referencial teorico

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1. REFERENCIAL TEÓRICO 1.1. Estruturas Pré-fabricadas A partir da Revolução Industrial, com a descoberta de materiais - como o ferro fundido e o vidro, que vieram a dar origem ao aço e o concreto armado alguns anos depois – os sistemas construtivos que até então eram basicamente artesanais, sofreram uma grande mudança, por possibilitarem a utilização de novas técnicas e ferramentas que resultaram em uma maior produtividade no canteiro de obras. (OLIVEIRA, 2012) “A pré-fabricação é uma ferramenta extremamente eficiente para proporcionar um incremento aos níveis de industrialização dos processos de produção, se adotada dentro de uma visão sistêmica da construção de um edifício, em que a racionalização seja parte fundamental deste processo.” (SABATINI1998 apud STEUERNAGEL 2008) Segundo o NBR 9062 (2001), um elemento pré-fabricado é elemento executado industrialmente fora do local de utilização definitiva na estrutura, mesmo em canteiros de obras temporários. Após a segunda Gerra Mundial, o mundo passou por um período onde “Havia um enorme déficit habitacional, falta de materiais de construção e mão-de-obra especializada, além de poucos recursos financeiros disponíveis.” (OLIVEIRA, 2012). Desta forma, a ideia de industrialização do canteiro de obra, surgiu como uma forma de resolver os problemas que estavam sendo enfrentados na época. Para PIGOZZO (2005 apud REVEL 1973), a pré-fabricação é um termo muito antigo, pois desde a antiguidade os muros

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Page 1: referencial teorico

1. REFERENCIAL TEÓRICO

1.1. Estruturas Pré-fabricadas

A partir da Revolução Industrial, com a descoberta de materiais - como

o ferro fundido e o vidro, que vieram a dar origem ao aço e o concreto armado

alguns anos depois – os sistemas construtivos que até então eram

basicamente artesanais, sofreram uma grande mudança, por possibilitarem a

utilização de novas técnicas e ferramentas que resultaram em uma maior

produtividade no canteiro de obras. (OLIVEIRA, 2012)

“A pré-fabricação é uma ferramenta extremamente eficiente para proporcionar um incremento aos níveis de industrialização dos processos de produção, se adotada dentro de uma visão sistêmica da construção de um edifício, em que a racionalização seja parte fundamental deste processo.” (SABATINI1998 apud STEUERNAGEL 2008)

Segundo o NBR 9062 (2001), um elemento pré-fabricado é elemento

executado industrialmente fora do local de utilização definitiva na estrutura,

mesmo em canteiros de obras temporários.

Após a segunda Gerra Mundial, o mundo passou por um período onde

“Havia um enorme déficit habitacional, falta de materiais de construção e mão-

de-obra especializada, além de poucos recursos financeiros disponíveis.”

(OLIVEIRA, 2012). Desta forma, a ideia de industrialização do canteiro de obra,

surgiu como uma forma de resolver os problemas que estavam sendo

enfrentados na época.

Para PIGOZZO (2005 apud REVEL 1973), a pré-fabricação é um termo

muito antigo, pois desde a antiguidade os muros eram formados de tijolos feitos

a partir de paralelepípedos de argila, porem somente recentemente, após a

segunda guerra mundial, passou a ser usado de forma corriqueira.

No Brasil, a utilização de elementos pré-fabricados somente ocorreu

porque algumas empresas buscavam redução de custos com velocidade

acelerada, que poderia ser conseguida com a industrialização dos processos

construtivos utilizados até então. (Associação Brasileira da Construção

Industrializada – ABCI, 1980 apud MOURA, 2006)

“O emprego crescente de componentes industrializados, como os

painéis de vedação, os chamados painéis arquitetônicos – que vão do

painel de concreto celular aos painéis pré-moldados de concreto –

Barbara, 17/11/14,
A evolução dos sistemas construtivos tem um grande salto a partir da Revolução Industrial no final do século XVIII. Antes disso, a construção civil se baseava apenas em técnicas manuais e artesanais, extremamente imprecisas e tratadas caso a caso.Durante os séculos XVIII e XIX surgiram no mercado novos materiais como o ferro fundido, o vidro e posteriormente o aço e o concreto armado, incorporados aos já tradicionais como a pedra, tijolo cerâmico e madeira. Além disso, houve o desenvolvimento de novas ferramentas construtivas, que passaram a realizar as tarefas antes feitas pelo homem, trazendo maior produtividade ao canteiro de obras.
Barbara, 17/11/14,
Barbara, 16/11/14,
Segundo Revel (1973), a pré-fabricação em seu sentido mais geral se aplica a toda fabricação de elementos de construção civil em indústrias, a partir de matérias primas e semi-produtos cuidadosamente escolhidos e utilizados, sendo em seguida estes elementos transportados à obra onde ocorre a montagem da edificação. Assim, segundo Revel (1973), este enunciado induz a pensar que a pré-fabricação é de uso muito antigo, remontando a mais alta antiguidade, pois nos tempos mais remotos os homens já sabiam fazer paralelepípedos de argila para obter tijolos, utilizados em seguida na construção de muros. Desta forma, nota-se que não se trata de um termo novo, porém seu uso corriqueiro é relativamente recente, pois passa a ser muito empregado nos anos que seguem a segunda guerra mundial.
Barbara, 17/11/14,
Após a Segunda Guerra Mundial, alguns fatores criaram oportunidades para a aplicação dos conceitos de industrialização já desenvolvidos anteriormente. Havia um enorme déficit habitacional, falta de materiais de construção e mão-de-obra especializada, além de poucos recursos financeiros disponíveis. Por meio de modificações realizadas dentro do canteiro de obras e de profissionais dispostos a trabalhar com esses novos sistemas, foi possível implementar um grande número de moradias com qualidade superior àquelas realizadas anteriormente.
Page 2: referencial teorico

bem como os banheiros prontos, solução tecnológica que emprega

placas pré-moldadas de argamassa armada ou do tipo dry wall,

constituem não só uma opção direcionada para as soluções com

estruturas metálicas mas devem também ser vistas de uma forma

mais ampla, pois evidenciam mudanças de mentalidade em relação à

construção civil no País.” (Dias, 2002)

1.2. Aço na construção civil

“Não se sabe exatamente quando começou na humanidade o uso dos

metais.” (Dias, 2002). Porem para Bellei (2004) acredita-se que o ferro já era

obtido à aproximadamente 6 mil anos a.C., em civilizações como as do Egito,

Babilônia e Índia, como adornos nas construções ou para fins militares por ser

considerado um material nobre, devido a sua raridade.

A partir do século XIX, com a revolução industrial, países mais

desenvolvidos como Inglaterra, França e Alemanha, passaram a utilizar o ferro

com mais frequência, paralelamente a isso houve um desenvolvimento nos

processos de elaboração e conformação deste metal. (Bellei et al.,2004)

O uso do ferro na construção civil ganhou destaque a partir de 1779,

quando foi construída a ponte sobre o rio Seven em Coalbrookdale na

Inglaterra, sendo a primeira obra inteiramente em ferro, formado por um vão

simples de 42 m em arco, e ainda existe. (Figura 1) (Bellei et al.,2004)

Figura 1-ponte sobre o rio Seven em Coalbrookdale, na InglaterraFonte: História da arquitetura moderna

Barbara, 26/11/14,
Barbara, 26/11/14,
Barbara, 26/11/14,
Barbara, 26/11/14,
Dias, Aço e arquitetura
Page 3: referencial teorico

Figura 2 - Palácio de cristal em LondresFonte: http://arquitetandonanet.blogspot.com.br/2010/09/palacio-de-cristal-londres-inglaterra.html

A partir deste momento, a estrutura metálica passou a ser usada para a

substituição de edificação em madeira, principalmente devido a sua maior

resistência ao fogo. Como a técnica do uso do ferro não era conhecida, as

construções, com este metal, apenas repetiam o sistema construtivo utilizado

para a execução de construções em madeira. Um exemplo disto, foi a

substituição da cúpula da Bolsa de Comércio de Paris, construída em 1760 em

madeira, por uma estrutura de ferro fundido que repetia o desenho das peças

originais após um incêndio em 1802. (Bandeira, 2008)

Em 1851, a construção do Palácio de Cristal em Londres (figura 2) deu

início a era dos grandes edifícios em estruturas metálicas, porem somente em

1872, Jules Saulnier, construiu um edifício de múltiplos andares com todas as

características de uma estrutura metálica, a fábrica de chocolates Noisiel-Sur-

Name, em Paris. (Bellei et al.,2004)

Durante este Período, os Estados Unidos, devido as necessidades

ligadas à indústria e ao comercio, desenvolveram uma arquitetura americana

própria baseada na construção metálica, devido a utilização em larga escala de

materiais como o ferro, o aço e o vidro.

Em 1871, devido a um incêndio em Chicago, a reconstrução da cidade

se deu pela utilização de um “esqueleto metálico” em edifícios de múltiplos

andares que, até então, era pouco utilizado. (Bandeira, 2008)

Willian Le Baron Jenney considerado um dos principais construtores de

Chicago, abriu seu escritório na cidade em 1868 onde fundou e liderou o

Barbara, 26/11/14,
Em 1871, a cidade de Chicago é incendiada e sua reconstrução é marcada com a utilização da estrutura metálica de uma maneira ainda pouco usada: “o esqueleto metálico” em edifícios de andares múltiplos.
Barbara, 26/11/14,
Nos Estados Unidos, onde se desenvolveu uma forte sociedade capitalista, surgiu, a partir da segunda metade do século XIX, uma arquitetura e engenharia que também utilizava a construção metálica. Assim como na Europa, os novos programas arquitetônicos se basearam em necessidades ligadas à indústria e ao comércio. O ferro, o aço e o vidro foram muito utilizados e acabaram por desenvolver uma arquitetura americana própria.
Barbara, 26/11/14,
Barbara, 26/11/14,
A partir deste momento, a utilização da estrutura metálica passa a ser estendida a outros tipos de construções. Edificações em madeira, como moinhos e tecelagens, e até mesmo coberturas em forma de cúpulas são substituídas pela estrutura de ferro. O material passa a ser considerado como uma alternativa para alcançar uma maior resistência ao fogo. No início, como a técnica da construção em aço não era muito desenvolvida, a maioria das construções executadas repetia o sistema estrutural utilizado em madeira, e as peças eram revestidas com alvenaria de pedras e tijolos. Um exemplo foi a substituição da cúpula de madeira da Bolsa de Comércio de Paris, construída em 1760. No ano de 1802, ela foi consumida por um incêndio, e a sua reposição deveria ser feita por um material à prova de fogo. O uso de tijolos foi descartado, pois a cúpula não suportaria seu peso próprio. O ferro fundido foi a opção adotada, utilizando-se uma estrutura que repetia o desenho das peças originais. Aos poucos, o uso do ferro na construção civil se transforma com os progressos industriais que permitiram sua produção em grande escala e estendeu sua possibilidade de aplicação. (Adriana Almeida de Castro Bandeira)
Page 4: referencial teorico

Figura 3-Home Insurance BuildingFonte: http://www.chicagoarchitecture.info/Building/3168/The-Home-Insurance-Building.php

movimento denominado “Escola de Chicago”, e em 1879, no Leiter Building 1,

provou suas teorias sobre a estrutura de ferro. (Bellei et al.,2004)

Devido a estes fatos, Jenney é considerado como um dos precursores

do uso do aço nas edificações nos Estados Unidos.

O princípio de sustentar todo o edifício sobre uma rede metálica equilibrada com precisão, solidificada e protegida contra incêndio, deve-se a Willian Le Baron Jenney. Ninguém o precedeu nisso, e a ele cabe todo o mérito que deriva da proeza de engenharia que foi o primeiro a executar. (BENEVOLO, 1989 apud Bandeira, 2008)

Em 1885, Jenney projetou o Home Insurance Building (figura 3) – com

55 metros de altura, e considerado o primeiro arranha-céu do mundo

(http://www.history.com/topics/home-insurance-building) - que apresentou pela

primeira vez um sistema estrutural totalmente diferenciado. O peso das

paredes era transferido diretamente para um vigamento de ferro e para as

colunas que eram embutidas nas paredes, que passaram a servir de

fechamento para os vãos. (Bellei et al.,2004)

O fim do movimento da Escola de Chicago, ocorreu em 1893, quando a

burguesia da época passou a preferir um conceito neoclássico ao que estavam

sendo desenvolvidos. No entanto, a verticalização e a padronização e

industrialização dos processos construtivos, adotados neste período,

predominam na arquitetura americana, até os dias atuais. (Bandeira, 2008)

Barbara, 26/11/14,
Em 1893, o projeto para a Feira Mundial de Chicago, feito por Louis Sullivam, foi rejeitado, sendo aprovado um projeto que retomava o conceito neoclássico, mais aceito pela burguesia da época, marcando o fim do movimento da Escola de Chicago. No entanto, a arquitetura americana prossegue até os dias atuais com uma constante verticalização e a valorização da padronização e da industrialização dos processos construtivos.
Barbara, 26/11/14,
Barbara, 26/11/14,
Page 5: referencial teorico

1.2.1. Construção em Aço no Brasil

Diferentemente do que ocorre em países como Japão e Estados

Unidos, que buscam a sustentabilidade a partir da integração entre as técnicas

tradicionais e tendências inovadoras. No Brasil a implantação de técnicas

diferenciadas ocorre de forma desorganizada e sem planejamento prévio.

(Souza 2010 apud Henriques, 2005)

A arquitetura metálica no Brasil, se desenvolveu após a segunda

metade do século XIX, quando a burguesia emergente estava mais interessada

a trazer produtos vindos da Europa do que os desenvolvidos no país. Desta

forma, pode-se dizer que os primeiros edifícios com estruturas em ferro no

pais, foram inteiramente importados de países europeus. (Bandeira, 2008)

Seus edifícios [...] vinham completos e podiam ser montados facilmente. Os componentes modulados, em ferro fundido, formavam a estrutura que era montada com a ajuda de uns poucos parafusos. Frisos e acabamentos ornamentais eram acrescentados ao gosto do usuário, para criar instantaneamente um estilo. (COSTA, 2001 apud Bandeira, 2008)

Um exemplo deste período, é a Estação da Luz (figura 4), ainda

existente em São Paulo, que foi inspirada nas estações londrinas. (Bandeira,

2008)

Figura 4- Estação da Luz em São PauloFonte: Bandeira, 2008

Durante a Primeira Guerra Mundial, os metais eram usados para fins

militares, desta forma, dificultando a importação de ferro e aço para a

construção no Brasil. Com o aumento da demanda por estes materiais, o setor

Barbara, 26/11/14,
A partir da segunda metade do século XIX, a burguesia emergente, enriquecida pelo cultivo do café (na região sudeste) e da borracha (na região norte) e pelo desenvolvimento do comércio, voltava-se para o consumo dos produtos europeus. Edifícios inteiros são comprados, desde teatros, mercados até estações ferroviárias.Desta forma, a arquitetura metálica no país se inicia através da importação de estruturas, principalmente em ferro fundido, de países europeus. Essa arquitetura marcou uma época e muitos exemplares ainda podem ser vistos em algumas cidades brasileiras: o Teatro José de Alencar, em Fortaleza, (Figura 50), o Mercado Municipal de Manaus, o Palácio de Cristal em Petrópolis (Figura 51), etc.São Paulo também foi uma das cidades que mais importou edifícios europeus. Um exemplo ainda existente é a Estação da Luz (Figura 23), que adotou um partido semelhante às estações londrinas. Sua construção é atribuída a várias empresas, e a estrutura de ferro não dispensa acréscimos decorativos muito utilizados na época.
Barbara, 26/11/14,
Segundo Henriques (2005), no Brasil, diferentemente do Japão e dos Estados Unidos, onde a integração entre técnicas tradicionais de construção e comercialização industrializada ocorre como uma tendência inovadora buscando a sustentabilidade percebe-se uma adaptação feita sem planejamento prévio. Por outro lado, a implantação de uma forma sistematizada e programada tende a se consolidar pouco a pouco, mostrando-se como uma forma alternativa de grande potencial para o desenvolvimento dos processos construtivos em obras comercias e 41 habitações populares, onde a estrutura metálica com fechamento em alvenaria convencional surge como opção construtiva.MELQUIZEDECK RIBEIRO DE SOUZA
Page 6: referencial teorico

Figura 6-Casa do Comércio – Salvador (1987)Fonte: MELQUIZEDECK, 2010

siderúrgico no país começa a se desenvolver. Assim, na década de 20, foi

criada a primeira indústria siderúrgica do país, a Companhia Siderúrgica Belgo

Mineira. (Bellei et al.,2004)

Em 1957, foi construído o Edifício Garagem América em São Paulo

(Figura 5), que foi a primeira obra de múltiplos andares com estrutura em aço,

construída no Brasil com tecnologia nacional. O edifício, de 15 pavimentos,

possui a estrutura aparente em uma das fachadas. (Bandeira, 2008)

Figura 5- Edifício Garagem AméricaFonte: MELQUIZEDECK, 2010

A partir dos anos 80, a siderurgia brasileira atinge um patamar de

esplendor, com a produção de produtos com certificações de qualidades a

níveis mundiais. Foi a partir deste período, que o uso do aço passou a ter

influência arquitetônica nas edificações, quando a estrutura passou a ser parte

integrante da composição da obra. (Bandeira, 2008) As imagens a seguir,

mostram esta expressão arquitetônica nas obras feitas pelo Brasil durante este

período. (Figuras 6,7 e 8)

Barbara, 26/11/14,
Nos anos 80, a siderurgia do Brasil atinge um patamar de excelência, com produtos que possuem certificados de qualidade exigidos mundialmente. Nesse período também, o emprego do aço como expressão arquitetônica passa a ser significativo, quando a estrutura começa a surgir nas fachadas das edificações e a fazer parte da arquitetura. Aos poucos, os arquitetos passam a trabalhar essa estrutura como parte integrante da composição e da concepção de seus projetos (Bandeira, 2008)A siderurgia do Brasil atinge um patamar de excelência nos anos 80, com produtosque possuem certificados de qualidade exigidos mundialmente, afirma Bandeira (2008), nesse período também, o emprego do aço como expressão arquitetônica passa a ser significativo, aos poucos, os arquitetos passam a trabalhar essa estrutura como parte integrante da composição e da concepção de seus projetos, quando a estrutura começa a surgir nas fachadasdas edificações e a fazer parte da arquitetura MELQUIZEDECK, 2010
Barbara, 26/11/14,
Barbara, 26/11/14,
Durante a Primeira Guerra Mundial, a importação de ferro e de aço é dificultada e a demanda por estes materiais aumenta. Com isso, o setor siderúrgico começa a se desenvolver no Brasil.
Page 7: referencial teorico

Figura 7-Escritório de Arquitetura – São Paulo (1988)Fonte: BANDEIRA,2008

Figura 8-Centro Empresarial do Aço – CEA, São Paulo (1992)Fonte: MELQUIZEDECK, 2010

1.3. Tipologias de construções em aço

1.3.1. Estruturas mistas – aço – concreto

Construções híbridas, o melhor de dois mundos

Adoção de soluções mistas, utilizando as melhores qualidades do concreto e do aço,

desponta como transição saudável entre os métodos tradicionais e a construção

industrializada

Page 8: referencial teorico

Tradicionalmente, os prédios construídos em estruturas metálicas e os que tinham no

concreto o principal elemento construtivo pareciam compor cenários de mundos diferentes.

Defensores de uma ou de outra tecnologia empenhavam-se na defesa das vantagens de

cada uma dessas alternativas em detrimento da outra, o que não contribuía em nada para o

amadurecimento da engenharia e da indústria da construção no Brasil. Esse tempo, no

entanto, está ficando para trás. “Estruturas de aço" e "estruturas de concreto" já não

caracterizam  mundos diferentes da engenharia estrutural e é reconhecido que cada um dos

dois materiais possuem vantagens e desvantagens, e que muitas vezes a melhor  solução

está em encontrar a combinação de ambos.

Para muitos técnicos e representantes da comunidade acadêmica envolvidos nessa

discussão, a adoção de construções mistas seria o caminho para uma mudança de cultura,

abrindo espaço para o uso de estruturas metálicas e da construção industrializada no Brasil.

Edifícios mistos são cada vez mais encontrados em todo o mundo e poderão ajudar deixar

para trás a tradição da construção artesanal em nosso País.

A engenheira Iria Lícia Oliva Doniak, presidente da Associação Brasileira da Construção

Industrializada de Concreto (Abcic), revela que no Brasil, a terminologia que possivelmente

será adotada para construções com essas características é de construções híbridas.

“Atualmente, a Abcic e o Centro Brasileiro da Construção em Aço (CBCA) estão avaliando o

tema e preparando um manual que, possivelmente, será lançado durante a Construction

Expo, em 2013, onde as estruturas mistas deverão ser tratadas como estruturas híbridas”.

Ela explica que, na literatura internacional, existe a terminologia “estruturas compostas,

mistas e híbridas”, definindo as estruturas compostas como aquelas em que há a presença

dos dois materiais, com adesão ou solidariedade entre si, para compor uma seção estrutural.

Na flexão, a solidariedade entre os dois materiais faz com que haja uma compatibilidade

entre as deformações. Nesse conceito, a rigor, uma seção de concreto armado (concreto

mais armadura de aço) é uma composite section, da mesma forma que uma viga metálica

com conectores de cisalhamento e laje de concreto, forma uma composite section.

“A própria bibliografia adotada no Manual fib 19, refere-se a composite structures a exemplo

da referência na European Committe for Standardization, em 1991-1-1, Eurocode 4 – Design

of Composite Steel and Concrete Structures. Bruxelas 2004”, esclarece.

Page 9: referencial teorico

Ainda segundo a engenheira, a expressão “estrutura híbrida ou mista” está relacionada ao

emprego de diferentes materiais para compor um sistema construtivo ou estrutural.

Entretanto, ao contrário do que acontece nas composite structures, não ocorre

necessariamente a aderência entre os materiais, nem a solidarização das deformações. “Em

relação ao termo ‘híbrido’, os autores europeus e o Concrete Centre definem híbrido ou misto

com o mesmo conceito. No entanto, o termo é mais direcionado especificamente à

combinação de pré-fabricados de concreto com cast in situ (moldado no local)”.

Nessa matéria, de maneira genérica, trataremos como “construções mistas” aquelas em que

mais de um sistema construtivo é aplicado. A utilização de elementos mistos e, por

consequência, de sistemas mistos aço-concreto, amplia consideravelmente o conjunto de

soluções em concreto armado e em aço.

De maneira geral, a crescente utilização de estruturas mistas é atribuída a diversos fatores,

entre os quais a necessidade cada vez maior de grandes áreas livres por pavimento, que

resulta em grandes vãos para as vigas, acréscimo de força vertical nos pilares e um maior

espaçamento entre eles.

Assim, livres de pré-conceitos e sectarismos, pode-se celebrar o casamento entre esses dois

métodos construtivos. É o que pensa Luiz Carlos Caggiano Santos, presidente da Brafer e da

Associação Brasileira da Construção Metálica (Abcem). Para ele, o aço não vive sem o

concreto e a solução mista é a melhor alternativa. “O que se espera é que a multiplicação do

emprego do método construtivo misto possa promover uma transição saudável entre a

construção convencional e processos mais modernos, principalmente neste momento em que

a indústria da construção deve desempenhar um papel importante em um novo ciclo de

desenvolvimento do Brasil”, assegura.

Planejamento define sucesso do projeto

Estudiosa do assunto, Iria Doniak está convencida de que um dos aspectos mais importantes

para o êxito de empreendimentos desenvolvidos com base em construção híbrida é o

planejamento e desenvolvimento do projeto. “Usualmente, são obras fortemente

direcionadas para um conceito de industrialização e também para o tratamento das

interfaces (transição entre um sistema construtivo e outro). São dois aspectos importantes

do ponto de vista construtivo a serem abordados”.

Page 10: referencial teorico

Ela afirma que também do ponto de vista da arquitetura contemporânea, os sistemas aço e

concreto pré-fabricado tem sido bastante utilizados, se extraindo o máximo potencial de

cada um deles, vindo ao encontro inclusive de questões voltadas à sustentabilidade.

Com cases de sucesso  reconhecido mundialmente, a presidente da Abcic lembra a Torre de

Cristal, localizada em Madrid, na Espanha, que usou estruturas compostas. Lembra também

um projeto arquitetônico premiado no Brasil, o da sede da Petrobrás, em Macaé (RJ), criado

pelo arquiteto Sidônio Porto. Outro bom exemplo de utilização harmônica entre os dois

métodos construtivos é o edifício-sede da Teckma Engenharia, que tirou partido das

vantagens do aço e da construção industrializada em concreto, para alcançar excelentes

resultados em termos de redução de custos e de prazos na execução de projeto, assim como

na “pegada” da redução dos impactos ambientais.

http://www.grandesconstrucoes.com.br/br/index.php?option=com_conteudo&task=viewMateria&id=916

1

2

3

1.3.1.1. Exemplos

1.3.2. Steel frame

1.3.2.1. Exemplos

1.3.3. Estrutura em aço

1

1.3.3.1. Exemplos

1.3.3.1.1. Galpões

1.3.3.1.2. Estruturas de pequeno porte

1.3.3.1.3. Edifícios de múltiplos andares

1.4. ELEMENTOS ESTRUTURAIS

1.4.1. Cobertura

Vários fatores devem ser considerados para a escolha do tipo de

cobertura metálica a ser usado em um projeto, entre eles iluminação, estética,

ventilação, drenagem, cargas atuantes, mas principalmente custos.

(Fruchtengarten, 1994)

A figura a seguir representa os elementos que compõem uma estrutura

de cobertura metálica.

Barbara, 06/09/15,
Ao projetar com aço deve-se levar em consideração o conjunto da obra, ao que se diz respeito aos aspectos estruturais, assim como a estrutura da cobertura, o tipo de telha e sistema de cobertura a ser adotado. O mesmo deve ser feito para os fechamentos laterais. Pensar o projeto individualmente, ou seja, separando a estrutura dos fechamentos e da cobertura poderá causar patologias sobre os materiais empregados. Assim, o calculista poderá prever as cargas atuantes evitando-se um dimensionamento estrutural maior do que o necessário. Visivelmente a telha de aço é um material rígido em sua geometria o que não impede de poder se empregar em qualquer tipo de cobertura: telhados em sheed, arcos, uma água ou várias águas; como coajuvante da laje seca (em conjunto com geomenbrana), em conjunto com o concreto – estrutura mista (figura 15); enfim, deve-se sempre analisar a estabilidade e pontos de apoio que será efetuada a cobertura metálica.
Barbara, 06/09/15,
A escolha entre vários esquemas de cobertura é função principalmente do custo relativo dos mesmos, embora possa ser condicionada, às vezes, por requisitos estéticos de iluminação, ventilação e drenagem.
Barbara, 26/11/14,
Barbara, 24/11/14,
É possível utilizar em uma mesma estrutura os dois materiais estruturais maisempregados na construção civil, a saber, o aço e o concreto. Essa utilização conjunta podese dar na forma de estruturas híbridas ou estruturas mistas.11São consideradas híbridas as estruturas compostas por subsistemas de materiaisdiferentes. Como exemplo dessa afirmação cita-se um edifício estruturado em aço quepossui um núcleo rígido em concreto armado (Figura 5).Figura 5: Edifício Turning Torso (Suécia) construído com núcleo rígido em concretoarmado.Fonte: www.constructalia.comUma característica interessante das estruturas híbridas é que apesar destas seutilizarem de materiais diferentes estes trabalham de maneira independentemente,diferentemente das estruturas mistas em que os diferentes materiais atuam em conjunto,comportando-se como um único elemento (DE NARDIN, 2008).As estruturas mistas podem ser definidas como as formadas pela associação deperfis de diferentes materiais, por exemplo, aço e concreto, de modo que os estes trabalhemconjuntamente para resistir aos esforços solicitantes. Cita-se neste caso um pilar (perfilmetálico) revestido em concreto.O histórico da construção mista está intimamente ligado ao desenvolvimento doconcreto armado e das estruturas metálicas (MALITE, 1993). Figueiredo (1998) ressalva que 12apesar desta técnica parecer recente, a utilização de estruturas mistas data do fim do séculoXIX.Esta afirmação é confirmada por Griffis (1994) quando evidencia que as primeirasconstruções mistas nos Estados Unidos datam de 1894. Neste caso, uma ponte e umedifício construídos se utilizaram de vigas de aço revestidas com concreto, cuja finalidadeera de proteger os elementos de aço do fogo e da corrosão. Figueiredo (1998) acrescenta,com base nestes relatos, que as estruturas mistas aço-concreto surgiram casualmente.Até a década de 30 o concreto era utilizado nas estruturas apenas como material derevestimento. Mesmo assim, Griffis (1994) fez questão de salientar que um grande númerode edifícios de múltiplos pavimentos foi construído entre as décadas de 20 e 30, utilizandosedeste tipo de sistema construtivo. Apesar da utilização do concreto e sua contribuição naresistência, esta era, na época, desprezada nos cálculos (MALITE, 2005).A partir de então houve uma motivação por parte dos pesquisadores para odesenvolvimento do primeiro registro de normatização de estruturas mistas, em 1930,através do New York City Building Code. Este assunto foi, em 1944, adicionado às normasda atual AASHTO (Figueiredo, 1998).No Brasil, as primeiras construções mistas se limitavam a alguns edifícios epequenas pontes construídas entre os anos de 1950 e 1960. Em 1986, a NBR 8800 -Projeto e execução de estruturas de aço de edifícios normatizaram as estruturas mistas, noentanto, apenas abordava os elementos mistos submetidos à flexão, as vigas mistas(FIGUEIREDO, 1998).A partir de então, com o aumento da produção de aço estrutural no Brasil e com abusca de novas soluções arquitetônicas e estruturais, foram construídos vários edifíciosutilizando-se do sistema misto nos últimos anos (MALITE, 1990).Toledo (2009) lembra que a utilização de elementos mistos de aço e concreto foiestimulada no país, uma vez que a NBR 8800:2008 passou a contemplar recomendaçõesde projetos para lajes, vigas e pilares mistos. No entanto, existem procedimentosespecíficos de cálculo que a referida norma ainda não aborda, como no caso da utilizaçãode vigas mistas associadas às tradicionais lajes com vigotas pré-moldadas (DAVID et al.,2005).Percebe-se que houve um desenvolvimento e difusão do sistema misto, sendo estefato observado tanto no Brasil quanto em outros países. Para tanto, nota-se que hávantagens oferecidas pelo sistema misto em comparação aos sistemas estruturais que seutilizam de concreto e aço. Estas foram destacadas por alguns autores e serãoapresentadas no tópico seguinte.2.3.1 VANTAGENS DO SISTEMA MISTOQuando comparado com os sistemas convencionais que se utilizam de aço estruturale concreto armado, os sistemas mistos apresentam algumas vantagens. Estas foram jácitadas por alguns autores, a saber: Figueiredo (1998), Toledo (2009), Lima (2009) e Inaba(2010) e serão delineadas nos parágrafos subseqüentes.Em comparação com o sistema estrutural de concreto armado pode-se citar que osistema misto: possui maior facilidade de montagem, permitem execuções em variadascondições climáticas, alívio de carga nas fundações, baixo prazo de execução, liberdade noprojeto de arquitetura, racionalização de materiais e de mão-de-obra, redução ou atédispensa de formas e escoramentos, além de oferecer um canteiro de obras limpo eacessível.Já em comparação com o sistema estrutural em aço pode-se citar que o sistemamisto possui: menor consumo de aço, além da redução no consumo de materiais deproteção de proteção contra incêndio e corrosão. A segunda vantagem citada deve-se aofato que o concreto melhora o desempenho do elemento estrutural frente às ações decorrosão e fogo.É interessante notar que o sistema misto preza por se utilizar das vantagensinerentes de cada material contribuinte em sua constituição, a saber: o aço e o concreto.Assim sendo, Griffis (1994) destaca outras vantagens proporcionadas pelas estruturasmistas: economia de material, por se tirar proveito estrutural do elemento de proteção aofogo e à corrosão; atende às preferências por um ou outro material (lugares com tradiçãoem aço ou concreto) e, por fim o confere maior enrijecimento da estrutura de aço peloconcreto, eliminando ou reduzindo problemas de instabilidades locais e globais.Para que sejam exploradas as vantagens de cada sistema estrutural aço-concreto osprofissionais da área devem conhecer profundamente os dois materiais, tanto na fase deprojeto quanto na execução (LIMA, 2009).Para Figueiredo (1998) o concreto apresenta a vantagem de compor seções maisrígidas e de ser mais resistente ao fogo e à corrosão, em comparação com as seçõesequivalentes em o aço. Já os perfis de aço apresentam a capacidade de vencer grandesvãos, além da precisão dimensional e a possibilidade de empregar seções de menoresdimensões (INABA, 2010). Assim sendo, o sistema misto une esses dois materiaisexplorando as particularidades de cada um.Quanto à eficiência da associação aço e concreto na forma de elementos mistosToledo (2009) infere que esta possui forte vínculo com o tipo de solicitação a que cadacomponente estará sujeito no sistema estrutural. Desta forma, é cabível inferir que é 14interessante posicionar o concreto em regiões comprimidas e o aço nas regiões em que hátração, justamente explorando as potencialidades de cada material quando sujeito asdevidas solicitações.Nas construções usuais os elementos que compõem o sistema estrutural mistopodem ser divididos em pilares, vigas e lajes mistas, assunto dos próximos tópicos.http://www.deciv.ufscar.br/tcc/wa_files/TCC_TIAGO.pdf
Barbara, 24/11/14,
Estruturas mistasPara muitos técnicos e representantes da comunidade acadêmica, envolvida nessa discussão, a adoção de estruturas mistas seria uma alternativa para proceder uma mudança de cultura e abrir espaço para o uso de estruturas metálicas na construção no Brasil. Tomazelli compartilha dessa visão. “Estruturas mistas são cada vez mais usadas em todo o mundo e poderão sim ajudar a mudar a atual cultura de construção em nosso País.”As estruturas mistas são formadas pela associação de perfis de aço e concreto estrutural de forma que os materiais trabalhem conjuntamente para resistir aos esforços solicitantes. Desta forma é possível explorar as melhores características de cada material, tanto em elementos lineares, como vigas e pilares, quanto nas lajes e ligações.A utilização de elementos mistos e, por consequência, de sistemas mistos aço-concreto, amplia consideravelmente o conjunto de soluções em concreto armado e em aço. De maneira geral, a crescente utilização de estruturas mistas é atribuída a diversos fatores, entre os quais a necessidade cada vez maior de grandes áreas livres por pavimento, que resulta em grandes vãos para as vigas, acréscimo de força vertical nos pilares e um maior espaçamento entre eles.Caggiano sintetiza o que pensa sobre o assunto em uma frase: “O aço não vive sem o concreto, a solução mista é a grande solução nessa área.”O que se espera é que a multiplicação do emprego desse método construtivo misto possa promover uma transição saudável entre a construção convencional e processos mais modernos, principalmente neste momento em que a indústria da construção deve desempenhar um papel importante neste novo ciclo de desenvolvimento do Brasil.A realização da Copa do Mundo de 2014 promete ser outra porta aberta para a consolidação da utilização do aço como elemento principal na construção civil do Brasil. Arquitetos, engenheiros e empreendedores têm diante de si o desafio de utilizar materiais ambientalmente corretos, que atendam às premissas da sustentabilidade, mas também econômicos e que garantam a rápida execução de projetos, sem abrir mão da segurança. As exigências da FIFA estabelecem uma lista de “metas verdes” a serem alcançadas. E a utilização do aço nas obras de construção civil permite a execução de estruturas mais leves, que exigem fundações de menor profundidade. O aço também contribui para acelerar a obra e reduz significativamente os desperdícios e a quantidade de entulhos e demais resíduos nos canteiros de obras. Por tudo isso, essa pode ser a hora e a vez do aço na construção brasileira.http://www.grandesconstrucoes.com.br/br/index.php?option=com_conteudo&task=viewMateria&id=506
Barbara, 20/11/14,
Construções híbridas, o melhor de dois mundosAdoção de soluções mistas, utilizando as melhores qualidades do concreto e do aço, desponta como transição saudável entre os métodos tradicionais e a construção industrializadaTradicionalmente, os prédios construídos em estruturas metálicas e os que tinham no concreto o principal elemento construtivo pareciam compor cenários de mundos diferentes. Defensores de uma ou de outra tecnologia empenhavam-se na defesa das vantagens de cada uma dessas alternativas em detrimento da outra, o que não contribuía em nada para o amadurecimento da engenharia e da indústria da construção no Brasil. Esse tempo, no entanto, está ficando para trás. “Estruturas de aço" e "estruturas de concreto" já não caracterizam  mundos diferentes da engenharia estrutural e é reconhecido que cada um dos dois materiais possuem vantagens e desvantagens, e que muitas vezes a melhor  solução está em encontrar a combinação de ambos.Para muitos técnicos e representantes da comunidade acadêmica envolvidos nessa discussão, a adoção de construções mistas seria o caminho para uma mudança de cultura, abrindo espaço para o uso de estruturas metálicas e da construção industrializada no Brasil. Edifícios mistos são cada vez mais encontrados em todo o mundo e poderão ajudar deixar para trás a tradição da construção artesanal em nosso País. A engenheira Iria Lícia Oliva Doniak, presidente da Associação Brasileira da Construção Industrializada de Concreto (Abcic), revela que no Brasil, a terminologia que possivelmente será adotada para construções com essas características é de construções híbridas. “Atualmente, a Abcic e o Centro Brasileiro da Construção em Aço (CBCA) estão avaliando o tema e preparando um manual que, possivelmente, será lançado durante a Construction Expo, em 2013, onde as estruturas mistas deverão ser tratadas como estruturas híbridas”.Ela explica que, na literatura internacional, existe a terminologia “estruturas compostas, mistas e híbridas”, definindo as estruturas compostas como aquelas em que há a presença dos dois materiais, com adesão ou solidariedade entre si, para compor uma seção estrutural. Na flexão, a solidariedade entre os dois materiais faz com que haja uma compatibilidade entre as deformações. Nesse conceito, a rigor, uma seção de concreto armado (concreto mais armadura de aço) é uma composite section, da mesma forma que uma viga metálica com conectores de cisalhamento e laje de concreto, forma uma composite section.“A própria bibliografia adotada no Manual fib 19, refere-se a composite structures a exemplo da referência na European Committe for Standardization, em 1991-1-1, Eurocode 4 – Design of Composite Steel and Concrete Structures. Bruxelas 2004”, esclarece.Ainda segundo a engenheira, a expressão “estrutura híbrida ou mista” está relacionada ao emprego de diferentes materiais para compor um sistema construtivo ou estrutural. Entretanto, ao contrário do que acontece nas composite structures, não ocorre necessariamente a aderência entre os materiais, nem a solidarização das deformações. “Em relação ao termo ‘híbrido’, os autores europeus e o Concrete Centre definem híbrido ou misto com o mesmo conceito. No entanto, o termo é mais direcionado especificamente à combinação de pré-fabricados de concreto com cast in situ (moldado no local)”.Nessa matéria, de maneira genérica, trataremos como “construções mistas” aquelas em que mais de um sistema construtivo é aplicado. A utilização de elementos mistos e, por consequência, de sistemas mistos aço-concreto, amplia consideravelmente o conjunto de soluções em concreto armado e em aço.De maneira geral, a crescente utilização de estruturas mistas é atribuída a diversos fatores, entre os quais a necessidade cada vez maior de grandes áreas livres por pavimento, que resulta em grandes vãos para as vigas, acréscimo de força vertical nos pilares e um maior espaçamento entre eles.Assim, livres de pré-conceitos e sectarismos, pode-se celebrar o casamento entre esses dois métodos construtivos. É o que pensa Luiz Carlos Caggiano Santos, presidente da Brafer e da Associação Brasileira da Construção Metálica (Abcem). Para ele, o aço não vive sem o concreto e a solução mista é a melhor alternativa. “O que se espera é que a multiplicação do emprego do método construtivo misto possa promover uma transição saudável entre a construção convencional e processos mais modernos, principalmente neste momento em que a indústria da construção deve desempenhar um papel importante em um novo ciclo de desenvolvimento do Brasil”, assegura.Planejamento define sucesso do projetoEstudiosa do assunto, Iria Doniak está convencida de que um dos aspectos mais importantes para o êxito de empreendimentos desenvolvidos com base em construção híbrida é o planejamento e desenvolvimento do projeto. “Usualmente, são obras fortemente direcionadas para um conceito de industrialização e também para o tratamento das interfaces (transição entre um sistema construtivo e outro). São dois aspectos importantes do ponto de vista construtivo a serem abordados”.Ela afirma que também do ponto de vista da arquitetura contemporânea, os sistemas aço e concreto pré-fabricado tem sido bastante utilizados, se extraindo o máximo potencial de cada um deles, vindo ao encontro inclusive de questões voltadas à sustentabilidade.Com cases de sucesso  reconhecido mundialmente, a presidente da Abcic lembra a Torre de Cristal, localizada em Madrid, na Espanha, que usou estruturas compostas. Lembra também um projeto arquitetônico premiado no Brasil, o da sede da Petrobrás, em Macaé (RJ), criado pelo arquiteto Sidônio Porto. Outro bom exemplo de utilização harmônica entre os dois métodos construtivos é o edifício-sede da Teckma Engenharia, que tirou partido das vantagens do aço e da construção industrializada em concreto, para alcançar excelentes resultados em termos de redução de custos e de prazos na execução de projeto, assim como na “pegada” da redução dos impactos ambientais. http://www.grandesconstrucoes.com.br/br/index.php?option=com_conteudo&task=viewMateria&id=916
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Figura 9 - Partes componentes da cobertura metálicaFonte: PRAVIA, 2010

Para atender aos aspectos citados acima, pode-se fazer uso de

diversas tipologias de cobertura. A figura ilustra alguns exemplos de coberturas

metálicas.

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Figura 10 - Tipologias de coberturasFonte: Fruchtengarten, 1994

Nesta figura, é possível perceber a utilização de cobertura de duas

águas com treliças na diagonal (a), tesouras (b), cobertura de uma água (c),

em arco (d) e em shed (e), ainda pouco utilizada no Brasil. (Fruchtengarten,

1994)

A utilização de tesouras, é vantajosa devido a relação peso da

estrutura de aço por unidade de área, ser baixa, tornando a estrutura mais

barata que outras tipologias. Porém, segundo Bellei (1998) está tipologia,

funciona para inclinações superiores a 15° e apresenta restrição no tamanho

do vão.

Page 13: referencial teorico

Para vãos que não são suportados pelas tesouras, faz-se uso das

treliças inclinadas, por vencerem vãos maiores com inclinações inferiores as

necessárias pelas tesouras. (Bellei, 1998)

“O sistema de diagonais e montantes principais e secundários é

elaborado normalmente de modo que as cargas transmitidas pelas

terças e por dispositivos de apoio de equipamentos e utilidades

estejam aplicadas apenas nos nós das treliças e que, assim, todas as

peças sejam submetidas apenas a esforços normais.”

(Fruchtengarten, 1994)

Assim, a escolha do tipo de cobertura deve ser cuidadosamente

pensado em função dos esforços que estarão incidindo sobre ela.

A seguir são apresentadas alguns exemplos de arranjos internos de

treliças e tesouras.

Figura 11 - Arranjos de treliças

Page 14: referencial teorico

Fonte: Fruchtengarten, 1994

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