UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIEFaculdade de Arquitetura e UrbanismoPlanejamento de Aulas de Materiais e Técnicas de C...
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O aço

  1. 1. UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIEFaculdade de Arquitetura e UrbanismoPlanejamento de Aulas de Materiais e Técnicas de Construção IVProfessor Arquiteto Julio Camargo ArtigasO açoDescrição do MaterialO ferro existe abundantemente na natureza geralmente na forma de óxidos.O minério de ferro, o coque e os fundentes são as matérias primas desteprocesso que envolve a redução do óxido de ferro a ferro gusa no alto forno.Seu refino acontece na aciaria, onde há a adição de Cobre, Níquel eCromo entre outros.O controle do teor de carbono e de sua composição química permite aobtenção de inúmeros tipos de aço, diferentes quanto à dureza, resistênciamecânica, ductilidade e resistência à corrosão.O resultado é um dos materiais de maior resistência e menordeformabilidade entre os materiais de uso estrutural.O aço-carbono é aquele no qual a resistência se deve basicamente ao teorde carbono e manganês. Ex.: ASTM A36.O aço de baixa liga e alta resistência é aquele em que a adição deelementos químicos como Nióbio, Vanádio, Titânio e outros promovemgrandes ganhos de propriedades mecânicas. Ex.: ASTM A572.A adição de Cobre, Níquel, Cromo e outros elementos químicos a este açoacabam criando um grupo conhecido como patinável, que tem maiorresistência frente à corrosão atmosférica. Ex.: ASTM A588.
  2. 2. UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIEFaculdade de Arquitetura e UrbanismoPlanejamento de Aulas de Materiais e Técnicas de Construção IVProfessor Arquiteto Julio Camargo ArtigasSustentabilidade“O desenvolvimento sustentável significa atender as necessidades dopresente, sem comprometer a capacidade das gerações futuras de atendersuas próprias necessidades” – (World Comission on Environment andDevelopment – WCED – 1987).Cada nova edificação, impacta o meio, consumindo energia, recursosnaturais, esgoto e água tratada, aumentando a poluição.Cabe aos arquitetos, engenheiros, empreendedores, construtores estudar asconseqüências deste empreendimento em longo prazo:− Fazendo bons projetos arquitetônicos− Incentivando novas tecnologias− Otimizando o uso de energia− Diminuindo os desperdícios− Utilizando materiais recicláveis− INOVANDOUm assunto muito discutido é o reaproveitamento das edificações após os 50anos da longevidade prevista.Nos edifícios de estruturas em aço as opções são:− Reformar a edificação ao invés de demolir− Desmontar e reutilizar os componentes− Desmontar reciclando o materialAço, a escolha natural da Sustentabilidade.− É um dos materiais mais abundantes da Terra− A energia consumida é co-gerada− O processo é controlado e não lança poluentes na atmosfera− Consome 41% menos de água no processo que o concreto− Todos os componentes gerados pela produção são aproveitados− A fabricação da estrutura elimina os desperdícios na obra, pois oprocesso é industrializado− O menor peso da estrutura requer fundações menores, diminuindo oimpacto das mesmas no solo− A rapidez na montagem reduz o impacto na comunidade local− Permite grandes vãos, fachadas abertas e coberturas que facilitam autilização da energia solar− É um dos componentes da construção industrializada− Sua sucata tem alto valor agregado− O processo de reciclagem é simples e eficienteO aço é um material 100% reciclável.Metade da produção anual de aço é resultado de reciclagem.
  3. 3. UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIEFaculdade de Arquitetura e UrbanismoPlanejamento de Aulas de Materiais e Técnicas de Construção IVProfessor Arquiteto Julio Camargo ArtigasPerfis de açoLaminados de abas inclinadasSão os perfis tipo I, H, U, L, T segundo normas específicas, oriundos doprocesso de laminação. As alturas variam de 75 a 150 mm.Laminados de abas paralelasSão os perfis tipo I (W) e H (W e HP), laminados dentro de padrões rígidos noque se refere às dimensões, forma e qualidade do aço.Os Perfis Açominas seguem a norma ASTM/A6 e são produzidos através domais moderno processo de laminação com alturas variando de 150 à610mm.Nomenclatura de Perfis em aço:Tipo de Perfil x altura nominal (mm) x peso por metro (kg/m)Ex.: W 410x53 (Perfil tipo W, com altura de 410mm e peso 53 kg/m).AbaAlma
  4. 4. UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIEFaculdade de Arquitetura e UrbanismoPlanejamento de Aulas de Materiais e Técnicas de Construção IVProfessor Arquiteto Julio Camargo ArtigasExtrudadosSão os perfis tubulares de seção circular, quadrado e retangular.SoldadosSão perfis de seções variadas, compostos por chapas soldadas. Os maisusados são os perfis tipo I (VS - Viga Soldada, CVS – Coluna / VigaSoldada, CS - Coluna Soldada) soldados por processo automático, emséries normalizadas.vs cvscs
  5. 5. UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIEFaculdade de Arquitetura e UrbanismoPlanejamento de Aulas de Materiais e Técnicas de Construção IVProfessor Arquiteto Julio Camargo ArtigasChapas corrugadas e Perfis conformados a frioSão perfis dobrados a partir de chapas finas a frio (U, UE, Z, cartola, tuboscom costura, telhas, painéis, formas de lajes).Cabos de açoSão perfis constituídos por vários arames trefilados de alta resistência,apresentando excelente desempenho sob esforços de tração. Sua utilizaçãorequer detalhes e complementos especiais para perfeita interação entre ocabo e os demais elementos estruturais.O Projeto em açoÉ importante que o projeto de estrutura em aço já comece a ser pensadocom o conceito do material: o objeto formado pelo desenho das arestas,das linhas, a permeabilidade do olhar, reticulados e clareza na intenção dosdetalhes.A obra concebida sob conceitos de otimização de vãos, pé direito, grid,tomando partido das pequenas alturas das vigas e colunas com seçõesexíguas ampliando os espaços úteis.A padronização das peças é um conceito muito importante, pois como todosistema industrializado, a repetitividade barateia o processo.Decidir se a estrutura fica aparente ou revestida, leva o arquiteto a pensarnos prós e contras de cada opção.A estrutura aparente pode mostrar a plasticidade do aço, mas podedemandar proteção do material (contra corrosão e fogo).A estrutura revestida faz a estrutura cumprir seu papel de esqueleto eminimiza custos com proteção.Uma obra com parte contida e parte à mostra pode valorizar e diferenciar oempreendimento.
  6. 6. UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIEFaculdade de Arquitetura e UrbanismoPlanejamento de Aulas de Materiais e Técnicas de Construção IVProfessor Arquiteto Julio Camargo ArtigasVantagens do uso do aço- Organização do canteiro de obra- Alívio nas fundações- Vãos livres maiores- Racionalização de material e de mão de obra- Menor prazo de execução- Retorno financeiro mais rápido- Garantia de níveis e prumos- Redução de acidentes- Facilidade de montagem e desmontagem- Otimização de ampliações e reformas- Compatibilidade com diversos sistemas construtivosConstrução IndustrializadaÉ a composição de uma obra com elementos pré-fabricados em indústriasespecializadas que garantem a qualidade dos componentes e transformamo canteiro em um local de montagem.Pensando na obra como um todo, a racionalização de materiais e mão deobra, agilidade na execução com planejamento detalhado de entregas ebaixíssimos índices de desperdícios são vantagens importantes oferecidaspela construção industrializada.A estrutura é uma parte importante da obra, completada por painéis depiso, vedações, elementos de definição de espaços, equipamentos,instalações, caixilhos, etc.O uso de lajes pré-moldadas, treliçadas, protendidas ou forma-laje (steeldeck), dispensam escoramentos, permitem um bom nivelamento, podemeliminar a necessidade de forros e permitem o trabalho conjunto com asvigas metálicas (vigas mistas).Para fechamento, os painéis metálicos e de gesso acartonado permitemrapidez de instalação, fácil embutimento de tubulações, boa qualidade deacabamento e adaptação de lay-outs.Painéis de fachada permitem melhor previsão de detalhes na interface comestrutura e caixilhos, na estanqueidade e na padronização dosacabamentos.Banheiros prontos resolvem problemas de acabamento, instalações eimpermeabilização.A utilização de tubos flexíveis para instalações elimina problemas deconexão e caminhamento das tubulações.A composição destes elementos proporciona muito mais rapidez naconclusão da obra e retorno financeiro mais rápido.
  7. 7. UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIEFaculdade de Arquitetura e UrbanismoPlanejamento de Aulas de Materiais e Técnicas de Construção IVProfessor Arquiteto Julio Camargo ArtigasFechamentosOs fechamentos podem ser em painéis pré-moldados, placas, alvenariasvinculadas ou não às estruturas.A escolha do sistema de vedação impacta na estrutura, tanto nodimensionamento quanto na definição de juntas de movimento.CoberturasGrande parte do conforto térmico e acústico está ligada ao projeto decobertura.A “respiração” de um telhado se faz através das telhas.Telhados com inclinação muito pequena exigem total vedação, impedindoa saída do ar aquecido através das frestas das telhas.Além das alternativas formais, lanternim ou Shed, pequenas aberturas juntoàs cumeeiras permitem a saída do ar sem risco de infiltração.O caimento do telhado, além das recomendações em função do tipo detelha, deve levar em conta o tamanho das águas da cobertura.As calhas podem ser pré-dimensionadas por uma fórmula empírica: paracada 10m2 de cobertura 15 cm2 de calha.Para os tubos de descida de água pluvial 1cm2 para cada m2 de áreadrenada.Placas de pisochapas – (vãos de 70 a 100cm), a relação entre espessura da chapa e vãoentre apoios deve estar entre 40 e 300.Podem ser perfuradas para eliminar contenção de água, lisas ou xadrez(antiderrapantes). Para eliminação dos problemas de acústica, as chapas
  8. 8. UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIEFaculdade de Arquitetura e UrbanismoPlanejamento de Aulas de Materiais e Técnicas de Construção IVProfessor Arquiteto Julio Camargo Artigaspodem ser revestidas com argamassa armadas com telas “deploies” paracontrole de fissuração. Estas argamassas devem ter seu traço enriquecidocom aditivos para aumento da aderência a superfície da chapa.1. grades metálicas vencem vãos de 300mm(h=20mm-30kgf/m2) a1600mm(h=60mm-136kgf/m2) para cargas de até 40tf/m22. painéis• concreto celular –vãos até 3 m• concreto pré moldado –vãos de 2 a 11m• madeira laminada –comprimento até 2,75m comapoio a cada 1,25mnota: estes três tipos de painéis não funcionam como elementos detravamento para as vigas metálicas, para isso é necessário um sistemaadicional.• forma-laje –vãos até 4m, com alturas que variam de 130 a 200mm(altura da forma 75mm- espessuras de 0,8 a 1,25mm), Se vinculadas as mesasdas vigas através de conectores, podem ser utilizadas como travamentolateral e mesa colaborante (vigas mistas). Podem ser usados como armadurapositiva desde que não haja cargas dinâmicas, neste caso, devem receber
  9. 9. UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIEFaculdade de Arquitetura e UrbanismoPlanejamento de Aulas de Materiais e Técnicas de Construção IVProfessor Arquiteto Julio Camargo Artigasarmadura nos “vales” da forma. Apoios extremos devem ser de no mínimo75mm, apoios internos e 150mm• pré-laje –vãos até 5m, com alturas que variam de 8 a 15cm, Sevinculadas as mesas das vigas através de conectores, podem ser utilizadascomo travamento lateral e mesa colaborante (vigas mistas)•
  10. 10. UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIEFaculdade de Arquitetura e UrbanismoPlanejamento de Aulas de Materiais e Técnicas de Construção IVProfessor Arquiteto Julio Camargo ArtigasCorrosãoOs metais raramente são encontrados no estado puro. Grandes quantidadesde energia são fornecidas aos minérios para reduzi-los aos metais e ligas.A corrosão pode ser definida, de modo bastante simplificado, como sendo atendência espontânea do metal retornar à sua forma original (óxidos,sulfetos, etc.).Todos os metais e ligas comumente utilizados em estruturas estão sujeitos àcorrosão, e a intensidade deste ataque depende, entre outros, dascondições ambientais e da composição química da liga.
  11. 11. UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIEFaculdade de Arquitetura e UrbanismoPlanejamento de Aulas de Materiais e Técnicas de Construção IVProfessor Arquiteto Julio Camargo ArtigasA corrosão atmosférica do aço carbono é um processo eletroquímico quedepende basicamente de três parâmetros: água, oxigênio e correnteelétrica, que flui da liberação de elétrons.Limpeza de superfície, aplicação de tintas de cobertura e acabamentocorretamente especificados retardam e evitam o processo.Um programa de manutenção consistente permite que as estruturas estejamem perfeito estado “ad eterno”.Tratamento de SuperfícieAntes de receber qualquer sistema de proteção, o aço deve passar por umalimpeza que remova de sua superfície óleos, graxas, poeiras, ferrugem solta ecarepa.Normalmente esta limpeza é feita por jato abrasivo (areia ou granalha) oupor processo manual.Os principais tipos de revestimentos são:- Contra corrosão: pintura e galvanização- Contra fogo: materiais projetados, placas de gesso acartonado, lã derocha e tinta intumescente.Estruturas mistasÉ a associação do aço (que resiste bem à tração) com o concreto (queresiste bem à compressão) obtendo uma peça composta, com a melhorperformance de cada um.Cumprem, porém, etapas diferentes de comportamento ao longo de seuprocesso de consolidação.O aço já tem, desde a produção, forma e resistência definidas, o que nãoacontece com o concreto que precisa do processo de cura para que suaforma e resistência fiquem definidas. Sua capacidade também depende daarmadura, tanto para aumentar sua resistência quanto para limitação defissuras de retração.O projeto de estruturas mistas deve, portanto ser elaborado considerandotrês fases:1. Montagem e lançamento do concreto situação em que o açotrabalha sozinho, sendo responsável pelo peso próprio da estrutura ecargas de obra2. Resistência da estrutura mista situação em que trabalham juntos oaço e o concreto3. Deformação da estrutura mista para cargas de longa duraçãosituação em que se leva em conta o efeito da perda de elasticidadedo concreto ao longo do tempo.
  12. 12. UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIEFaculdade de Arquitetura e UrbanismoPlanejamento de Aulas de Materiais e Técnicas de Construção IVProfessor Arquiteto Julio Camargo ArtigasVigas mistasÉ a associação de uma parcela da laje, como a aba colaborante, e a abasuperior da viga de aço.Haverá um sensível aumento na capacidade da viga, e correspondenteredução nas deformações, resultando numa economia do peso das vigasde aço de até 30%.Além disto a viga estará travada lateralmente na face comprimida, o queimpede a sua perda de estabilidade.A vinculação entre a laje de concreto e a viga é feita por conectores,peças metálicas soldadas à aba superior com um espaçamento pequeno(da ordem de 20 a 50cm), que impedem o escorregamento do concreto emrelação ao aço, obrigando-os a trabalharem em conjunto.Pilares mistosSão peças compostas de maneira a utilizar as qualidades do concreto àcompressão associada à capacidade e esbeltez do aço. Este trabalho égarantido pela utilização de conectores que eliminam o escorregamentonas superfícies de contacto.
  13. 13. UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIEFaculdade de Arquitetura e UrbanismoPlanejamento de Aulas de Materiais e Técnicas de Construção IVProfessor Arquiteto Julio Camargo ArtigasLigações mistasA necessidade de armadura de tração nas lajes de concreto leva àpossibilidade de outros tipos de associação aço-concreto, como na adoçãode ligações mistas.Neste tipo de ligação a laje participa da transmissão de esforços dosmomentos fletores das vigas permitindo a sua continuidade sobre os apoios.Neste caso a armadura da laje é reforçada, de maneira a absorver astensões de tração.

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