Tabelas de dimensionamento

Tabelas de dimensionamento

(Parte 1 de 15)

TABELAS DE DIMENSIONAMENTO ESTRUTURAL (1)

1 APRESENTAÇÃO

O presente documento apresenta alguns detalhes de construção e as tabelas mais importantes para o dimensionamento prático da estrutura metálica de edificações residenciais com até 2 pavimentos, projetadas segundo os conceitos do “steel framing” em perfis formados a frio de aço zincado. Para isto, foi considerado como base principal o documento Prescriptive Method For Residencial Cold-Formed Steel Framing – North American Steel Framing Alliance (NASFA) [1], publicado em 2000.

O método apresentado padroniza os perfis U enrijecidos (Ue) para as barras estruturais e U simples (U) para as guias.

Os aços utilizados na fabricação dos perfis devem ser obtidos através do processo de imersão a quente ou por eletrodeposição, podendo ser do tipo revestidos com zinco ou liga alumínio-zinco, e portanto, resistentes à corrosão atmosférica. Para o limite de escoamento dos aços foram considerados os valores de 230 MPa e 345 MPa, tendo as chapas espessuras de 0,95mm a 2,46mm.

O sistema “steel framing” também é empregado em edificações com mais de dois pavimentos. No entanto, nestes casos, o dimensionamento deve ser realizado empregando-se as normas brasileiras específicas para os perfis formados a frio, por profissional de comprovada competência e que tenha os conhecimentos necessários ao projeto de estruturas em perfis leves de aço revestidos.

2 CONCEITUAÇÃO

Os perfis formados a frio estão sendo amplamente adotados nas construções metálicas brasileiras, sendo tradicionalmente empregados como barras de estruturas treliçadas de coberturas, tal como em edifícios industriais, postos de gasolina, etc. Só recentemente estão sendo empregados em novas soluções para construções residenciais. Para isto, algumas siderúrgicas e fabricantes de estruturas têm-se encorajado em desenvolverem novos conceitos de soluções construtivas simples e de custo relativamente baixo, podendo ser aplicados também em larga escala em programas habitacionais de interesse social.

Estruturas / Escola de Engenharia / UFMG - Belo Horizonte, MG, Brasil

Documento elaborado pelo Prof. Dr. Francisco Carlos Rodrigues, do Departamento de Engenharia de 0xx31-32381044. francisco@dees.ufmg.

Embora a tecnologia para construções rápidas e de custo economicamente viável não seja muito complexa e insinua em soluções de projetos estruturais simples, a escolha de materiais apropriados e técnicas de construção é talvez o ponto central para a definição de tecnologia aplicada.

As edificações residenciais constituem um campo muito importante para aplicações dos sistemas construtivos em perfis formados a frio. Nestes sistemas não podemos considerar soluções técnicas muito sofisticadas mas tão simples quanto possível, permitindo construções rápidas e freqüentemente admitindo o emprego de trabalhadores locais orientados tecnicamente.

O sistema construtivo “steel framing” tem uma concepção racional, para fabricação e montagem industrializada e em grande escala, quase todo a seco, onde os perfis formados a frio, em chapa de aço zincado de bitola leve, são utilizados para a composição das paredes (estruturais ou não), vigas de piso e vigas secundárias, servindo ainda apenas como forma-laje em pisos de concreto armado ou como armadura positiva nas lajes mistas com forma de aço incorporada (“steel decks”). Estes perfis são também empregados nas estruturas dos telhados.

As vedações e o sistema de acabamento utilizam um método que combina uma alta capacidade isolante com uma aparência atraente, com o emprego de variadas soluções construtivas, entre elas: i) tela expandida de aço zincado com argamassa projetada, para paredes internas e externas; i) chapa de OSB (Oriented Strand Board) com barreira de vapor e tela de poliester aplicadas sobre a mesma, e revestida com argamassa projetada, para paredes internas e externas; i) placa cimentícia revestida com argamassa projetada ou outros revestimentos convencionais de cobertura, para paredes internas e externas.

A estrutura de aço fica então encapsulada e protegida dentro das paredes.

Este sistema construtivo destinado às edificações residenciais de alta qualidade com estrutura metálica ilustra o fato de que o aço é uma alternativa viável em relação às estruturas executadas com outros materiais e que a construção metálica não significa formas totalmente novas de construção. As construções podem ser projetadas para substituir as vedações em alvenaria e as formas dos pisos por aço, peça por peça, incluindo as treliças do telhado. As estruturas das paredes são pré-fabricadas em painéis, podendo ser enviadas para o local da construção já montadas.

Os perfis utilizados e as formas-laje podem ser fabricados em equipamentos simples ou especiais, com controle numérico, que permitam a furação, a perfilagem e o corte automatizados, em escala de produção industrial.

3 DEFINIÇÕES

A seguir, são apresentadas as principais definições para auxiliar o projetista nas etapas da concepção e do dimensionamento do sistema estrutural.

A menos de alguma ressalva, todas as figuras apresentadas no texto foram adaptadas da referência [2] – Low-Rise Residential Construction – Details, publicada pela NASFA em 2000.

A Figura 3.1 apresenta um esquema típico e geral de uma residência em sistema steel framing e a Figura 3.2 apresenta o esquema particularizado para o documento da CAIXA.

Figura 3.1 – Esquema típico de uma residência em steel framing (caso geral) [2].

De acordo com a Figura 3.2 - para o documento da CAIXA, a idéia central do sistema é combinar os produtos em aço resistente a corrosão com os materiais de construção atualmente disponíveis no mercado nacional, como os painéis de gesso acartonado, as placas cimentícias, a argamassa projetada sobre tela expandida de aço zincado ou chapa de OSB com barreira de vapor e tela de poliéster aplicadas sobre a mesma e revestida com argamassa projetada. Para os pisos dos pavimentos superiores e cobertura podem ser empregadas as lajes pré-moldadas de concreto ou lajes em steel decks. Para a cobertura deverá ser considerada apenas a utilização de telhas cerâmicas, de concreto, metálicas ou de cimento reforçado por fios sintéticos.

Para as barras metálicas, estruturais ou não, são adotados os perfis U ou Ue, sendo as ligações executadas por meio de parafusos e porcas, parafusos autoatarrachantes e outros conectores especiais.

Figura 3.2 – Esquema típico de uma residência em steel framing, particularizado para o documento da CAIXA [2].

A Figura 3.3 apresenta a nomenclatura e as dimensões dos perfis U e Ue e a Figura 3.4 apresenta novamente estes perfis e também o perfil cartola, considerando-se a nomenclatura da NBR 6355 - Perfis Estruturais, de Aço, Formados a Frio – Padronização, cujo projeto de norma se encontra em votação nacional na Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT).

Figura 3.3 – Dimensões dos elementos componentes dos perfis U enrijecdido (Ue) e U simples.

U simples U enrijecido Cartola
(Guia)(Montante e Terças) (Ripas)

Figura 3.4 - Perfis típicos para uso em Steel Framing: U simples, U enrijecido e cartola (nomenclatura conforme a NBR 6355)

3.1 Guias

As guias são usadas na horizontal para formar a base e o topo dos montantes. São também utilizadas - combinadas ou não com as fitas - para o travamento de vigas e montantes, e montagem das vergas (Figura 3.5).

Figura 3.5 – Esquema apresentando guia, montante e viga.

Tanto para as guias das paredes internas quanto para as guias das paredes externas, o dimensionamento é realizado para as solicitações de compressão. Para a ligação de painéis (entre pisos), deve-se considerar para o dimensionamento a seção transversal constituída por dois perfis U simples ligados pela alma. Para a ligação do painel à fundação, deve-se considerar para o dimensionamento a seção transversal constituída por um perfil U simples

3.2 Montantes

Os montantes (Figura 3.5) podem ser simples ou compostos, são constituídos por perfis Ue com as dimensões apresentadas nas tabelas de dimensionamento e devem apresentar espaçamento mínimo entre si de 400m e máximo de 600 m.

Os montantes das paredes internas são dimensionados à flexo-compressão e à tração atuando isoladamente. Os montantes das paredes externas são dimensionados à flexocompressão e à flexo-tração.

3.3 Vigas

As vigas apresentam espaçamento entre si em função dos espaçamentos entre os montantes, conforme mostram as figuras 1 e 5.

As vigas de piso são dimensionadas à flexão, ao cortante e à combinação cortantemomento fletor (para as vigas contínuas).

Para impedir a flambagem lateral com torção, as vigas devem ser lateralmente travadas duas a duas por meio de perfis Ue colocados em cada terço do vão, conforme ilustra a Figura 3.6.

Figura 3.6 – Travamento lateral de vigas [2]. 3.4 Barras diagonais

Quando necessário o seu emprego, as diagonais em fitas (barras chatas) trabalham somente à tração e devem receber protensão durante sua instalação.

3.5 - Vergas

As vergas podem ser constituídas conforme mostra a Figura 3.7 ou por dois perfis Ue ligados pela alma através de parafusos autobrocantes espaçados a cada 600 m, com

o mínimo de 2 autobrocantes por seção

As vergas são dimensionadas à flexão; ao cortante; ao enrugamento da alma; à combinação cortante-momento fletor e ao enrugamento da alma-momento fletor.

Figura 8 – Vista geral das vergas (emcabeçamento de aberturas) [2].

4 NORMAS E DOCUMENTOS CONSULTADOS

1. NASFA - Prescriptive Method for Residential Cold-Formed Steel Framing. North American Steel Framing Alliance, October 2000.

2. NASFA – Low-Rise Residential Construction - Details. North American Steel Framing Alliance, March 2000.

3. ABNT - NBR 6355: Perfis Estruturais, de Aço, Formados a Frio – Padronização. Associação Brasileira de Normas Técnicas, 2003.

4. AISI – Specification for the Design of Col-Formed Steel Structural Members. American Iron and Steel Institute, 1996.

5. ABNT - NBR 14762: Dimensionamento de estruturas de aço constituídas por perfis formados a frio – Procedimento. Associação Brasileira de Normas Técnicas, 2001.

(Parte 1 de 15)

Comentários