um aspecto limpo, isenta de interferências visuais.

O sistema ainda pode ser utilizado com a calha e complementos aparentes, em caso

de edificações que não necessitem da vedação lateral como em pátios destinados à

garagem de ônibus e espaços para feiras e eventos culturais em praças e parques

públicos.

Como mencionado anteriormente, a especificação do sistema de cobertura e seus

conjuntos complementares dependerão das premissas de projeto, aliadas à tipologia

da edificação e à criatividade do arquiteto ou projetista responsável.

5.4.2. Sistemas de iluminação

CAPÍTULO 5 - SISTEMA PADRÃO V&M DO BRASIL

123

O detalhe para fixação do sistema de iluminação zenital também terá variações, a

depender do tipo de terça utilizada na estrutura. O detalhamento deste sistema deve

ser minucioso, já que estabelece interface com outros elementos da cobertura, como

telhas e mantas para o isolamento térmico.

Na figura 5.34 observa-se um dos detalhes que estão em desenvolvimento para a

estrutura de cobertura. Trata-se da fixação do elemento translúcido zenital,

perpendicular a terça tubular VMJ, por meio de chapas e perfis que são posicionados

de forma a vedar a edificação contra umidade.

DETALHE 1

TELHA ZIPADA

I=3%

PLACA EM

POLICARBONATO

TERÇA VIGA PRINCIPAL

Figura 5.34: Iluminação zenital. Fonte: Engipar / V&M do Brasil, 2005.

No detalhe da figura 5.35, nota-se que a placa de policarbonato está fixada na

estrutura metálica através de caixilhos, que conduzem a água para fora da cobertura,

evitando vazamento para o lado interno da edificação.

TERÇA

TELHA ZIPADA

PERFIL P/ FIXAÇÃO DA

PLACA DE POLICARBONATO

PLACA DE

POLICARBONATO

CANTONEIRA P/

ARREMATE INTERNO

CLIPS P/

FIXAÇÃO DA TELHA

Figura 5.35: Detalhe. Fonte: Engipar / V&M do Brasil, 2005.

CAPÍTULO 5 - SISTEMA PADRÃO V&M DO BRASIL

124

5.4.3. Sistemas de ventilação

A princípio, o sistema será desenvolvido para promover a ventilação natural e artificial

da edificação, de acordo com a especificação do projeto. A ventilação natural pode ser

resolvida através de lanternins pré-fabricados como o apresentado na figura 5.36. A

fixação destes elementos é realizada através de perfis e chapas parafusadas nas

terças, cujo detalhamento considera principalmente a vedação da edificação.

Figura 5.36: Sistema de ventilação natural

Fonte: Engipar / V&M do Brasil, 2005.

Observa-se que, para a eficiência do sistema de ventilação natural, deve-se executar

aberturas na parte inferior da edificação, permitindo desta forma a renovação de ar

provocada pelo movimento ascendente do ar quente. As entradas naturais de ar são

realizadas de diversas formas, sendo o uso de venezianas a mais comum (ver capítulo

03, item 3.4.1).

CAPÍTULO 6

PROTÓTIPO

6.1. INTRODUÇÃO

A expectativa de repetitividade do sistema de cobertura em diversas edificações

requer uma racionalização do sistema construtivo, o que impõe a padronização dos

elementos estruturais.

Sendo assim, a fim de se comprovar a eficiência do produto e adquirir certificado de

qualidade, o sistema estrutural foi fabricado e posteriormente montado no Campus da

Unicamp (Campinas/SP), para a realização de ensaios no Laboratório de Estruturas e

Materiais da Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo. Este Laboratório

é credenciado pelo INMETRO, o que garante a uniformidade e qualidade dos serviços

prestados.

A elaboração do protótipo visa adequar os processos fabris e os procedimentos de

montagem, além de propiciar uma avaliação real do comportamento estrutural. Cria-

se, desta forma, um produto com qualidade de produção garantida, diferenciado dos

demais existentes no mercado, com maiores possibilidades de sucesso.

Após a realização dos ensaios, a estrutura do protótipo será utilizada para a

implantação do Laboratório de Estruturas Metálicas Tubulares e Mistas daquela

Universidade. Para tal, pretende-se celebrar diversas parcerias com fabricantes e

prestadores de serviço que possam, de alguma forma, contribuir com a construção do

laboratório. Por outro lado, ao se tratar de um protótipo, serão realizadas algumas

CAPÍTULO 6 - PROTÓTIPO

126

experimentações de subsistemas (estrutura de piso do mezanino e seus pilares de

sustentação, por exemplo) durante o período de execução da obra.

Neste capítulo são apresentadas as etapas cumpridas para o desenvolvimento do

protótipo, desde a fabricação das peças até o início da montagem para o ensaio. As

características arquitetônicas e estruturais também são abordadas.

6.2. ARQUITETURA

6.2.1. Características gerais

O protótipo foi implantado em uma área de aproximadamente 1600m

(figura 6.1)

próxima a FEC, em uma região conhecida como Cotuca. Na área circunvizinha ao

protótipo, situados na mesma quadra, localizam-se alguns dos laboratórios da

Unicamp e existe ainda a previsão de implantação do Colégio Técnico do Cotuca,

conforme figuras 6.2 e 6.3. Devido ao impacto gerado por este conjunto de

empreendimentos na região, foi desenvolvido um completo estudo de urbanismo, com

definição dos espaços destinados ao estacionamento, docas, convívio social,

circulação de veículos e usuários. O projeto arquitetônico e urbanístico foi elaborado

pela Coordenadoria de Projetos da Faculdade de Engenharia, Arquitetura e Urbanismo

da Unicamp (FEC).

Figura 6.1: Local de implantação do protótipo.

Fonte: V&M / Unicamp, 2005.

Adotou-se para o protótipo dois módulos de 30.000mm por 15.000mm, sustentados

por pilares tubulares metálicos de seção circular, perfazendo uma área de projeção de

900m

CAPÍTULO 6 - PROTÓTIPO

127

Figura 6.2: Implantação do laboratório.

Fonte: FEC, 2005.

Figura 6.3: Perspectiva esquemática da implantação.

Fonte: FEC, 2005.

O projeto do Laboratório possui 1.350m

de área construída, dividida entre o mezanino

e o pavimento térreo com o pé-direito total de 10m. No mezanino encontra-se o setor

administrativo, salas de reunião, gabinetes e um espaço destinado ao show room dos

produtos e serviços doados pelos parceiros do empreendimento. No pavimento térreo

localiza-se o maquinário e as estruturas de apoio para a realização dos ensaios.

6.2.2. Sistemas de fechamento

Durante o estudo do projeto, definiu-se pela estrutura aparente em toda a edificação,

com recuo frontal de 2m para que o sistema de cobertura fosse evidenciado logo na

recepção do usuário, além de influenciar no aspecto estético do edifício. No restante

da edificação, o sistema de fechamento é o convencional. Teve-se o cuidado em

CAPÍTULO 6 - PROTÓTIPO

128

estudar também a iluminação na edificação e a incidência solar direta em algumas

elevações, o que acarretou no uso de brises e esquadrias com aletas horizontais, tipo

venezianas.

O fechamento lateral do laboratório, de acordo com os primeiros estudos do projeto,

será constituído por painéis metálicos e alvenaria de blocos de concreto. A alvenaria

será utilizada próximo ao piso, de forma a melhor assegurar a proteção das chapas

quanto à umidade naquele local.

Os painéis metálicos são pré-pintados e possuem dimensões máximas de 1.134mm

por 12.000mm. A ligação entre eles é feita por encaixe (figura 6.4), o que melhora a

fixação e a vedação em relação à água.

Figura 6.4: Esquema do encaixe dos painéis metálicos

Em todo perímetro da edificação, adotou-se pilares de apoio além daqueles previstos

na modulação para colaborar na sustentação e travamento dos elementos de

fechamento lateral. Este artifício é bastante utilizado quando se tem panos extensos a

serem vedados, principalmente em edificações de grandes vãos, e será adotado

também para o sistema padrão.

Em caso de especificação do pilar metálico tubular para suporte da cobertura no

sistema padrão, pode-se optar pelo mesmo tipo de perfil nos pilares de apoio, cuja

concepção e detalhamento das conexões estão em desenvolvimento. Para o uso de

pilares em concreto, o mercado dispõe de alternativas já conhecidas e de utilização

generalizada, que não serão objeto de maior detalhamento neste trabalho.

A localização dos pilares no protótipo é indicada na figura 6.5. Os pilares P1 a P6

correspondem àqueles do sistema de cobertura e os pilares P7 a P10 foram previstos

em função da necessidade de menores vãos para apoio do mezanino. A seção

transversal para todos é a mesma adotada para o sistema de cobertura, ou seja,

CAPÍTULO 6 - PROTÓTIPO

129

diâmetro de 355,6mm, e serão preenchidos com concreto para resistirem aos

carregamentos oriundos do mezanino (pilares mistos).

Figura 6.5: Disposição dos pilares no projeto do protótipo.

Os pilares P11 a P16 foram previstos devido à necessidade de travamento do sistema

de fechamento. Os pilares P13 e P14 possuem o mesmo diâmetro daqueles do

sistema padrão.

Os pilares identificados como “a”, denominados auxiliares, foram incorporados à

estrutura após a determinação dos fornecedores das chapas metálicas, que alegaram

um vão ideal de 5m e máximo de 7,5m para os produtos utilizados. Portanto, não

possuem fundação, serão apoiados no piso do laboratório e terão projeto específico

(ainda em desenvolvimento), estando em análise a possibilidade de anexá-los ao

conjunto de projetos do sistema padrão, como uma opção de apoio para os elementos

de fechamento em caso de se utilizar pilares em perfil tubular.

O estudo dos pilares auxiliares tem como base a pior condição de solicitação

determinada pela altura entre o piso do 1

pavimento e o banzo inferior das terças de

cobertura, somada ao carregamento horizontal do vento que será ali aplicado. Nesta

situação, os pilares apresentarão comprimento destravado de 10m, correspondente ao

pé-direito da edificação sem o mezanino. Esta altura poderá ser maior, caso o sistema

de fechamento seja posicionado na frente da estrutura, pois o pilar auxiliar deve

CAPÍTULO 6 - PROTÓTIPO

130

possuir altura suficiente para promover a sua vedação.

A princípio foi descartada a idéia de se utilizar as mesmas dimensões dos outros

pilares nos pilares auxiliares, por serem consideradas superdimensionadas para o

propósito. Trabalha-se então com duas opções, a depender da localização em planta:



Opção (figura 6.6):

Pilar composto por dois tubos paralelos, em que a união é realizada através de

chapas intermitentes soldadas ao longo do comprimento das peças.

(a) Perspectiva

(b) Dimensionamento das peças (c) Elevação central

(d) Planta

Figura 6.6: Pilar auxiliar – 1

opção.

CAPÍTULO 6 - PROTÓTIPO

131



Opção (figura 6.7):

Pilar de seção triangular treliçada, em que a união entre as peças também é

realizada por chapas intermitentes soldadas ao longo dos tubos.

(a) Perspectiva

(b) Dimensionamento das peças (c) Elevação central

(d) Planta

Figura 6.7: Pilar auxiliar – 2

opção.

A primeira opção foi concebida para se posicionar na lateral da edificação que possui

o menor vão entre pilares, que é de 6m, localizados nas elevações onde estão

situadas as vigas principais. O pilar deve ser posicionado de forma que o seu eixo de

maior inércia esteja perpendicular à incidência do vento nas fachadas (figura 6.8).

CAPÍTULO 6 - PROTÓTIPO

132

Figura 6.8: Detalhe da fixação dos painéis no pilar tipo 1.

A segunda opção, que possui dimensões e inércia maiores (figura 6.9), foi

desenvolvida para as laterais onde estão localizadas as terças, em que o

espaçamento dos vãos é de 7,50m.

Figura 6.9: Detalhe da fixação dos painéis no pilar tipo 2.

Como não foi executada a fundação para cada pilar auxiliar, a solução adotada foi

apoiá-los no piso através de um aparelho de apoio feito em chapas, similar àquele

adotado para o pilarete, em que somente esforços verticais são transmitidos.

O piso do pavimento térreo do laboratório, com resistência de 500Kgf/m

, será

executado com concreto reforçado com fibras de aço, lançado por cima de uma

camada de brita corrida. De acordo com LOPES (2005), o concreto reforçado com

CAPÍTULO 6 - PROTÓTIPO

133

fibras de aço constitui, atualmente, um dos materiais mais promissores para utilização

estrutural, pois a presença das fibras possibilita ao concreto suportar grandes

deformações na carga de pico ou próximo a ela. Além disso, as fibras aumentam a

resistência à tração, flexão e compressão do concreto devido à capacidade de

transferir cargas através das fissuras.

As duas opções apresentadas são consideradas viáveis e compatíveis com os

propósitos do sistema quanto ao cálculo. Entretanto, a fabricação das peças é

complexa, pois envolve uma grande quantidade de soldas e chapas, principalmente na

segunda opção.

A fixação dos painéis metálicos e da alvenaria nestes pilares será executada através

de chapas e cantoneiras que serão soldadas aos tubos. COSTA (2004) apresenta as

possibilidades de interface existentes entre a utilização de perfis tubulares estruturais

e o sistema de fechamento vertical, externo e interno, bem como os cuidados

referentes às técnicas de execução (figura 6.10).

(a) Estrutura aparente

(b) Painel externo

Figura 6.10: Interface do painel com o pilar. Fonte: Costa, 2004.

CAPÍTULO 6 - PROTÓTIPO

134

As figuras 6.11 e 6.12 exemplificam uma das possibilidades de interface entre os

materiais.

Figura 6.11: Elevação conjunto pilar /

alvenaria. Sede da Açotubo, Guarulhos.

Fonte: Arquivo pessoal, 2005.

Figura 6.12: Detalhe da conexão entre o pilar

tubular de seção circular e a alvenaria. Sede da

Açotubo, Guarulhos. Fonte: Arquivo pessoal, 2005.

O sistema de cobertura do laboratório está em desenvolvimento, juntamente com os

detalhes dos conjuntos de iluminação, ventilação e coleta de água pluvial do sistema

padrão.

Dos estudos realizados para o sistema de coleta de água pluvial, aquele mostrado no

item 5.4.1 do capítulo 5 provavelmente será adotado na arquitetura do laboratório.

Entretanto, a escolha dependerá de condicionantes determinados pelas empresas que

doarão os materiais e serviços, no momento da definição do anteprojeto.

O fechamento de cobertura será feito em telhas metálicas zipadas. O detalhe de

fixação das telhas metálicas nas terças varia conforme o tipo de terça que se pretende

utilizar. Para terças que não possuem perfil tubular de seção circular, um dos tipos de

detalhe para fixação é apresentado na figura 6.13.

PARAFUSO

AUTOPERFURANTE

TELHA

ZIPADA

TELHA

ZIPADA

PROJEÇÃO

DA TERÇA

CLIP FIXADO

NA TERÇA

Figura 6.13: Sistema de fixação da telha zipada.

CAPÍTULO 6 - PROTÓTIPO

135

6.3. ESTRUTURA

6.3.1. Características Gerais

A estrutura da cobertura que será avaliada possui as seguintes características (figuras

6.14 e 6.15):



Dimensões em planta: 30m x 30m;

Figura 6.14: Planta de cobertura do protótipo – Banzo superior. Fonte: V&M do Brasil, 2005.



Vão das vigas principais (VP): 30m;

CAPÍTULO 6 - PROTÓTIPO

136



Altura (entre eixos dos banzos) das Vigas Principais (VP): 1.800mm;



Vão das terças (VMJ): 15m;



Altura (entre eixos dos banzos) das terças (VMJ): 90mm;



Altura das Colunetas: 2,3m.

Figura 6.15: Vigas principais e terças. Fonte: V&M do Brasil, 2005.

CAPÍTULO 6 - PROTÓTIPO

137

A cobertura é composta por três vigas principais (VP), distantes 15m e 32 terças

(VMJ) espaçadas a cada 2m. O sistema de cobertura do laboratório será apoiado em

seis pilares tubulares metálicos, de diâmetro igual a 355,6mm e a altura total da

edificação, somada às alturas dos pilaretes será igual a 10m.

Para a realização dos ensaios, a estrutura do protótipo foi projetada apoiando-se sobre

colunas metálicas tubulares com alturas de 1,5m e 2,4m (figura 6.16), para facilitar as

medições de campo (próximo ao solo) e fornecer a inclinação de 3% da cobertura.

Estas colunas auxiliares de ensaio apóiam-se sobre os blocos de concreto da

fundação através de placa de base, possuindo ainda chapas de cabeça para a

conexão com os pilaretes do protótipo.

(a) Coluneta metálica tubular (b) Ligação Pilarete/Coluneta

Figura 6.16: Apoio da estrutura de cobertura.

Fonte: V&M / Unicamp, 2005.

CAPÍTULO 6 - PROTÓTIPO

138

Ao final dos ensaios, um terceiro elemento será anexado entre a coluna que se apóia

no bloco de fundação e o pilarete da cobertura, configurando a altura final da estrutura.

6.3.2. Sistema de Estabilidade da Estrutura

A estabilidade da estrutura do protótipo é apresentada no item 5.3.4 do capítulo 5.

6.3.3. Fundação

A sondagem feita no terreno acusou boa resistência do solo, com o lençol freático a

14m de profundidade. Determinou-se então, para o projeto de fundação do

Laboratório, a realização de seis tubulões, um para cada pilar de sustentação da

cobertura. O restante dos pilares se apoiará em estacas executadas por trado

mecânico, conforme a figura 6.17.

1500015000

7500 750075007500

F14

Ø60

F15

Ø 60

F16

Ø60

Ø100

F12

Ø60

F11

Ø60

F13

Ø60

Ø100

F10

Ø100

RUA

10000 10000 10000

6 Estacas a trado mecânico ∅ 60cm

4 Estacas a trado mecânico ∅ 100cm

6 Tubulões ∅Fuste 90cm

Figura 6.17: Posicionamento dos tubulões e das estacas.

CAPÍTULO 6 - PROTÓTIPO

139

No perímetro da edificação, construiu-se um baldrame (figura 6.18) para travamento

da cabeça dos blocos de fundação, bem como para servir de apoio à alvenaria do

fechamento lateral.

Figura 6.18: Detalhe do baldrame.

Fonte: V&M / Unicamp, 2005.

6.3.4. Mezanino

Para satisfazer as necessidades do programa definido para o laboratório, a edificação

foi projetada com um mezanino, que ocupa a área de projeção de um módulo da

cobertura (30m x 15m) e será executado ao término dos ensaios do sistema de

cobertura.

O apoio do mezanino será composto pelos pilares já citados e pelo sistema de

vigamento misto. Este sistema é constituído por uma viga de aço suportando laje de

concreto maciça ou laje com forma metálica incorporada, capaz de melhor resistir aos

esforços de flexão, através da ação conjunta aço-concreto.

No protótipo, o vigamento misto poderá ser feito através de lajes pré-moldadas, como

exemplificado na figura 6.19 ou então através de lajes moldadas in loco com forma

incorporada em aço, conforme as parcerias que serão realizadas.

É necessária, nos dois casos, a fixação de conectores de cisalhamento no banzo

superior da treliça, de forma a transmitir o cisalhamento horizontal entre a laje de

concreto e a viga de aço.

CAPÍTULO 6 - PROTÓTIPO

140

(a) Execução

b) Detalhe do apoio da laje pré-moldada na viga

metálica, já com os conectores soldados.

Figura 6.19: Viga mista com laje pré-moldada, executada no Centro administrativo da V&M do

Brasil, Usina de Belo Horizonte. Fonte: Arquivo pessoal, 2005.

6.4. FABRICAÇÃO

Para melhor compreender o processo de fabricação de uma estrutura em aço, deve-se

primeiramente conhecer os pontos indispensáveis das várias etapas que compõem a

fabricação final das peças. Vários autores abordam este assunto e, para

complementar a leitura deste trabalho, recomendam-se os textos de BELLEI (1994),

DUTTA et al (1998), RAAD Jr. (1999), SALES et al (1999) e GERKEN (2003).

O processo de fabricação da estrutura do protótipo iniciou-se nas empresas

Complaser (Curitiba/PR) e Açotubo (Guarulhos/SP), com os cortes dos tubos após a

laminação na Usina da V&M. A primeira utiliza máquina de corte a laser e a segunda

máquina para corte a plasma.

A escolha das duas empresas para realizar o mesmo processamento ocorreu devido

aos diferentes diâmetros dos tubos utilizados na estrutura, bem como para o melhor

conhecimento dos procedimentos específicos adotados por cada uma. Como a

CAPÍTULO 6 - PROTÓTIPO

141

capacidade da máquina a plasma para corte é a partir de diâmetros de 50mm, todos

os cortes em tubos com diâmetros menores foram realizados na Complaser. Ambas

realizam o corte tridimensional curvo nas peças, tipo “boca-de-lobo”, com algumas

particularidades.

As empresas dispõem de uma metodologia de implementação e automação dos

serviços baseada na sistemática CAE/CAD/CAM. Os softwares de CAE (Computer

Aided Engineering) e CAD (Computer Aided Design), ao serem aplicados juntamente

com alguns programas complementares, geram automaticamente arquivos de CAM

(Computer Aided Manufacture) para os equipamentos que utilizam o sistema CNC

(Computer Numeric Control) ou controle por comando numérico. As vantagens em se

utilizar o sistema CNC são inúmeras, comparativamente aos procedimentos

convencionais. Este sistema, a depender dos softwares CAM utilizados, proporciona

desperdício mínimo de material e máximo aproveitamento na equalização dos

tamanhos, possibilitando a configuração dos movimentos das peças e controle da

produção (RAAD Jr., 1999).

A descrição das características e procedimentos de corte de cada empresa é

apresentada a seguir.

a) Corte a laser

O corte de tubos a laser é uma tecnologia relativamente nova e possibilita recortes do

tipo encaixe, penetração parcial e ou total dos tubos (figura 6.20), com excelente

qualidade. A precisão do corte é de um décimo de milímetro e não causa distorção,

além de afetar termicamente uma reduzida região das peças.

(a) Corte 3D a laser em tubo de alumínio (b) Precisão do laser no corte “boca de lobo”.

Figura 6.20: Tipos de cortes realizados pela máquina a laser da empresa Complaser.

Fonte: Arquivo pessoal, 2005.

CAPÍTULO 6 - PROTÓTIPO

142

Os cortes de todas as peças tubulares das terças e montantes dos contraventamentos

horizontais do protótipo foram realizados por este procedimento (figura 6.21). A tabela

6.1 apresenta a especificação técnica da máquina de corte a laser utilizada pela

empresa.

Figura 6.21: Corte para encaixe tipo “boca-de-lobo”

em diagonal da terça. Fonte: Arquivo pessoal, 2005.

Tabela 6.1: Especificação técnica da máquina a laser.

Fonte: Catálogo Complaser

Dimensões

Diâmetro mínimo do tubo 20mm

Diâmetro máximo do tubo 150mm

Espessura máxima de corte 6,4mm

Comprimento máximo do tubo 6.500mm

Perda mínima em cada peça

devido ao sistema de fixação da

máquina

150mm

Peso máximo do tubo bruto 120kgf

As máquinas utilizam o princípio "Flying Optical", em que não há contato da peça com

nenhum tipo de ferramenta. Através de uma placa rotativa que fixa o tubo dentro da

máquina, o laser trabalha sobre o tubo sem interferência externa, a uma distância de

aproximadamente 1 milímetro. O corte é realizado sempre perpendicular à superfície

do tubo e não é possível realizar chanfros nas bordas.

Devido à rapidez do procedimento, a logística de entrega da peça pronta é

racionalizada, com um período de duração de um dia para recebimento, corte e

devolução, a depender do volume de material.

CAPÍTULO 6 - PROTÓTIPO

143

b) Corte a plasma

A máquina para corte a plasma (figura 6.22) também permite a realização dos cortes

com qualidade e precisão, apesar do acabamento do corte a laser ser melhor. A

máquina é capaz de cortar tubos em formatos especiais já com os chanfros nas

bordas para receber a solda.

Figura 6.22: Máquina de corte a plasma.

Fonte: Catálogo Açotubo

Outra vantagem desta máquina é a sua capacidade de realizar cortes em peças que

possuem dimensões maiores. O corte no restante das peças tubulares, como banzos

(figura 6.23a), diagonais das vigas principais (figura 6.23b) e pilaretes do protótipo

foram realizados por este procedimento.

(a) Tubos dos banzos da Viga Principal. (b) Tubos das diagonais da Viga Principal.

Figura 6.23: Tipos de corte da máquina a plasma. Empresa Açotubo.

Fonte: Arquivo pessoal, 2005.

A especificação técnica da máquina de corte a plasma é apresentada na tabela 6.2.

CAPÍTULO 6 - PROTÓTIPO

144

Tabela 6.2: Especificação técnica da máquina a plasma.

Fonte: Catálogo Açotubo

Dimensões

Diâmetro mínimo do tubo 50 mm

Diâmetro máximo do tubo 610 mm

Espessura da parede 2,9 a 16 mm

Comprimento máximo do tubo 13.000 mm

Perda mínima em cada peça

devido ao sistema de fixação da

máquina

150mm

Peso máximo do tubo por metro 300 kgf/m

Peso máximo do tubo 3 t

Na figura 6.24 apresenta-se a diversidade de tipos de cortes realizados pela máquina:

(a) Corte encaixe “boca-de-lobo” bisel 45

sela (b) Corte encaixe “boca-de-lobo”.

Figura 6.24: Exemplos de cortes efetuados pela máquina a plasma. Empresa Açotubo.

Fonte: Arquivo pessoal, 2005.

Após o procedimento de corte, os tubos foram encaminhados à fábrica da Brafer, em

CAPÍTULO 6 - PROTÓTIPO

145

Curitiba, para a industrialização dos elementos estruturais. A esta empresa coube:



A manufatura das chapas de ligação, através de cortes e perfurações, para

execução das ligações parafusadas;



A soldagem das chapas de ligação nos perfis tubulares;



A execução das ligações diretas entre tubos;



A vedação das extremidades dos tubos com chapas-tampão;



A listagem e o envio dos parafusos, arruelas e porcas para montagem em

campo;



A pintura;



A embalagem e o acondicionamento das peças para transporte;



O transporte e a entrega das peças no local da montagem.

Para os cortes das chapas com espessuras de até 12,5mm foi utilizada a guilhotina e

para aquelas com espessuras maiores utilizou-se o sistema de corte a chama,

conhecido como oxi-corte.

A furação das chapas com espessuras até 16mm foi realizada por puncionamento,

utilizando-se brocas para as de maior espessura.

A soldagem das chapas nos perfis foi realizada pelo processo MIG/MAG. Este

processo é considerado semi-automático, uma vez que a alimentação do arame e o

fluxo de gás propelido pela máquina são de responsabilidade do soldador, bem como

a velocidade de deslocamento e a extensão livre do arame (stick-out).

As vantagens do processo MIG/MAG são a rapidez, a reduzida área afetada pelo calor

e a ausência de escória, entre outras (GERKEN, 2003). O processo possui grande

versatilidade, pois permite, na maioria das aplicações, a soldagem em todas as

posições cobrindo ampla faixa de espessura. (RAAD Jr., 1999). Como não existe

escória a ser removida, o tempo de soldagem e o custo de fabricação são menores.

Antes da soldagem final, as peças da estrutura receberam solda ponteada para pré-

montagem (figura 6.25), realizada pelo processo de arco elétrico com eletrodo

revestido.

Para o caso específico do protótipo, os banzos superiores das vigas padrão são

formados por dois tubos que possuem espessuras diferentes, como está representado

CAPÍTULO 6 - PROTÓTIPO

146

na figura 6.26.

(a) Junção dos banzos inferiores da Viga

Padrão Principal.

(b) Nó do banzo inferior da Viga Padrão

Principal

Figura 6.25: Solda ponteada na pré-montagem. Montagem da estrutura na empresa Brafer.

Fonte: Arquivo pessoal, 2005.

TUBO Ø 177,8

ESP. 5

3000

TUBO Ø 177,8

ESP. 7,1

TUBO Ø 177,8

ESP. 7,1

1800

10000

Figura 6.26: Elevação Viga padrão Principal. Fonte: V&M do Brasil, 2005.

A união destas duas peças foi realizada por solda de penetração total (figura 6.27), de

forma a dar continuidade ao banzo.

(a) Vista do banzo (b) Detalhe da Solda

Figura 6.27: Solda de penetração total. Montagem da estrutura na empresa Brafer.

Fonte: Arquivo pessoal, 2005.

Esta diferença entre as peças não será adotada no sistema padrão, devido ao tempo

CAPÍTULO 6 - PROTÓTIPO

147

gasto para realização da solda e acabamento, bem como com o trabalho necessário

para a execução dos chanfros das bordas dos tubos.

A pintura utilizada nas peças do protótipo foi a do tipo Epóxi, pelo processo de caneca

de sucção e tanque de pressão através da pulverização por pistolas. Antes de iniciar o

processo de pintura, o material deve ser limpo de forma a remover óleo, gordura,

graxa, poeira entre outros. Essa limpeza foi realizada com jato de granalha padrão SA

2 ½.

De acordo com relatório fornecido pela Brafer, as condições gerais para pintura da

estrutura do protótipo foram as seguintes:



A verificação da temperatura do ar, que deve estar entre 5 a 50 ºC;



A umidade relativa do ar, que não pode ser superior a 85%;



A temperatura da superfície que receberá a pintura, que não deve ultrapassar

os 50ºC;



As peças só devem receber a pintura no máximo até 6 horas após o

jateamento;



Verificação do tempo de cura e intervalo para próxima demão.

O estudo racional da modulação possibilitou o transporte das peças pré-montadas, o

que evitou trabalhos extras e perda de tempo no local da montagem.

6.5. MONTAGEM

Após o recebimento e aferição dos elementos estruturais, a seqüência de montagem

adotada no canteiro obedeceu a seguinte ordem:

a) Preparo das bases das colunetas metálicas;

b) Deslocamento e deposição das peças pré-montadas;

c) Estabilização do conjunto;

d) Ajustes;

e) Execução das ligações definitivas.

A montagem teve início com a união dos elementos pré-montados de fábrica, através

de ligações provisórias (figura 6.28), como as conexões dos pilaretes com as

respectivas metades das vigas principais e as ligações entre estas metades o trecho

CAPÍTULO 6 - PROTÓTIPO

148

central (figura 6.29).

Figura 6.28: Seqüência de montagem do conjunto viga principal / pilarete no Campus da

Unicamp. Fonte: V&M / Unicamp, 2005.

Figura 6.29: Montagem viga principal. Fonte: V&M / Unicamp, 2005.

A logística de montagem (figura 6.30) foi elaborada priorizando a segurança, a

qualidade e o prazo determinado.

TERÇA DE EXTREMIDADE TERÇA DE EXTREMIDADE

VIGA PRINCIPAL 3

VIGA PRINCIPAL 1

VIGA PRINCIPAL 2

SENTIDO DA

MONTAGEM

DAS VMJ

RUA

SENTIDO DA

MONTAGEM

DAS VP

SENTIDO DA

MONTAGEM

DAS VMJ

1) Primeira etapa da montagem.

2) Segunda etapa da montagem

Figura 6.30: Sentido de montagem.

CAPÍTULO 6 - PROTÓTIPO

149

A logística de montagem da estrutura foi realizada desta forma devido aos

condicionantes existentes no entorno, como topografia, edificações e passarelas para

pedestres, o que tornava inviável o acesso do caminhão.

As vigas principais 1 e 2 foram então içadas (figura 6.31) e posicionadas sobre as

colunetas já fixadas na fundação.

(a) Içamento da viga principal 1.

(b) Posicionamento da viga principal 1 na Coluneta.

Figura 6.31: Início da primeira etapa da montagem. Fonte: V&M / Unicamp, 2005.

CAPÍTULO 6 - PROTÓTIPO

150

Em seguida, as metades das terças foram unidas e erguidas, conforme figura 6.32.

(a) Início do içamento da terça na primeira etapa

(b) Detalhe da terça sem o

travamento durante a montagem na

primeira etapa.

Figura 6.32: Montagem das terças.

Fonte: V&M / Unicamp, 2005.

O procedimento de montagem foi realizado com o auxílio do caminhão tipo “Munck”,

veículo dotado de guindaste que possibilita alguns serviços de movimentação em mais

de uma direção. A lança alcança nove metros na direção horizontal e onze metros na

direção vertical, com capacidade para seis toneladas no caso de estar totalmente

recolhida e uma tonelada para a situação oposta.

Após o içamento e posicionamento das vigas principais e terças nas duas fases da

montagem, iniciou-se o travamento destas últimas através da fixação das correntes

(figuras 6.33 e 6.34) e a ligação da estrutura com os contraventamentos horizontais

(figura 6.35).

CAPÍTULO 6 - PROTÓTIPO

151

Figura 6.33: Travamento das terças.

Fonte: V&M / Unicamp, 2005.

Figura 6.34: Fixação das correntes.

Fonte: V&M / Unicamp, 2005.

Figura 6.35: Detalhe da montagem do contraventamento.

Fonte: V&M / Unicamp, 2005.

O detalhamento das ligações dos contraventamentos apresentado no item 5.3.4 foi

alterado de forma a melhorar o processo de fabricação devido à quantidade de peças

CAPÍTULO 6 - PROTÓTIPO

152

e complexidade de montagem. Novos detalhamentos estão fase de estudo e serão

incorporados ao projeto do sistema padrão para a análise experimental.

Com os contraventamentos e correntes posicionados e a estrutura estabilizada, são

feitos os ajustes finais nas ligações (figura 6.36).

Figura 6.36: Ajustes finais das ligações das mãos francesas.

Fonte: V&M / Unicamp, 2005.

6.6. ANÁLISE EXPERIMENTAL

A análise numérica foi realizada utilizando-se o programa computacional para as

situações envolvendo ações permanentes, sobrecarga e ações devidas ao vento,

aplicadas como cargas concentradas nos nós das treliças. A análise experimental

consiste da avaliação das tensões nominais críticas provocadas por estas ações nos

banzos e diagonais das vigas principais e das terças, juntamente com os respectivos

deslocamentos.

A análise experimental foi inicialmente planejada para ser realizada em três etapas, a

saber:



etapa: Avaliação das solicitações produzidas pelas ações permanentes e

pela sobrecarga;



etapa: Avaliação das solicitações produzidas pelas ações permanentes e

decorrentes da ação do vento (sucção na cobertura).



etapa: Avaliação das solicitações produzidas pelas ações permanentes, pela

sobrecarga e decorrentes da ação do vento horizontal e de sucção na

cobertura.

CAPÍTULO 6 - PROTÓTIPO

153

A primeira e a segunda etapa do ensaio serão realizadas simulando-se a estrutura da

cobertura do protótipo apoiada em pilares de concreto. Para tal, as mãos francesas

das terças de extremidades serão desconectadas dos pilaretes, bem como o banzo

inferior das vigas principais. A previsão do carregamento será da ordem se 42

toneladas. Na segunda etapa, a estrutura de cobertura será invertida para facilitar a

execução dos ensaios. Cerca de 52 toneladas de cargas serão suspensas na estrutura

em fases pré-determinadas.

Na terceira etapa, a estrutura será erguida e posicionada na sua altura final. A análise

será feita com a estrutura de cobertura apoiada nos pilares metálicos, para avaliação

dos esforços nos pórticos.

CAPÍTULO 7

ENSAIOS

7.1. SUGESTÕES DE APLICAÇÃO DO SISTEMA

Como forma de mostrar as possibilidades de aplicação do sistema tubular V&M,

realizou-se o estudo preliminar de edificações utilizando a estrutura de cobertura em

quatro situações distintas: um ginásio de esportes, o refeitório de uma unidade

escolar, um espaço multiuso e um terminal rodoviário.

A utilização do sistema nestas edificações teve como objetivo a busca por segmentos

de mercado que não estivessem inseridos naqueles que usualmente fazem parte do

imaginário coletivo, como indústrias, hipermercados, centros de distribuição, depósitos

ou fábricas, onde os sistemas pré-fabricados e industrializados já são bem

conhecidos.

7.1.1. Ginásio de esportes

O estudo para o ginásio de esportes foi realizado considerando uma condição real, em

que se faziam necessárias cinco variações evolutivas do programa inicialmente

proposto, de acordo com as possibilidades e porte das localidades em que seriam

implantados. O interessante deste projeto é que o sistema de cobertura V&M pôde ser

utilizado em todas as variações, o que comprova a flexibilidade permitida pela sua

diversidade de combinações das peças.

CAPÍTULO 7 - ENSAIOS

155

Apresenta-se neste item duas versões destes estudos. A primeira, mais simplificada,

possui três módulos iguais de 26x15m, suportados por pilares metálicos tubulares e

dispostos ao longo do seu comprimento. Consta somente da quadra e de uma

pequena área de apoio, e não possui arquibancadas (figuras 7.1 e 7.2).

15000 15000 15000

26000

Área coberta sem fechamento vertical

Área coberta com fechamento vertical

(a) Planta (b) Dimensões e módulos usados

Figura 7.1: Ginásio de esportes tipo 1.

(a) Elevação frontal.

(b) Elevação lateral.

Figura 7.2: Elevações do ginásio de esportes tipo 1.

CAPÍTULO 7 - ENSAIOS

156

O segundo estudo apresentado é relativo ao projeto completo do ginásio. Possui

quatro módulos iguais de 30x15m, também dispostos ao longo do comprimento da

edificação. Consta da quadra, arquibancadas, cantina, vestiários, áreas de apoio e um

espaço destinado a eventos (figuras 7.3 e 7.4).

15000 15000 15000 15000

30000

Área coberta sem fechamento vertical

Área coberta com fechamento vertical

(a) Planta.

(b) Dimensões e módulos usados

Figura 7.3: Ginásio de esportes tipo 5.

(a) Elevação frontal

(b) Elevação lateral.

Figura 7.4: Elevações do ginásio de esportes tipo 5.

CAPÍTULO 7 - ENSAIOS

157

A disposição do sistema de cobertura possibilitou, em todos os casos, uma área de

proteção contra intempéries nas entradas principais da edificação.

7.1.2. Unidade escolar – Refeitório / área de convívio

A opção por se aplicar o sistema de cobertura V&M em uma unidade escolar surgiu da

possibilidade de intercâmbio de experiências e soluções entre dissertações de

mestrado, desenvolvidas durante o mesmo período na UFOP.

HENRIQUES (2005) desenvolveu um modelo de unidade escolar para ensino infantil,

fundamental e médio, utilizando um sistema construtivo bastante flexível em termos de

espaço, funcionamento e qualidade construtiva, direcionado à implantação em

pequenas comunidades, áreas rurais e municípios carentes. O sistema consiste em

dois módulos construtivos individuais, que se repetem em todo o projeto de forma a

simplificar a solução estrutural e a arquitetônica. As possibilidades de agrupamento

destes módulos são variadas e dependem das condições do terreno, da região em que

será implantada e das necessidades da comunidade, entre outros fatores.

Esta flexibilidade também permite a utilização de diversos tipos de sistemas de

cobertura para acolher o ambiente do refeitório, independente da conformação

adotada para os módulos.

Dado o interesse em mostrar a flexibilidade e adaptabilidade do produto industrializado

já mencionado, estudou-se uma possibilidade para a aplicação do sistema de

cobertura da V&M neste ambiente, a partir de um projeto de implantação da unidade

escolar desenvolvida pela autora (figura 7.5 e 7.6). O módulo de cobertura utilizado

possui 20x13m, suportado por perfis metálicos tubulares.

CAPÍTULO 7 - ENSAIOS

158

Figura 7.5: Perspectiva geral da implantação.

(b) Perspectiva do módulo.

(a) Perspectiva do refeitório.

Figura 7.6: Vistas da estrutura.

Por se tratar de uma intervenção, percebe-se nas figuras uma boa interação entre os

dois tipos de sistemas. A cobertura, apesar de possuir elementos estruturais de

maiores dimensões se comparados aos do módulo escolar, não interfere de forma

agressiva na permeabilidade visual do lugar. O sistema estrutural em treliça e o uso do

perfil tubular de seção circular contribuem para tal, bem como o uso de cores claras

para o acabamento da estrutura.

7.1.3. Espaço multiuso

O estudo preliminar deste projeto refere-se a um módulo do sistema de cobertura em

CAPÍTULO 7 - ENSAIOS

159

sua maior dimensão (30x15m), disposto em um espaço qualquer para conferir

proteção e acolhimento às diversas atividades que se queira realizar. A depender do

evento ou localidade, este módulo pode tornar-se fixo ou não, sustentado por pilares

metálicos ou em concreto.

Figura 7.7: Perspectivas espaço multiuso.

A intenção é mostrar que o sistema de cobertura industrializado supre necessidades

CAPÍTULO 7 - ENSAIOS

160

diversificadas e não necessariamente precisa de fechamentos laterais para configurar

o espaço.

O estudo foi realizado para uma área de eventos em um parque ou praça, dotado de

um bar e um teatro de arena. A cobertura é sustentada por pilares em concreto e,

neste caso, optou-se por realizar o fechamento lateral das extremidades da edificação

em função do uso e do lay-out proposto (figura 7.7).

7.1.4. Terminal Rodoviário

O estudo para o terminal rodoviário baseou-se no trabalho de MEYER (1997), em que

foram apresentadas as vantagens e potencialidades do uso do aço nesta categoria de

edificações. O modelo adotado é classificado, segundo o manual de implantação de

terminais rodoviários de passageiros (MITERP), como “G”, com um número médio de

partidas entre 25 e 80.

Trata-se de uma tipologia arquitetônica que, em razão das suas funções específicas,

requer amplos espaços contínuos, destinados às áreas de espera e circulação de

usuários, além das plataformas de embarque e desembarque. Para tal, utilizou-se

cinco módulos de diferentes dimensões (figuras 7.8 e 7.9).

SAGUÃO CENTRAL

EMBARQUE / DESEMBARQUE

ESTACIONAMENTO

SETOR DE APOIO SETOR ADM.

ÁREA PARA MANOBRA

Figura 7.8: Estudo para terminal rodoviário – planta.

Fonte: Adaptado de MEYER, 1997.

CAPÍTULO 7 - ENSAIOS

161

Área coberta sem fechamento

vertical

Área coberta com fechamento

vertical

2400020000 20000

12000 1500015000

Figura 7.9: Dimensões e módulos usados.

Optou-se pelos pilares metálicos e pela utilização de parte da cobertura como

marquise para proteção dos usuários na recepção da edificação (figuras 8.10 a 8.12).

(a) Com a telha.

(b) Sem a telha.

Figura 7.10: Perspectiva geral do terminal rodoviário.

CAPÍTULO 7 - ENSAIOS

162

Figura 7.11: Perspectiva do acesso principal.

(a) Vista Frontal.

(b) Vista posterior.

Figura 7.12: Elevações frontal e posterior do Terminal rodoviário.

CAPÍTULO 8

CONSIDERAÇÕES FINAIS

8.1. COMENTÁRIOS RELATIVOS AO PRESENTE TRABALHO

O conceito de flexibilização dos espaços abordado neste trabalho é definido pela

capacidade da edificação em possibilitar condições de utilização ou circunstâncias

mutáveis, de forma que não seja necessária uma quantidade significativa de recursos

para viabilizá-las. O espaço flexível é aquele que acolhe e possibilita,

satisfatoriamente, a alteração de diferentes funções em diversas formas de

organização ao longo do tempo.

Entretanto, esta flexibilidade estará comprometida a depender da quantidade de

obstáculos

físicos fixos distribuídos no espaço construído. É neste contexto que as

estruturas de cobertura para grandes vãos têm sido utilizadas, como forma de garantir

que a edificação esteja capacitada para o atendimento de diferentes exigências

funcionais. O termo “grandes vãos” poderia ser definido como um espaço qualquer,

isento de obstáculos que impeçam ou dificultem a sua adaptabilidade.

Em função de suas características, um espaço denominado flexível geralmente não é

considerado um espaço otimizado, já que o conceito de otimização pressupõe uma

definição precisa e restrita das necessidades e funções a serem cumpridas pela

edificação. Satisfazer a diferentes condições, como é o caso de sistema flexíveis,

inviabilizaria a exata correspondência entre as funções e desempenhos dos edifícios.

O conceito de otimização pode então, de certa forma, ser relacionado ao conceito de

CAPÍTULO 8 - CONSIDERAÇÕES FINAIS

164

identidade arquitetônica dos edifícios. As edificações denominadas otimizadas, em sua

grande maioria, possuem identidades próprias, fruto das necessidades e condições

específicas que deverão satisfazer.

Através desta analogia e durante o desenvolvimento do trabalho, percebeu-se que a

ausência de otimização dos espaços configurados por estruturas pré-fabricadas para

grandes vãos pode gerar uma certa restrição à aplicação deste tipo de sistema por

parte de alguns arquitetos, principalmente em edificações de caráter não

industriais/comerciais, devido à simplificação e objetividade da forma.

A explicação para este fato pode estar em uma negativa da arquitetura

contemporânea em relação aos conceitos da arquitetura moderna, que preconizava o

espaço livre de ornamentos, a criação e o estudo de espaços abstratos, geométricos e

mínimos. Um segmento desta arquitetura, denominado racionalista, tinha como

característica o propósito social de democratizar o acesso à arquitetura, através da

redução de custos obtida pela simplificação e pela padronização das soluções.

Outra possível justificativa observada para o fato é que, aliada a uma suposta

limitação da criatividade arquitetônica proporcionada por estas estruturas, estaria o

desenvolvimento da industrialização na construção, acompanhado pela utilização

crescente de elementos construtivos pré-fabricados que impõem certo conhecimento

técnico para a especificação.

No entanto, como mencionado no início deste trabalho, as características inerentes às

estruturas de grandes vãos, bem como o processo de produção adotado para a sua

realização não são aplicáveis a qualquer tipologia. É necessário que os projetos

também sejam desenvolvidos segundo uma modulação coordenada com a pré-

fabricação dos elementos construtivos. No caso das estruturas de cobertura, a

aplicação pode ser considerada mais ampla, pois é independente dos fechamentos do

corpo da edificação.

O sistema construtivo atual é baseado nas relações entre os diversos materiais. De

certa forma, as várias possibilidades de associação dos elementos construtivos em um

espaço que permita a livre combinação (flexibilidade), podem determinar as

características individuais de cada edificação de acordo com suas necessidades ou

funções.

Este é um fator que contribui para a especificação destes sistemas em alguns setores

da engenharia das construções como o hoteleiro, shopping centers ou hipermercados,

CAPÍTULO 8 - CONSIDERAÇÕES FINAIS

165

em que a industrialização nas edificações significa redução no prazo de entrega das

obras, menor desperdício de materiais, menor retrabalho, conduzindo a um rápido

retorno dos investimentos aplicados. Percebe-se ainda um interesse crescente destes

segmentos de mercado por sistemas estruturais de cobertura pré-fabricados para

grandes vãos, em que grandes espaços livres de obstáculos se fazem necessários.

Neste contexto, os sistemas de cobertura pré-fabricados e industrializados surgem

como uma opção racional e com qualidade garantida pela padronização dos seus

elementos, de acordo com todos os preceitos determinados pela industrialização. O

conceito de produto de catálogo ou de “prateleira”, pronto para o consumo, facilita a

especificação em projetos pela pequena diversidade de peças produzidas, favorece e

agiliza o processo de fabricação pela padronização das peças e contribui para a

rapidez e simplificação na montagem.

Contudo, a industrialização destes sistemas ainda é pouco desenvolvida no país, o

que torna este mercado pouco competitivo e bastante atraente, se comparado à oferta

de estruturas pré-fabricadas.

O sistema construtivo de cobertura proposto pela V&M do Brasil está em

desenvolvimento para suprir este mercado, atendendo a todos os quesitos levantados

neste trabalho. O contínuo aperfeiçoamento do produto é de extrema importância e

virá através da experiência adquirida nos diversos empreendimentos em que pode ser

utilizado.

O sistema também é um excelente meio de divulgação das características, vantagens

e possibilidades de utilização do perfil tubular, já que se trata de um segmento da

construção civil em ascensão, constituído basicamente por elementos estruturais em

perfil aberto. O próprio conceito de estrutura industrializada favorece o aprimoramento

dos procedimentos que envolvem o perfil tubular, desde o projeto e detalhamento das

ligações até à fabricação e montagem das estruturas.

8.2. SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS

As sugestões para trabalhos futuros concentram-se nos elementos construtivos das

estruturas de cobertura para grandes vãos e suas relações, a saber:



Promover o estudo comparativo dos sistemas similares existentes quanto à

viabilidade econômica, atrelada à eficiência estrutural e à relação vão/peso;

CAPÍTULO 8 - CONSIDERAÇÕES FINAIS

166



Realização de avaliação pós-ocupação em edificações que utilizaram estruturas de

grandes vãos, em termos de estanqueidade das coberturas, conforto térmico e

acústico dos espaços, verificação dos sistemas de coleta pluvial e da

compatibilidade dos carregamentos aplicados à estrutura após o inicio das

atividades com aqueles especificados no cálculo;



Estudo das possibilidades de interface da estrutura com outros tipos de sistema de

vedação na cobertura como as membranas, que possibilitam maior luminância do

espaço coberto reduzindo o consumo de energia durante o dia;



Aprimoramento das ligações parafusadas entre os elementos estruturais, de forma

a reduzir o número de peças necessárias para a montagem da estrutura, tornando

o sistema mais racional e leve;



Desenvolvimento de sistema estrutural e concepção arquitetônica para as

marquises e adendos à estrutura para proteção contra intempéries em

estacionamentos externos, docas ou espaços similares, compatíveis com a

estrutura tubular.

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ANEXO I

QUESTIONÁRIOS

Esta é uma pesquisa acadêmica, de uma dissertação de Mestrado a ser desenvolvida

pela mestranda Flávia Macedo Furtini durante o período de 2004/05 pela Universidade

Federal de Ouro Preto, Minas Gerais. Tem por interesse conhecer o mercado de

estruturas metálicas de coberturas de grande porte e colher dados para um posterior

desenvolvimento de proposta arquitetônica e estrutural para edificações

comerciais/industriais de grandes vãos.

Além destas novas propostas a serem apresentadas, são objetos deste estudo os

conhecimentos do seu mercado, bem como a análise de seus custos e sua

competitividade, apresentando também soluções para as diversas falhas de projeto e

de execução a serem levantadas como parte do escopo do presente trabalho.

As patologias deste tipo de construção são fundamentais para o desenvolvimento

deste estudo e as falhas dos processos construtivos serão objeto de busca intensiva.

PERFIL DO ENTREVISTADO

Empresa

Endereço

Telefone/Fax

Home Page

Nome do entrevistado

Função

E-mail

ANEXO I

175

PÚBLICO ALVO DA PESQUISA

Arquitetos e projetista de Estruturas Metálicas

Cite, em ordem de importância, os 03 (três) principais clientes de estrutura

metálica de cobertura da sua Empresa.

Cliente A

Cliente B

Cliente C

Cite, em ordem de importância, os 03 (três) principais fornecedores/fabricantes

de estrutura metálica:

Fornecedor A

Fornecedor B

Fornecedor C

Melhor serviço Pior serviço 03

Dentre os três fabricantes citados,

deixe claro aquele que na sua

opinião presta os melhores

serviços

e aquele que não presta os

melhores serviços:

O fornecedor/fabricante escolhido por prestar o melhor serviço possui sistema

de estrutura metálica pré-

concebido? Este executa também estrutura metálica

de acordo

com um projeto (arquitetônico e/ou estrutural) desenvolvido por

outras empresas?

Tipo de obra executada em função do projeto Porcentagem

(%)

Obras pré-concebidas

Obras com arquitetura definida

Obras com projeto estrutural definido

As estrut

uras geralmente projetadas por sua empresa são para edificações de

quantos pavimentos?

de pavimentos Porcentagem

(%)

01 pavimento

02 pavimentos

03 pavimentos ou mais

Modulação da estrutura

Quais as modulações comumente

projetadas para a

estrutura

principal dos galpões?

ANEXO I

176

Na escolha da modulação, quais os

requisitos adotados?

Restrições impostas pelos clientes

Lay Out interno

Preservação de grandes vãos

livres

Economia / racionalidade.

Boa relação vão/custo

Limitações devido a

estacionamento no subsolo

Existem restrições impostas pelos

clientes quanto à modulação?

Especifique.

Outros. Quais?

Aspectos de Projetos

Na fase de concepção do projeto,

quais são os fatores que você

considera na escolha do tipo

estrutura a ser empregada?

Qual a importância, no seu

conceito, da estética do produto

que você projeta?

E em relação à funcionalidade?

Existe alguma restrição do mercado

no que diz respeito aos materiais a

serem empregados em obras onde

a est

ética é um fator a ser

explorado?

Características arquitetônicas

Acabamento da estrutura

Esbeltez e leveza

Arquitetura desenvolvida

de forma a

tornar a estrutura viável

Grandes vãos

Em termos arquitetônicos, na sua

opinião, quais são as principais

necessidades que o mercado

busca satisfazer?

Outros. Quais?

Quais são os principais pontos que

sua empresa se preocupa ao

projetar um sistema de cobertura

em estrutura metálica?

ANEXO I

177

Você pode indicar pelo menos três fornecedores de

sua confiança para as

especialidades a seguir?

8.1

Telhas ZIPADAS

8.2

Isolamento térmico para

cobertura

8.3

Calhas, rufos, cumeeiras e

fechamentos

8.4

Elementos zenitais

translúcidos

8.5

Vent

iladores industriais

naturais, lineares.

8.6

Pintura intumescente

8.7

Sistema de Piso (laje)

Comente as soluções adotadas para os sistemas de cobertura metálica

projetados por sua empresa, nos itens a seguir:

Sistema principal de apoio da cobertura metálica

Incidência de projetos com:

Pilar Concreto (%) Pilar Aço (%)

Vantagens

Desvantagens

9.1

Em projetos realizados pela sua

empresa, é comum a utilização

de pilares de concreto pré-

moldado e vigas de cobertura

metálica? Em caso positivo

comente as vantagens e

desvantagens. Em caso

negati

vo, também emita uma

opinião.

Comentários

ANEXO I

178

Em caso de utilização de pilares metálicos para estruturas principais de apoio

da cobert

ura metálica, quais as restrições (por ordem de importância) já

enfrentadas por você? Enumerar abaixo.

Necessidade de proteção contra incêndio

Custo da estrutura metálica em relação ao concreto

Corrosão

Resistência do arquiteto / construtor (falta de informação)

Problemas estéticos

Custo de seguro

Outros

Perfis

conformados

a frio

Perfis

alma

cheia

Seções

treliçadas

Outros

Terça

Viga

secundária

As vigas de

cobertura (tesouras,

terças, vigas

secundárias) em

seus projetos são

normalmente

constituídas de

treliças ou vigas de

alma cheia?

Comente os tipos de

perfis

predominantes.

Viga

principal

Meio Agressivo Meio Não Agressivo

Qual a proteção

contra corrosão

normalmente sua

empresa recomenda

nos projetos de

obras em meio

agressivo e em

situa

ções não

agressivas?

Cargas Valores

(KN/m

)

Para as estruturas

de cobertura, quais

são as cargas com

seus respectivos

valores mais

freqüentemente

adotados (cargas

acidentais e cargas

permanentes)?

Cargas Permanentes

ANEXO I

179

Cargas Acidentais

Em seus projetos,

você solicita esta

especificação das

cargas aos seus

clientes?

Sistemas de Piso

Tipos de Piso (lajes) Porcentagem

(%)

Lajes maciças (moldadas em

loco)

Lajes pré-fabricadas alveolares

Lajes ou painéis pré-

fabricados

maciços

Lajes pré-

fabricadas em

concreto com tijolos cerâmicos

Qual o sistema de piso (laje)

que você usualment

especifica?

Outros tipos. Cite.

O sistema de deck metálico é

especificado? Qual o

fabricante? Em quais

situações?

9.2

Comentários / vantagens /

desvantagens dos sistemas

mais empregados.

Telhas utilizadas

Tipo / fabricante

São zipadas?

Inclinação adotada

Material de constituição da telha

9.3

Citar problemas encontrados na

fase de projeto

9.4

Isolamento térmico ou acústico

ANEXO I

180

Você especifica o material

isolante térmico e/ou acústico nos

seus projetos? Qual o mais

empregado e o fabricante?

Quais motivos levam à escolha

da solução adotada?

Elementos zenitais (iluminação natural)

Os elementos zenitais são

projetados e/ou especificados por

você?

Qual o material translúcido

adotado e o fabricante?

A vedação do sistema

especificado é competente?

Ocorrem vazamentos?

9.5

Comentários / vantagens /

desvantagens.

Plataformas metálicas sobre a cobertura

Você normalmente projeta e/ou

especifica passarelas metálicas

para manutenção e instalação de

equipamentos sobre a cobertura?

Qual a carga adotada para o s

dimensionamento?

9.6

Comente a solução projetada e

suas vantagens e eventuais

problemas ocorridos.

Ventilação natural

São projetados/especificados

ventiladores ou exaustores

naturais?

Qual o tipo, material de

composição e fabricante?

9.7

omente a solução, vantagens e

desvantagens.

Quais são, por ordem de importância, as

desvantagens em se utilizar nos seus projetos

sistemas pré-engenhados:

Sistema de

Cobertura

Sistema

Estrutural

ANEXO I

181

Custo elevado

Demora no fornecimento

Incompatibilidade de projeto

Estanqueidade duvidosa

Histórico de problemas do fornecedor

Acabamento inadequado

Má qualidade do material que compõe o sistema

Complexidade de montagem e inflexibilidade em caso

de interferências

Limitação na absorção de cargas

Atendimento ruim pós-obra

Baixa durabilidade

Demonstrações de incapacidade para planejamento e

elaborações de plano de ação

Histórico de pessoal despreparado para montagem

Falta de segurança na montagem

Comente ca

sos (que não necessariamente contaram

com a sua participação) que levaram grandes

estruturas metálicas ao colapso ou necessitaram de

reforços não previstos para correção de falhas. Caso

seja possível indique as causas do problema e o que

poderia ser feito evitá-lo.

Qual é a mídia que você mais utiliza em suas

atividades?

Existe algum aspecto importante sobre o tema que

não foi abordado nesta pesquisa? Favor comentar e

enumerar.

ANEXO I

182

PÚBLICO ALVO DA PESQUISA

Clientes finais de obras em Estruturas Metálicas

Características da Empresa

Segmento de mercado

Obras padronizadas (OP) -

Centros de operadores

logísticos e grandes

distribuidores, Sh

opping Center

(espaço de lojas e mall),

Atacadistas, Materiais de

construção, Concessionárias de

veículos, Supermercados,

Centros de distribuição ligados

aos varejistas.

Obras especiais (OE) –

Ginásios

Esportivos, Centros de

convenções, Teatros, Parque

de exposições e diversões,

Shopping center (cúpulas/Sky

light), Aeroportos, Igrejas e

Terminais rodoviários.

1.1

Dentre os segmentos a

seguir destacados, qual

identificaria melhor a sua

área de atuação?

Obras industriais (OI) –

Indústrias, Termoelétricas e

Galpões destinados a cargas

especiais e estoque

horizontalizado.

Ano

Expectativa de

crescimento (%)

Índice/indicador

adotado

2005

2006

1.2

Qual é a expect

ativa de

crescimento da sua

empresa e quais os

índices/indicadores

econômicos ou outro

parâmetro você utiliza

nesta previsão?

2007

Ano Área construída (m

)

1999

2000

2001

2002

1.3

Você sabe estimar em m

históric

o de crescimento da

sua Empresa nos últimos

cinco anos?

2003

Quais os tipos de materiais

Tipos de Materiais Porcentagem (%)

ANEXO I

183

Estrutura Metálica

Estrutura em concreto pré-

moldado

são normalmente

empregados nas estruturas

de suas obras?

Estrutura de Concreto

Moldada “in loco”

Modalidade de contrato Porcentagem (%)

Empreitada Global

Administração

Administração custo alvo

1.4

Em suas obras, quais os

tipos de contrato são mais

frequentes?

Preços unitários

1.5

A sua empresa possui

estrutura própria ou

terceiriza o sistema de

Controle de Qualidade de

materiais e serviços?

Você pode indicar pelo menos três profissionais/empresas para as

especialidades a seguir?

Projetistas

Gerenciadores

Fabricantes de Estrutura

Metálica

Construtores

Melhor serviço

Pior serviço

Projetistas

Gerenciadores

Fabricantes

Dentre os três citados no

item 02, deixe claro aqueles

que, em sua opinião,

prestam os melhores

serviços e aquel

es que não

prestam os melhores

serviços:

Construtores

ANEXO I

184

O melhor fabricante de estrutura metálica escolhido (item 03) possui sistema

pré-concebido ou fabricou/montou a

estrutura metálica de acordo com um

projeto (arquitetônico e/ou estrutural) desenvolvido pelos projetistas?

Tipo de obra executada em função do projeto Porcentagem

(%)

Obras pré-concebidas

Obras com arquitetura definida

Obras com projeto estrutural definido

As estruturas geralmente utilizadas por sua empresa são para edificações de

quantos pavimentos?

de pavimentos Porcentagem

(%)

01 pavimento

02 pavimentos

03 pavimentos ou mais

Modulação da estrutura

Quais as modulações

comumente solicitadas /

utilizadas pela sua empresa,

para a estrutura principal de suas

obras?

Fatores

Layout interno

Preservação de grandes vãos livres

Economia / racionalidade.

Boa relação vão / custo

Limitações devido a estacionamento

no subsolo

Na escolha da modulação, quais

são os fatores, em ordem de

importância, mais relevantes?

Outros. Quais?

Aspectos de projeto

Qual a importância, no seu

conceito da identidade visual da

sua Empresa?

A estética é valorizada no se

empreendimento?

ANEXO I

185

E a funcionalidade?

Características arquitetônicas

Acabamento da estrutura

Esbeltez e leveza

Arquitetura dese

nvolvida de

forma a tornar a estrutura viável

e agradável

Grandes Vãos

Em termos arquitetônicos, em sua

opinião, quais são as principais

necessidades que o mercado

busca satisfazer?

Outros

Comente as soluções adotadas para o sistema de cobertura metálica, nos itens

a seguir:

Sistema principal de apoio da cobertura metálica

Incidência de obras com:

Pilar Concreto

(%)

Pilar Aço (%)

Vantagens

Desvantagens

Em suas obras, é comum

a utilização de

pilares de concreto pré-

moldado e vigas

de cobertura metálica? Em caso positivo

comente as vantagens e desvantagens.

Em caso negativo, também emita uma

opinião.

Comentários

A estrutura principal da cobertura era

formada por tesouras, treliças ou vigas de

alma cheia? Comente os tipos de perfis

predominantes.

Existem restrições à utilização de pilares

metálicos? Quais?

Quais são as cargas que você considera

como sendo cargas de utilização

(elementos sustentados pela estrutura

após o término da montagem)?

8.1

Comentários / vantagens / desvantagens

Sistema de piso 8.2

Qual o sistema de piso (laje) mais

utilizado em seus empreendimentos?

Tipos de Piso (lajes) Porcenta

gem %

ANEXO I

186

Lajes maciças

(moldadas em loco)

Lajes pré-

fabricadas

alveolares

Lajes ou painéis pré-

fabricados maciços

Lajes pré-

fabricadas em

concreto com tijolos

cerâmicos

Outros tipos. Cite

O sistema de deck metálico é utilizado?

Qual o fabricante? Em quais situações?

Comentários / vantagens / desvantagens

8.3

Qual o tratamento adotado para

proteção/pintura para estruturas em suas

obras?

Telhas utilizadas

Tipo / fabricante

São zipadas?

Inclinação adotada

Apresentou vedação eficiente?

Apresentou problema de corrosão? Comente

Material de constituição da telha

8.4

Citar problemas encontrados

Isolamento térmico ou acústico

Nas estruturas de cobertura, é com

um a utilização de

material isolante térmico e/ou acústico? Qual é o mais

empregado e fabricante?

8.5

Quais motivos levam à escolha da solução adotada?

Elementos zenitais (iluminação natural)

A sua empresa normalmente têm utilizado sistemas de

ilumi

nação zenital? Qual o material translúcido adotado

e fabricante?

A vedação do sistema zenital empregado é eficiente?

Ocorrem vazamentos?

8.6

Comentários / vantagens / desvantagens deste

sistema.

ANEXO I

187

Passarelas metálicas sobre a cobertura

São utiliz

adas passarelas metálicas sobre a cobertura

com a finalidade de absorver eventual trânsito de

pessoas e instalação de equipamentos em seus

empreendimentos?

Qual a carga adotada para o seu dimensionamento?

8.7

Comente a solução adotada e eventuais problem

ocorridos.

Ventilação natural

São utilizados ventiladores ou exaustores naturais em

suas obras?

Qual o tipo, material de composição e fabricante?

8.8

Comente a solução, vantagens e desvantagens

Indique quais são, em ordem de importância

, os pontos

principais que seriam capazes de convencê-

lo a

adquirir um determinado:

Sistema de

Cobertura

Sistema

Estrutural

Preço competitivo

Agilidade no fornecimento e montagem

Acabamento da estrutura, leveza e esbeltez.

Flexibilidade na absorção de cargas

Capacidade de adequar-se ao projeto arquitetônico

proposto

Durabilidade

Credibilidade do fornecedor

Flexibilidade de montagem

Sistema prático e inteligente

Sistema oferece pouca manutenção

Bom atendimento durante a montagem

Garantia dos serviços executados

Atendimento pós-obra

Experiência da empresa fornecedora

Proposta técnica detalhada

Capacidade de oferecer grandes vãos livres (sem

apoios)

ANEXO I

188

Garantia de estanqueidade

Da mesma forma,

indique, em ordem de importância,

os pontos negativos que fariam você desistir de

adquirir um determinado:

Sistema de

Cobertura

Sistema

Estrutural

Custo elevado

Demora no fornecimento

Incompatibilidade de projeto

Estanqueidade duvidosa

Histórico de problemas do fornecedor

Acabamento inadequado

Má qualidade do material que compõe o sistema

Complexidade de montagem e inflexibilidade em caso

de interferências

Limitação na absorção de cargas

Atendimento ruim pós-obra

Baixa durabilidade

Demonstrações de incapacidade para planejamento e

elaborações de plano de ação

Existiram problemas relativos ao prazo já enfrentados

por você nos casos de utilização de cobertura metálica

(orçamento, fechamento do contrato, proj

eto,

fabricação, montagem) em suas obras?

Comente casos (que não necessariamente contaram

com a sua participação) que levaram grandes

estruturas metálicas ao colapso ou necessitaram de

reforços não previstos para correção de desvios. Caso

seja possíve

l indique as causas do problema e o que

poderia ser feito evitá-lo.

Comente os principais problemas de manutenção das

estruturas metálicas de cobertura.

Qual é a mídia que você mais utiliza em suas

atividades?

Existe algum aspecto importan

te sobre o tema que não

foi abordado nesta pesquisa? Favor comentar e

enumerar.

ANEXO I

189

PÚBLICO ALVO DA PESQUISA

Fabricantes de Estruturas Metálicas

01 Características do processo de fabricação

Ano

Expectativa de crescimento

(%)

Índice/indic

. adotado

2005

2006

1.1

Qual é a expectativa

de crescimento da

sua empresa e

quai

s os

índices/indicadores

econômicos ou

outro parâmetro

você utiliza nesta

previsão?

2007

Tonelagem produzida

Ano da

produção

Estrutura

Cobertura

Área

estrut

. (m

)

Área de

cobertura

)

1999

2000

2001

2002

1.2

Qual é o histórico de

crescimento da sua

Empresa nos

últimos cinco anos,

consid

erando as

tonelagens

produzidas.

2003

Produto Valor (R$)

Estruturas pesadas

Estruturas leves de perfis dobrados

Estruturas de cobertura

1.3

Qual é o preço de

mercado das

estruturas que você

mais

freqüentemente

produz?

Estruturas tubulares

Componentes do Custo Porcentag

em (%)

Aço

Projetos

Mão de obra de fábrica

Mão de obra de montagem

Transporte

Impostos

1.4

Quais são os

componentes do

custo na fabricação

de estruturas em

sua empresa?

Insumos (eletrodos, oxigênio, etc.)

ANEXO I

190

Outros. Quais?

Tipo de serviço

Projeto

Fabricação (todo ou parte da estrutura)

Jateamento e pintura

Montagem

1.5

Você terceiriza

algum serviço na

sua produção? Se

sim especifi

que

quais.

Outros (calhas, rufos, elementos

zenitais, isolamentos, etc)

Modalidade de contrato Porcentagem

(%)

Empreitada Global

Administração

Administração custo alvo

1.6

Nas obras nas quais

sua empresa é

contratada, quais os

tipos

de contrato

são mais

frequentes?

Preços unitários

Segmento de mercado Porcentagem

fabricada (%)

Obras padronizadas (OP) -

Centros de

operadores logísticos e grandes

distribuidores, Shopping Center

(espaço de lojas e mall), atacadistas,

materiais de construçã

Concessionárias de veículos,

Supermercados, Centros de

distribuição ligados aos varejistas.

Obras especiais (OE) –

Ginásios

Esportivos, Centros de convenções,

Teatros, Parques de exposições e

diversões, Shopping center

(cúpulas/Sky light), aeroport

os, igrejas

e terminais rodoviários.

1.7

Dentre os

segmentos a seguir

destacados, qual

seria a sua

porcentagem de

fabricação

cons

iderando a

tonelagem

produzida por

segmento?

Obras industriais (OI) –

Indústrias,

termoelétricas e galpões destinados a

cargas especiais e estoque

horizontalizado.

ANEXO I

191

Segmento de mercado Área

construída(m

)

Obras Padronizadas

Obras Especiais

1.8

Você sabe estimar a

área construída para

cada um dos

segmentos

relacionados na

questão 1.9

(OP,

OE, OI)?

Obras Industriais

Tipos de perfis Porcentagem

(%)

“I” ou “H” soldados

“I” ou “H” laminados

Cantoneiras laminadas

“U” laminados

Tubos de seção quadrada e retangular

Tubos de seção circular

Perfis conformados a frio

1.9

Quais os tipos de

perfis normalmente

empregados na

fabricação das

estruturas?

Outros (especificar)

Dentre os perfis especificados na questão anterior,

cite os que você tem maior

facilidade na fabricação da estrutura e os que têm maior dificuldade

(Especifique os motivos).

Grau de dificuldade Tipo de perfil Motivo da opção

Maiores facilidades

1.10

Maiores dificuldades

Perfil Corte

Ligação

Soldada

Ligação

Parafusada

“I” ou “H” soldados

“I” ou “H”

laminados

Cantoneiras

laminadas

“U” laminados

1.11

Os cortes e ligações na

estruturas apresentam

dificuldades para a sua

empresa?

Tubos de seção

quadrada e

retangular

ANEXO I

192

Tubos de seção

circular

Perfis

conformados a frio

Maior dificuldade Menor dificuldade 1.12

Em relação ao item

anterior, qual seria o tipo

de perfil que

apresentaria a maior e

menor dificuldade,

relativo aos cortes e

ligações?

Maior área construída

Novos Equipamentos

Novas unidades industriais

1.13

Exist

e previsão de

expansão da Fábrica?

Se a resposta for

afirmativa, esta previsão

está voltada para qual

investimento?

Especifique.

Outros. Quais?

1.14

A sua empresa possui

trutura própria ou

terceiriza o sistema de

Controle de Qualidade

de materiais e serviços?

Cite, em ordem de importância, os 03 (três) principais clientes de estrutura

metálica de cobertura da sua Empresa:

Cliente A

Cliente B

Cliente C

A sua empresa fornece prioritariamente estruturas pré-

concebidas ou fabrica

estruturas de acordo com um projeto (arquitetônico e/ou estrutural)

desenvolvido pelo cliente ou pelo seu construtor?

Tipo de obra executada em função do projeto

Porcentagem

(%)

Obras pré-concebidas

Obras com arquitetura definida

Obras com projeto estrutural definido

As estruturas geralmente fabricadas por sua empresa são para edificações de

quantos pavimentos?

de pavimentos Porcentagem

(%)

ANEXO I

193

01 pavimento

02 pavimentos

03 pavimentos ou mais

Modulação da estrutura

Quais as modulações comumente

solicitadas / utilizadas pelos seus

clientes, para a estrutura principal

das obras OP (citadas no item

1.9)?

Na escolha da modulação, na sua

opinião, qual o fato

r mais

importante?

Restrições impostas pelos clientes

Lay Out interno

Preservação de grandes vãos

livres

Economia / racionalidade.

Boa relação vão / custo

mitações devido a

estacionamento no subsolo

Existem restrições impostas pelos

clientes quanto à modulação?

Especifique.

Outros. Quais?

Aspectos de projeto

Qual a importância, no seu

conceito, da estética do produto

que a sua empresa oferece?

E em relação à funcionalidade?

Características arquitetônicas

Acabamento da estrutura

Esbeltez e leveza

Arquitetura desenvolvida de

forma a tornar a estrutura viável

Grandes Vãos

Em termos arquitetônicos, na sua

opinião,

quais são as principais

necessidades que o mercado

busca satisfazer?

Outros. Quais?

ANEXO I

194

Você pode indicar pelo menos três sub-

fornecedores para as especialidades a

seguir?

Telhas Zipadas

Isolamento térmico

para cobertura

Calhas, rufos,

cumeeiras e

fechamentos

Elementos zenitais

translúcidos

Ventiladores

industriais naturais,

lineares.

Pintura

intumescente

Sistema de piso

(laje)

Dentre os sistemas complementares utilizados em suas obras, comente as

principais soluções adotadas nos itens a seguir:

Sistema principal de apoio da cobertura metálica usual

Incidência de obras com:

Pilar

Concreto (%)

Pilar

Aço (%)

Vantagens

Desvantagens

Em obras onde sua empresa é

a fornecedora, é comum a

utilização de pilares de concreto

pré-

moldado e vigas de

cobertura metálica? Em caso

positivo comente as vantagens

e desvantagens. Em caso

negativo, também emita uma

opinião.

Comentários

A estrutura principal da cobertura do seu sistema é formada por

tesouras,

treliças ou vigas de alma cheia? Comente os tipos de perfis predominantes.

8.1

Tipo de estrutura Perfil predominante

Porcentagem

(%)

ANEXO I

195

Tesouras

Treliças planas

Treliças espaciais

Vigas de alma cheia

Em caso de utilização de pil

ares metálicos para estruturas principais de apoio

da cobertura metálica, quais as restrições (por ordem de importância) já

enfrentadas por você? Enumerar abaixo.

Necessidade de proteção contra incêndio

Custo da estrutura metálica em relação ao concreto

Corrosão

Resistência do arquiteto / construtor (falta de informação)

Problemas estéticos

Custo de seguro

Outros

Permanentes Acidentais

Utilização

Existe conhecimento do seu

cliente em relação às cargas

permanentes, acidentais e de

utilidades (elementos

sustentados pela

estrutura após

o término da montagem) que

devem ser utilizadas no

dimensionamento da estrutura?

Cargas Valores

(kN/m

)

Existem cargas freqüentemente

solicitadas, por seus clientes,

em acréscimo às especificadas

pelas normas brasileiras

? Se

afirmativo, favor especificar

quais e se possível os valores.

Sistema de piso

Tipos de Piso (lajes) Porcentagem

Lajes maciças (mold

adas

em loco)

Lajes pré-

fabricadas

alveolares

8.2

Qual o sistema de piso (lajes)

mais requisitado pela sua

Empresa?

Lajes ou painéis pré-

fabricados maciços

ANEXO I

196

Lajes pré-

fabricadas em

concreto com tijolos

cerâmicos

Outros tipos. Cite

O sistema de deck metálico é

utilizado? Qual o fabricante?

Em quais situações?

Comentários / vantagens /

desvantagens

8.3

Qual o tratamento adotado para

proteção contra corrosão em

seu sistema?

Telhas utilizadas

Tipo / fabricante

São zipadas?

Inclinação geralmente adotada

Material de constituição da

telha

8.4

Citar problemas enfrentados

Isolamento térmico ou acústico

Nas estruturas de cobertura, é

comum a utilização de material

isolante térmico e/ou acústico?

Qual é o mais empregado e

fabricante?

8.5

Quais motivos levam à escolha

da solução adotada?

Elementos zenitais (iluminação natural)

A sua empresa, normalmente

têm utilizado sistemas de

iluminação zenital? Qual o

material translúcido adotado e

fabricante?

A vedação do sistema zenital

empregado é eficiente?

Ocorrem vazamentos?

8.6

Come

ntários / vantagens /

desvantagens deste sistema.

ANEXO I

197

Passarelas metálicas de serviço sobre a cobertura

São utilizadas passarelas

metálicas sobre a cobertura

com a finalidade de absorver

eventual trânsito de pessoas e

instalação de equipamentos em

seu sistema?

Qual a carga adotada para o

seu dimensionamento?

8.7

Comente a solução adotada e

eventuais problemas ocorridos.

Ventilação natural

São utilizados ventiladores ou

exaustores naturais em suas

obras?

Qual o tipo, material de

composição e fabricante?

8.8

Comente a solução, vantagens

e desvantagens.

Indique, em ordem de importância, as principais

vantagens e características do seu sistema:

Cobertura Estrutura

Preço competitivo

Agilidade no fornecimento e montagem

Acabamento da estrutura, leveza e esbeltez

Capacidade de absorver cargas

Capacidade de adequar-se ao projeto arquitetônico

proposto

Durabilidade

Credibilidade de sua empresa

Flexibilidade de montagem

Sistema prático e inteligente

Sistema oferece pouca manutenção

Bom atendimento durante a montagem

Garantia dos serviços executados

Atendimento pós-obra

Experiência da sua empresa

ANEXO I

198

Proposta técnica detalhada

Capacidade de oferecer grandes vãos livres (sem

apoios)

Garantia de estanqueidade

Existe alguma tendência em

aperfeiçoar os seus produtos?

Comente os problemas já

enfrentados por você nos casos

de utilização de cobertura

metálica (prazo, orçamento,

fechamento do contrato,

projeto, fabricação, montagem)

Aborde agora os principais

problemas de manutenção das

estruturas metálicas de

cobertura.

Comente casos (que não

necessariamente contaram com

a sua participação) que levaram

,,,,

grandes estruturas metálicas ao

colapso ou necessitaram de

eforços não previstos para

correção de desvios. Caso seja

possível indique as causas do

problema e o que poderia ser

feito evitá-lo.

Qual é a mídia que você mais

utiliza em suas atividades?

Existe algum aspecto

importante sobre o tema que

não f

oi abordado nesta

pesquisa? Favor comentar e

enumerar.

ANEXO I

199

PÚBLICO ALVO DA PESQUISA

Gerenciadores de obras em Estruturas Metálicas

Ano

Expectativa de

crescimento (%)

Índice/indica

dor adotado

2005

2006

Qual é a expectativa de crescimento

da sua empresa e quais os

índices/indicadores econômicos ou

outro parâmetro

você utiliza nesta

previsão?

2007

Faça comentários a respeito de custo das

estruturas metálicas de cobertura. Qual a

sua experiência na análise destes valores?

Qual s

eria o valor específico adequado

(R$/m2)?

Cite, em ordem de importância, os 03 (três) principais fornecedores/fabricantes

de estrutura metálica de cobertura já experimentados em obras sob a sua

gestão:

Fornecedor A

Fornecedor B

Fornecedor C

Melhor serviço Pior Serviço 04

Dentre os três fornecedores citados, deixe

claro aquele que na sua opinião presta os

melhores serviços e aquele que não presta

os melhores serviços:

O melhor fornecedor escolhido possui sistema de estrutura metálica pré-

concebido ou fabricou/montou a estrutura metálica de acordo com um projeto

desenvolvido pelo cliente ou pelo construtor?

Tipo de obra executada em função do projeto

Porcentagem

(%)

Obras pré-concebidas

Obras com arquitetura definida

Obras com projeto estrutural definido

As estruturas geralmente projetadas por sua empresa são para edificações de

quantos pavimentos?

de pavimentos Porcentagem

(%)

01 pavimento

02 pavimentos

03 pavimentos ou mais

ANEXO I

200

Modulação da estrutura

Quai

s as modulações comumente

projetadas para a estrutura principal

dos galpões?

Na escolha da modulação, quais os

requisitos adotados?

Restrições impostas pelos clientes

Lay Out interno

Preservação de grandes vãos

livres

Economia / racionalidade.

Boa relação vão/custo

Limitações devido a

estacionamento no subsolo

Existem restrições impostas pelos

clientes quanto à modulação?

Especifique.

Outros. Quais?

08 Você pode indicar pelo menos três fornecedores para as especialidades a

seguir? Caso haja necessidade, pesquise junto a pessoas que já utilizaram

8.1

Telhas ZIPADAS

8.2

Isolamento térmico para cobertura

8.3

Calhas, rufos, cumeeiras e

fechamentos

8.4

Elementos zenitais translúcidos

8.5

Ventiladores industriais naturais,

lineares.

8.6

Pintura intumescente

ANEXO I

201

8.7

Sistema de piso

Para o melhor fornecedor citado na questão anterior, comente as soluções

adotadas para o sistema de cobertura metálica, nos itens a seguir:

Sistema principal de apoio da cobertura metálica

Incidência de obras com:

Pilar Concreto (%) Pilar Aço (%)

Vantagens

Desvantagens

Em obras

gerenciadas pela sua

empresa, é comum a

utilização de pilares

de concreto pré-

moldado e vigas de

cobertura metálica?

Em caso positivo

comente

vantagens e

desvantagens. Em

caso negativo,

também emita uma

opinião.

Comentários

Perfis

conformados

a frio

Perfis

alma

cheia

Seções

treliçadas

Outros

Terça

Viga

secundária

A estrutura principal

da cobertura é

formada po

r tesouras,

treliças ou vigas de

alma cheia? Comente

os tipos de perfis

predominantes.

Vigas

principais

Em caso de utilização de p

ilares metálicos para estruturas principais de apoio

da cobertura metálica, quais as restrições (por ordem de importância) já

enfrentadas por você? Enumerar abaixo.

Necessidade de proteção contra incêndio

Custo da estrutura metálica em relação ao concreto

Corrosão

Resistência do arquiteto / construtor (falta de informação)

Problemas estéticos

Custo de seguro

Qual o tratamento adotado para proteção contra corrosão?

4.1

Existe uma capacidade de carga da

cobertura especificada (cargas

Cargas Valores

KN/m

ANEXO I

202

Cargas

permanentes

aciden

tais e cargas permanentes)?

Caso não se lembre deste detalhe,

estimar os valores.

Cargas

Acidentais

Comentários / vantagens /

desvantagens

Sistemas de Piso

Tipos de Piso (lajes) Porcentagem

(%)

Lajes maciças (moldadas

em loco)

Lajes pré-

fabricadas

alveolares

Lajes ou painéis pré-

fabricados maciços

Lajes pré-

fabricadas em

concreto com tijolos

cerâmicos

Qual o sistema de piso (laje)

mais requisitado nas obras que

a sua empresa gerencia?

Outros tipos. Cite.

O sistema de deck metálico é

utilizado? Qual o fabricante? Em

quais situações?

4.2

Comentários / vantagens /

desvantagens dos sistemas

mais empregados.

Telhas utilizadas

Tipo / fabricante

São zipadas?

Inclinação adotada

Apresentou vedação eficiente?

Apresentou problema de corrosão?

Comente

4.3

Material de constituição da telha

ANEXO I

203

Citar problemas encontrados

Isolamento térmico ou acústico

É utilizado mat

erial isolante térmico

e/ou acústico?

4.4

Comentar a solução adotada e

fabricante

Elementos zenitais (iluminação natural)

São utilizados?

Qual o material translúcido adotado?

A vedação é competente?

Ocorreram vazamentos?

4.5

Comentários / vanta

gens /

desvantagens.

Plataformas metálicas sobre a cobertura

São utilizadas passarelas metálicas

sobre a cobertura com a finalidade

de absorver eventual trânsito de

pessoas e instalação de

equipamentos?

4.6

Comente a solução adotada e

eventuais problemas ocorridos.

Ventilação natural

São utilizados ventiladores ou

exaustores naturais?

Qual o tipo e material de

composição?

4.7

Comente a solução, vantagens e

desvantagens

Como contratante de sistemas de cobertura, indique quais os pontos

principais

que você observa na escolha de determinado produto.

Da mesma forma indique os pontos negativos que fariam você a desistir de

adquirir um determinado sistema de estrutura metálica.

ANEXO I

204

Comente casos (que não

necessariamente contara

m com a sua

participação) que levaram grandes

estruturas metálicas ao colapso ou

necessitaram de reforços não previstos

para correção de falhas estruturais. Caso

seja possível indique as causas do

problema e o que poderia ser feito evitá-

lo.

08 Comente o

s problemas já enfrentados por

você nos casos de utilização de cobertura

metálica (prazo, orçamento, fechamento

do contrato, projeto, fabricação,

montagem)

Aborde agora os principais problemas de

manutenção das estruturas metálicas de

cobertura.

Qual é a mídia que você mais utiliza em

suas atividades?

Existe algum aspecto importante sobre o

tema que não foi abordado nesta

pesquisa? Favor comentar e enumerar.

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