Estruturas%20 metalicas

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Estruturas%20 metalicas

  1. 1. MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO II Execução de Estruturas Metálicas Faculdade de Ciências e Tecnologia João Guerra Martins 2008
  2. 2. Execução de Estruturas Metálicas Resumo No presente documento é apresentada uma metodologia de escolha do material, execução, transporte e montagem de estruturas metálicas, tendo por base o Eurocódigo 3 (EC3) [2], as normas prEN 1090 [3] e a EN 10025 [4]. Nesse sentido, o seu conteúdo inclui: • Um Caderno de Encargos para a execução de estruturas metálicas, seguindo de perto a prEN 1090 [3] e incluindo a especificação de todos os procedimentos de controlo de qualidade relevantes; • Um plano de fabrico identificando todas as operações de fabrico a que a estrutura metálica estará sujeita (incluindo pintura) e o tipo de processo escolhido para cada operação; • Uma sequência de execução das diversas fases de fabrico, identificando os desperdícios resultantes do fabrico a partir de perfis ou chapas disponíveis comercialmente, procurando a sua minimização; • O procedimento de montagem da estrutura; • Mapa de Medições e Orçamento estimativo exaustivo dos custos da execução, transporte e montagem da estrutura, quantificando custos de utilização de equipamento, custos de mão-deobra e matéria-prima. Para exemplo de referência utiliza-se um pórtico produzido em perfil laminado a quente, com reforço na ligação viga-pilar, incluindo-se esta aplicação prática em anexo. I
  3. 3. Execução de Estruturas Metálicas Índice Geral Resumo .....................................................................................................................................................I Índice Geral .............................................................................................................................................II Índice Figuras ........................................................................................................................................ VI Índice Tabelas........................................................................................................................................ IX Introdução................................................................................................................................................ 1 Capitulo 1 – Concepção de Estruturas Metálicas .................................................................................... 3 1.1 – A importância e as informações gerais do Projecto de Estruturas .............................................. 3 1.2 - Projecto das Estruturas Metálicas................................................................................................ 4 1.3 – Caderno de Encargos para Estruturas Metálicas......................................................................... 4 1.3.1 – Generalidades do Caderno de Encargos para Estruturas Metálicas ..................................... 4 1.3.2 – A norma prEN 1090 e o Caderno de Encargos para Estruturas Metálicas........................... 6 Capitulo 2 – Caderno de Encargos Tipo (estruturas metálicas)............................................................... 9 2.1 – Disposições gerais....................................................................................................................... 9 2.2 - Qualidade e Natureza dos Materiais .......................................................................................... 15 2.2.1 - Aço em perfis e chapas ....................................................................................................... 15 2.2.2 - Ligações mecânicas............................................................................................................. 21 2.2.3 – Ligações soldadas............................................................................................................... 28 2.2.4 – Acessórios de ligação ......................................................................................................... 31 2.2.5 - Argamassas de assentamento de chapas metálicas ............................................................. 32 2.3 – Classificação estrutural e ambiental.......................................................................................... 32 2.3.1 - Classificação do ambiente................................................................................................... 32 2.3.2 - Classificação da estrutura.................................................................................................... 32 II
  4. 4. Execução de Estruturas Metálicas 2.4 – Protecções e tratamentos........................................................................................................... 34 2.4.1 - Protecção ao Fogo............................................................................................................... 34 2.4.2 - Tratamento de superfície para protecção contra a corrosão e pintura dos elementos metálicos......................................................................................................................................... 35 2.5 - Critérios de Medição ................................................................................................................. 39 Capitulo 3 – Execução........................................................................................................................... 40 3.1 – Aspectos genéricos do fabrico .................................................................................................. 40 3.2 - Traçagem da Estrutura Metálica................................................................................................ 41 3.3 – Corte.......................................................................................................................................... 41 3.4 – Furacão...................................................................................................................................... 48 3.5 – Maquinagem/Enformagem........................................................................................................ 51 3.6 – Soldadura .................................................................................................................................. 53 3.7 – Ligações Mecânicas .................................................................................................................. 58 3.8 – A razão de ser e o comportamento das ligações puramente soldadas, puramente mecânicas ou mistas ................................................................................................................................................. 64 3.9 – Desempeno das peças ............................................................................................................... 67 3.10 – Tratamento de Superfície/Protecção Anticorrosiva ................................................................ 68 3.10.1 – Decapagem ....................................................................................................................... 70 3.10.2 – Metalização e Pintura ....................................................................................................... 74 3.11 – Pré-montagem e etiquetagem.................................................................................................. 81 3.12 – Fiscalização, inspecção, testes e correcção ............................................................................. 81 3.12.1 - Materiais e Produtos Pré-fabricados ................................................................................. 82 3.12.2 – Produtos Fabricados ......................................................................................................... 82 Capitulo 4 – Transporte ......................................................................................................................... 86 4.1 – Condições gerais ....................................................................................................................... 86 III
  5. 5. Execução de Estruturas Metálicas 4.2 - Quantificação de custos do transporte de componentes ............................................................ 86 Capitulo 5 – Montagem ......................................................................................................................... 87 5.1 - Condições gerais de montagem da estrutura.............................................................................. 87 5.2 – Condições do local.................................................................................................................... 89 5.3 – Critérios de montagem em obra ................................................................................................ 90 5.4 – Processo e metodologia de montagem ...................................................................................... 91 5.4.1 – Aspectos genéricos ............................................................................................................. 91 5.4.2 - Ligações .............................................................................................................................. 92 5.4.3 - Alongamento de furos para parafusos................................................................................. 94 5.4.4 - Colocação dos parafusos em obra....................................................................................... 94 5.4.5 - Aperto definitivo dos parafusos .......................................................................................... 94 5.4.6 - Regulação das chaves de aperto.......................................................................................... 95 5.5 – Apoios e ancoragens ................................................................................................................. 96 5.6 – Chumbadouros e outros elementos embebidos em betão ......................................................... 96 5.7 – Inspecção, testes e correcções................................................................................................... 97 5.8 – Quantificação de custos de montagem...................................................................................... 97 Conclusão .............................................................................................................................................. 98 Bibliografia.......................................................................................................................................... 100 Anexo 1 – Resumo dos Eurocódigos afectos a estruturas metálicas ................................................... 102 A.1.1 - Eurocódigo 1 – Acções em Estruturas ............................................................................. 102 A.1.2 - Eurocódigo 3 – Estruturas metálicas................................................................................ 102 A.1.3 - Eurocódigo 8 – Projecto de estruturas em Zonas Sísmicas.............................................. 104 A.1.4 - Eurocódigo 9 – Projecto de estruturas de alumínio.......................................................... 105 Anexo 2 – Comparação entre a Metalização e a Pintura ..................................................................... 106 A.2.1 - Zincagem por imersão a quente ....................................................................................... 106 IV
  6. 6. Execução de Estruturas Metálicas A.2.2 - Pintura .............................................................................................................................. 106 A.2.3 - Vida útil da pintura........................................................................................................... 107 A.2.4 - Aspectos Económicos da Pintura ..................................................................................... 108 A.2.5 - Aços zincados por imersão a quente versus aços pintados com tintas líquidas ............... 109 A.2.6 - Esquemas de Pintura de Aços Pintados com Tintas Líquidas.......................................... 109 A.2.7 - Durabilidade do revestimento de tinta dos aços pintados ................................................ 110 A.2.8 - Durabilidade do revestimento zincado............................................................................. 110 A.2.9 - Comparação entre as diferentes atmosferas ..................................................................... 111 A.2.10 - Aços zincados por imersão a quente pintados com tintas líquidas (Sistema Duplex).... 111 Anexo 3 – Caso de estudo ................................................................................................................... 112 A.3.1 – Geral ................................................................................................................................ 115 A.3.2 - Fabrico/Produção da estrutura.......................................................................................... 115 A.3.3 – Transporte da Estrutura ................................................................................................... 124 A.3.4 - Montagem da Estrutura.................................................................................................... 125 A.3.5 – Inspecção e Manutenção (exploração) ............................................................................ 128 Anexo 4 - Tecnologias e medidas de prevenção aplicadas à operação de decapagem [11]............. 131 Anexo 5 - Tecnologia de materiais .................................................................................................. 135 V
  7. 7. Execução de Estruturas Metálicas Índice Figuras Figura 1 – Estruturas metálicas com emprego de várias geometrias de perfis e tipos de aço [18]........ 18 Figura 2 – Estruturas metálicas com emprego de várias geometrias de perfis e tipos de aço [6].......... 24 Figura 3 – Estruturas metálicas com emprego de várias geometrias de perfis e tipos de aço [6].......... 24 Figura 4 - Materiais de soldadura e equipamentos de soldadura [12] ................................................... 30 Figura 5 – Argamassa de regularização e selagem sob placa de base de pilar [4] ................................ 32 Figura 6 - Esquema representativo da operação de corte e indicação das principais entradas e saídas de materiais [11] ................................................................................................................................ 42 Figura 7 – Serrote .................................................................................................................................. 44 Figura 8 – Corte por Oxi-corte .............................................................................................................. 45 Figura 9 – Linha combinada corte plasma + furação. ........................................................................... 45 Figura 10 - Valores máximos admissíveis na distorção em furos por punção [6]................................. 50 Figura 11 – Linha automática de furação e cabeças da linha de automática de furação ....................... 50 Figura 12 – Linha automática de furação e cabeças da linha de automática de furação [13]................ 51 Figura 13 - Esquema representativo das operações de estampagem, calandragem e quinagem com indicação das principais entradas e saídas de materiais [11] ........................................................ 52 Figura 14 – Esquema representativo das operações de fresagem, e torneamento com indicação das principais entradas e saídas de materiais [11]............................................................................... 53 Figura 15 – Esquema representativo da operação de soldadura com indicação das principais entradas e saídas de materiais [11]................................................................................................................. 54 Figura 16 – Soldadura MIG MAG ........................................................................................................ 58 Figura 17 – Diferença máxima entre espessuras de chapas (D ≤ 2mm → correntes; D ≤ 1mm → préesforçadas) [3]............................................................................................................................... 59 Figura 18 - Estrutura metálica com apoios aparafusados [8]................................................................. 62 Figura 19 – Parafusos com anilhas especiais [6] ................................................................................... 63 Figura 20 – Parafusos com cabeças especiais [6].................................................................................. 63 VI
  8. 8. Execução de Estruturas Metálicas Figura 21 – Parafusos especiais [6] ....................................................................................................... 63 Figura 22 – Tipos de ligações mais usuais em estruturas metálicas [9] ................................................ 65 Figura 23 – Ligações viga-pilar sem soldadura ou de soldadura reduzida, mais flexíveis, em geral [9]66 Figura 24 – Ligações viga-pilar só com soldadura ou de soldadura importante na ligação, mais rígidas, em geral [9]................................................................................................................................... 66 Figura 25 – Ligação mista (soldadura de chapa de topo na viga com aparafusagem ao pilar, com situação de distribuição completa tradicional de esforços no apoio (corte + flexão) [9].............. 67 Figura 26 – Formas de Corrosão em desenho esquemático [14]........................................................... 69 Figura 27 - Esquema representativo duma operação de decapagem mecânica com indicação das principais entradas e saídas de materiais ...................................................................................... 71 Figura 28 - Esquema representativo duma operação de decapagem química com indicação das principais entradas e saídas de materiais [11]............................................................................... 71 Figura 29 - Esquema representativo da operação de lixagem com identificação das principais entradas e saídas de materiais [11]................................................................................................................. 72 Figura 30 - Esquema representativo duma operação de desengorduramento químico com indicação das principais entradas e saídas de materiais [11]............................................................................... 73 Figura 31 – Influência do tempo de imersão no peso da camada de zinco [14] .................................... 76 Figura 32 – Camadas resultantes da metalização por zinco ou galvanização [14]................................ 76 Figura 33A - Detalhes construtivos para evitar a corrosão [6] .............................................................. 78 Figura 33B - Detalhes construtivos para evitar a corrosão [6] .............................................................. 79 Figura 33C - Detalhes construtivos para evitar a corrosão [6] .............................................................. 80 Figura 34 - Detalhes construtivos para evitar a corrosão [11, adaptado] .............................................. 85 Figura 35 - Chave dinamómetrica [13].................................................................................................. 95 Figura 36 – Recomendação sobre a utilização de galvanização e pintura [15] ................................... 111 Figura 37 – Viga-exemplo de cobertura do pórtico industrial a duas águas........................................ 113 Figura 38 – Pilar-exemplo de pórtico industrial a duas águas............................................................. 114 Figura 40 – Caso de Estudo – Proposta de corte de chapas 300mm×600mm e 300mm×1095mm (assinalas com uma cruz “X” as partes em desperdício) ............................................................ 121 VII
  9. 9. Execução de Estruturas Metálicas Figura 41 – Caso de Estudo – Fase 2 - Montagem das componentes que são erguidas em blocos (vigas de cobertura com união prévia no solo)...................................................................................... 126 Figura 42 – Caso de Estudo – Fase 3 - Elevação e fixação provisória dos pilares nos chumbadouros127 Figura 43 – Caso de Estudo – Fase 4 - Elevação e fixação provisória das vigas nos pilares .............. 128 VIII
  10. 10. Execução de Estruturas Metálicas Índice Tabelas Tabela 1 – Normas prescritas para produtos estandardizados para aços estruturais [3]........................ 17 Tabela 2 – Normas prescritas para aços de enformados a frio, folhas e estribos de aço [3] ................. 17 Tabela 3 – Normas prescritas para aços inoxidáveis [3] ....................................................................... 17 Tabela 4 – Valores nominais da tensão de cedência fy e da tensão de rotura fu, para aços correntes de acordo com a EN 10025-2 [4]....................................................................................................... 18 Tabela 5 – Composição química a que têm de obedecer os aços correntes de acordo com a EN 10025-2 [4].................................................................................................................................................. 19 Tabela 6 – Valores de referência genéricos para aços estruturais [10].................................................. 19 Tabela 7 – Valores nominais da fy e da fu, para aços de acordo com a normalização europeia [4]........ 20 Tabela 8 – Tabela de equivalências para a nova norma EN 10025 [4] ................................................. 21 Tabela 9 – Aços patinados segundo a nova norma EN 10025-5 [4]...................................................... 21 Tabela 10 – Valores nominais da tensão de cedência e da tensão de rotura à tracção [2]..................... 23 Tabela 11 – Valores nominais da tensão de cedência e da tensão de rotura à tracção [3]..................... 27 Tabela 12 – Valores nominais mínimos da força de pré-esforço em kN [4] ......................................... 27 Tabela 13 – Produtos estandardizados para consumíveis de soldadura [4] ........................................... 29 Tabela 14 – Normalização de aparelhos de apoio [6]............................................................................ 32 Tabela 15 – Definição das classes de consequências [3]....................................................................... 33 Tabela 16 – Critérios recomendados para produção e categorias de serviços [3] ................................. 34 Tabela 17 – Recomendações para a selecção de classes de execução [3] ............................................. 34 Tabela 18 – Classificação de preparação de superfície a tratar [3] ....................................................... 38 Tabela 19 – Condições sem requisitos especiais no corte de guilhotina na classe de execução 3 [3]... 43 Tabela 20 – Dureza superficial máxima permitida para os diversos tipos de aço, função da sua resistência mecânica [4]................................................................................................................ 43 Quadro 21 – Comparação das características associadas às tecnologias de corte de chapa [11] .......... 47 IX
  11. 11. Execução de Estruturas Metálicas Tabela 22 - Valores nominais de furos para parafusos (mm) [6] .......................................................... 50 Tabela 23 – Classificação das classes de atrito para superfícies de ligações pré-esforçadas [3]........... 61 Tabela 24 – Diâmetros tradicionais de parafusos e rebites para estruturas metálicas [6]...................... 64 Tabela 25 – Quadro de inspecções complementares [2] ....................................................................... 84 Tabela 25 – Esquemas tipo de pintura industrial [13] ......................................................................... 109 Tabela 26 – Exemplos comparativos entre esquemas de pintura em aço [13] .................................... 110 Tabela 27 – Exemplos comparativos em ambientes diferenciados [13].............................................. 110 Tabela 28 – Caso de Estudo - Custo unitário do material (€/kg)......................................................... 119 Tabela 29 – Caso de Estudo – aproveitamento de chapa (30mm) para vigas de cobertura................. 122 Tabela 31 - Caso de Estudo – estimativa orçamental do pórtico (montagem incluída) ...................... 123 Tabela 32 - Caso de Estudo – custo dos perfis laminados para as vigas de cobertura ........................ 124 Tabela 33 - Caso de Estudo – custo das chapas de ligação das vigas de cobertura............................. 124 Tabela 34 - Caso de Estudo – Meios humanos para montagem do pórtico......................................... 127 Tabela 34 - Caso de Estudo – Meios mecânicos para montagem do pórtico ...................................... 128 Tabela 35 – Propriedades mecânicas e físicas de diversos metais para engenharia [19] .................... 135 Tabela 36 – Propriedades mecânicas e físicas de diversos não-metais [19]........................................ 135 Tabela 37 – Outras propriedades mecânicas e físicas de diversos não-metais [19] ............................ 136 X
  12. 12. Execução de Estruturas Metálicas Introdução O presente trabalho tem por objectivo apresentar e desenvolver, ainda que de forma sucinta, o tema designado por Execução de Estruturas Metálicas. A principal motivação que esteve na base deste estudo assenta na crucial importância que o fabrico tem no âmbito, mais alargado, da Construção Metálica e Mista, dado ser esta fase do processo construtivo que materializa fisicamente a estrutura, confirmando a sua correcta concepção. Numa breve referência histórica, dizer-se-ia que estão, maioritariamente, colmatadas muitas das grandes omissões do passado, em termos legislativos (cite-se o REAE, ainda em vigor, em boa verdade, embora obsoleto e pouco usado pelos projectistas actuais, no que versa a formulações de cálculo e verificação), encontrando-se neste momento, finalmente, disponíveis meios normativos bastantes para um suficiente rigor e estandardização de procedimentos. Este facto tende a tornar mais simples e globais os sistemas industriais de produção e montagem de estruturas metálicas, divulgando a informação necessária ao cumprimento das boas regras construtivas, impondo critérios e tolerâncias, bem como facilitando a internacionalização das empresas do sector. Podemos afirmar que, em termos do estado da arte da Execução de Estruturas Metálicas, os grandes referenciais são os Eurocódigos 3 e 4, bem como, e sobretudo, as Normas Europeias aplicáveis, designadamente a EN 10025 [4] e a EN 4040. Se pretendêssemos definir o problema em análise, poderíamos dizer que o mesmo consistiria em: (i) respeitar o Projecto; (ii) fabricar com qualidade; (iii) optimizar o custo; (iv) garantir a segurança, higiene e saúde na realização dos trabalhos; (iv) obter a necessária celeridade para controlar a execução dentro do prazo; (v) assegurar a durabilidade expectável para a vida prevista da construção. O objectivo deste trabalho será o resumo das prescrições normativas mais significativas, associadas às recomendações de uma experiência valorizável e não regulamentarmente contraditória, aplicando a um caso prático, conduzindo o percurso de uma componente de uma estrutura metálica desde a recepção do Projecto, e seu Caderno de Encargos, até à montagem da estrutura, passando pelo planeamento, encomenda, preparação, corte, furação, soldagem, montagem prévia, tratamento e transporte. A metodologia a usar neste trabalho será fundamentada na permanente observância normativa, complementando as partes omissas com recomendações entendidas por tecnicamente correctas. Pelo exposto facilmente se depreende que as fontes utilizadas se baseiam nas publicações europeias disponíveis sobre esta matéria, bem como bibliografia avulsa identificada na bibliografia. Em suplemento foram contactadas empresas e técnicos do ramo da metalomecânica. 1
  13. 13. Execução de Estruturas Metálicas A organização do texto segue, sucintamente, uma lógica semelhante ao próprio decurso inerente à execução de Estruturas Metálicas, com a disposição seguinte: • No capítulo 1 aborda-se, concisamente, a concepção de estruturas metálicas, cujo âmbito parte da elaboração do Projecto (com o seu com diverso e rico conteúdo, que integra o conjunto das Peças Desenhadas e Escritas, nomeadamente a Memória, as Condições Técnicas Gerais e Especiais) até ao Caderno de Encargos, que deve conter a especificação de todos os procedimentos de controlo de qualidade indispensáveis; • No capítulo 2 apresenta-se o material aço estrutural, tanto no que trata a perfis, como a chapas, parafusos e material de adição para soldadura, enumerando as suas normas, especificações, características e quantificações de custos associados; • O capítulo 3 insere-se o que toca à fase de fabrico, desde o planeamento de trabalhos e elencar de produtos a adquirir, até ao traçado, corte e soldadura, ligação mecânica, tratamento de superfície, inspecção, ensaios e correcções, ou seja: um plano de fabrico (aplicado à peça exemplo), com a sequência de execução das suas diversas fases, optimizando no sentido de reduzir aos desperdícios de material; • O capítulo 4 debruça-se sobre o transporte e os cuidados a ter no seu carregamento, deslocação e descarga, referindo-se o importante factor de custos associados; • O capítulo 5 apresenta o processo de montagem da estrutura metálica, inspecção, testes, correcções e quantificação dos seus custos; • Finaliza-se, efectuando um balanço e conclusões do trabalho realizado. 2
  14. 14. Execução de Estruturas Metálicas Capitulo 1 – Concepção de Estruturas Metálicas 1.1 – A importância e as informações gerais do Projecto de Estruturas O Projecto é a peça fundamental de que se parte para o fabrico de uma estrutura, independentemente do material construtivo, dado que este encerra todas as informações necessárias à sua execução, nomeadamente e entre outros: • Informação geral sobre as características do local da obra e sua envolvente (social, urbana, paisagística, acessibilidades, infra-estruturas, etc); • Geologia do solo e suas condicionantes; • A regulamentação e normas de orientação, bem como os critérios e métodos análise e segurança, dimensionamento e/ou verificação (se uma forma geral, para Estruturas Metálicas, deve-se seguir-se os Eurocódigos de acordo com o Anexo 2 deste trabalho); • A natureza, características e qualidade dos materiais (desde o aço estrutural, passando pelos parafusos e chapas até aos consumíveis de soldadura, entre outros); • A geometria e composição das secções, elementos e ligações; • Topologia da estrutura; • Fundações, com justificação da solução adoptada, referindo as condicionantes ponderadas tendo por base o estudo geotécnico; • Condições técnicas gerais e especiais (desde o que se refere à abertura de caboucos, ou à desmatação e limpeza do local de obra, até ao relativo às operações de soldadura, ligações aparafusadas, sistemas de protecção contra a corrosão, etc); • Esclarecimentos pontuais pertinentes; • Peças Desenhadas e todos os detalhes construtivos suficientes para a completa execução da obra; • Plano de Segurança, Higiene e Saúde (ainda que genérico e provisório); • Procedimentos de transporte; • Processo de montagem; 3
  15. 15. Execução de Estruturas Metálicas • Limitações de uso e recomendações de manutenção periódica. 1.2 - Projecto das Estruturas Metálicas O projecto estruturas metálicas não é uma excepção face ao exposto no ponto anterior, sendo aqui mais premente a salvaguardava dos padrões de segurança exigíveis, dado que a esbelteza das peças propiciar fenómenos de 2.ª ordem que devem ser acautelados. Por outro lado, a observância da garantia de execução (nomeadamente em termos das ligações, prevenindo a entrada dos parafusos nos orifícios e o espaço de manobra das ferramentas) tem aqui particular acuidade. Acresce ainda que, ao contrário do que sucede no caso de estruturas de betão armado ou pré-esforçado, as secções são verificadas na suficiência estandardizada das suas dimensões, face ao valor da solicitação. Na verdade, em geral, existem geometrias de mercado que obrigam o projectista na sua escolha, sendo raros os casos em que este impõe a sua dimensão (normalmente só para estruturas especiais, como obras-de-arte). Tal situação é, pois, oposta ao que sucede com as secções de betão armado ou pré-esforçado, em que o projectista de facto as dimensiona: decide sobre a forma e medidas da secção, bem como da sua composição em termos de armaduras. Basicamente, a documentação necessária e exigida a incluir no projecto de estruturas metálicas já está estabelecida há longos anos [10], contemplando: • Peças Escritas (Memória descritiva e justificativa, Condições Técnicas Gerais; Condições Técnicas Especiais), devendo incluir a natureza e qualidade dos materiais, bem como os processos de construção – algumas vezes as Condições Técnicas surgem incluídas no caderno de Encargos; • Peças Desenhadas (que deve incluir desde a localização e rigorosa implantação da obra, às fundações e estruturas, com plantas, alçados, cortes e pormenores com todo o detalhe necessário a uma completa e perfeita execução, bem como uma simbologia e notas explicativas entendíveis e satisfatórias). 1.3 – Caderno de Encargos para Estruturas Metálicas 1.3.1 – Generalidades do Caderno de Encargos para Estruturas Metálicas O Caderno de Encargos é um indissociável complemento do Projecto, independentemente da dimensão e âmbito da obra, sendo decisivamente importante para a boa execução da obra, garantido a sua qualidade, regras e controlo de execução. Claro está que a sua observância assenta numa experiente e competente Fiscalização. Dissemos complemento porque, em boa verdade, a peça documental essencial 4
  16. 16. Execução de Estruturas Metálicas para a execução da obra é o Projecto, sendo possível levar a efeito construções sem Caderno de Encargos, mas nunca sem o primeiro. Contudo, mas não basta o mesmo assegurar Assim, de uma forma concisa mas entendida por suficiente, apresentação uma organização documental tipo de referência na elaboração de um Caderno de Encargos: • Caderno de Encargos, propriamente dito, incluindo toda a documentação a exigir ao Empreiteiro, antes, durante e após a execução da obra: Objecto; Regime jurídico Disposições gerais da empreitada (licenciamento municipal/oficial, regulamentação aplicável, esclarecimentos, subempreitadas, clausulas do contrato, livro de obra, horários, patentes, licenças, marcas de fabrico ou de comércio e desenhos registados, etc.); Disposições particulares da empreitada (pessoal, montagem/desmontagem e manutenção do estaleiro, instalações, equipamento, obras auxiliares e preparatórias, remoções e limpezas, etc); Valor da adjudicação, condições de pagamento, adiantamentos e revisão de preços; Regras e forma de pagar trabalhos a mais, omissões e imprecisões; Condições gerais de execução da empreitada; Normas de medição e seus autos; Planeamento e direcção de obra (condições de aceitação de proposta e amostras de materiais alternativos, condições de elaboração de: programa descritivo de trabalhos; cronograma/plano de trabalhos; plano de mão-de-obra; plano de equipamentos, etc); Prazos de execução; Cauções e garantias; Fiscalização e controlo; Materiais e elementos de construção (aqueles que não estão incluídos no Projecto); Contrato, consignação, recepção e liquidação da obra; Prémios e multas; 5
  17. 17. Execução de Estruturas Metálicas Etc. • Medições (que podem integrar o Projecto) e, eventualmente, Estimativa Orçamental; • Esquema de controlo de qualidade e procedimento de inspecção, para que não exista qualquer tipo de dúvidas sobre as características dos materiais de construção e a forma de execução dos trabalhos, seus níveis de exigência e sua verificação (inclui plano dos ensaios necessários para que a qualidade do material e dos trabalhos seja assegurada); • Esquema de montagem, para haver uma melhor organização na execução da estrutura, redução de tensões residuais, eliminação ou mitigação dos problemas que possam surgir, considerandoos na fase de projecto; • Esquema de manutenção, tendo em vista a redução de custos e a conservação da qualidade e operacionalidade da estrutura durante o ciclo de vida expectável; • Programa de Concurso (eventual). Em caso de ser exigível um Plano de Qualidade este incluirá (ISO 9000) [6]: • Documento de gestão da qualidade; • Documentos de preparação de execução (“check lists”); • Documentos de controlo de qualidade da produção (“follow up”). 1.3.2 – A norma prEN 1090 e o Caderno de Encargos para Estruturas Metálicas A norma prEN 1090 [3] é, talvez, a principal referência na Execução de Estruturas Metálicas, constituindo-se o seu conteúdo num verdadeiro manual de especificações para este fim. Por exemplo, no caso do Plano de Qualidade não ser exigido, e dado que se trata de uma estrutura metálica, citam-se alguns dos documentados que deverão ser sempre listados em cumprimentos dessa prEN 1090 [3]: (i) plano de inspecção da produção; (ii) gestão de alterações; (ii) manipulação de não conformidades, etc [6]. De qualquer modo, é sempre de referir que a documentação é uma parte inalienável de um contrato de obra, pois identifica as responsabilidades assumidas por cada uma das partes no negócio. Assim, e para além da já referida, e de forma mais específica visando a execução de estruturas metálicas, os planos e desenhos a elaborar devem também ser os seguintes intervenientes (incluem-se os autores responsáveis): 6
  18. 18. Execução de Estruturas Metálicas • Peças Escritas e Desenhadas do Projecto (com detalhe vasto e rigoroso próprio estruturas metálicas, em que as dimensões são em “mm”) – Projectista; • Condições Técnicas Gerais, Especiais e Medições – Projectista; • Planos e Desenhos de Fabrico (execução) das estruturas metálicas – Empreiteiro • Planos e Desenhos de Montagem das estruturas metálicas e outros, complementares, que se mostrem necessários – Empreiteiro; • Plano de Qualidade para Fabrico e Montagem das estruturas metálicas – Empreiteiro; • Plano de Segurança, Higiene e Saúde com procedimentos para a elaboração dos trabalhos – Empreiteiro; • Plano e Pormenorização de Soldadura (segundo ponto 7.2 da prEN 1090-2 [3]) – Empreiteiro; De forma mais exaustiva, e no que trata à elaboração da documentação a fornecer pelo Empreiteiro, esta deverá seguir os pontos 4.2, 7.2, 9.2 e 9.3 da prEN 1090-2 [3], sendo que esta prEN 1090 [3] lista os documentos normativos de referência divididos por categorias [6]: • Materiais: Aços; Chapas de aço; Consumíveis de soldadura; Ligadores mecânicos (parafusos, etc); Cabos; Aparelhos de Apoio. • Fabrico; • Soldadura; • Ensaios (destrutivos e não destrutivos); • Montagem; • Protecção contra a corrosão; • Diversos. 7
  19. 19. Execução de Estruturas Metálicas Dentro dos requisitos para produtos de construção metálica, mormente no que a perfis diz respeito, podem-se encontrar especificações para a quase totalidade dos tipos de aço existente, tais como [6]: • Em aço laminado até a classes S960; • Em aço enformado a frio e elementos laminares até S960 (aço estrutural) e S700MC (aço inox); • Produtos de aço inoxidável; • Perfis estruturais ocos (circulares, quadrados ou rectangulares). De sublinhar que esta norma não é apenas aplicável a estruturas metálicas, dimensionadas de acordo com a EN1993 (estruturas metálicas), mas também a estruturas mistas aço-betão, dimensionadas de acordo com a EN1994 (estruturas mistas). A norma prEN 1090 [3] define, ainda, distintos níveis de exigência [6]: • Classes de execução, relacionadas com as categorias de produção e exploração (as orientações para a escolha das classes de execução são dadas no anexo B da EN1090, encontrando-se a lista de requisitos para as classes no anexo A3 da EN1090, ver tabela 15 e 16 deste documento); • Classes de consequência, que são definidas no EC0 (EN1990 - anexo B), visando estabelecer os efeitos do colapso ou avarias estruturais (ver Tabela 14 deste documento); • Classes de tolerância, a definir em futuras versões, mas actualmente as classes de tolerância são classe 1 e 2, sendo que se não for especificada uma classe, assume-se classe 1 (mais permissiva). O próximo capítulo dedica-se, exclusivamente, à apresentação de um Caderno de Encargos Tipo adaptado à Execução de Estruturas Metálicas. 8
  20. 20. Execução de Estruturas Metálicas Capitulo 2 – Caderno de Encargos Tipo (estruturas metálicas) Um Caderno de Encargos é, antes de qualquer outra interpretação, um documento em que as regras a que vão obedecer as relações e compromissos entre o Dono-de-Obra e o Empreiteiro ficam estabelecidos. Para um é a forma como vai ser efectuada a prestação de serviços (de fornecimento de materiais, fabrico e/ou colocação), para o outro será o seu respectivo pagamento. Neste contexto entendeu-se, ilustrativamente, introduzir um subcapítulo de “Disposições Gerais” para melhor se compreender o espírito vertido no parágrafo anterior, e que poderá estar presente em qualquer Caderno de Encargos de uma obra de construção civil, a que a Execução de Estruturas Metálicas não foge. No continuar deste trabalho, no sentido de este não se tornar demasiado extenso, as obras que não de estrutura metálica, mas que na prática concorrem para a sua realização, como movimentos de terras e fundações, ou mesmo revestimentos e outros acabamentos, não serão incluídas neste texto. 2.1 – Disposições gerais Sem prejuízo do fixado nos artigos seguintes, tem a finalidade desta introdução o estipular, de forma inequívoca, o seguinte: • Todos os elementos constituintes da estrutura, bem como aqueles com finalidades fundamentalmente construtivas, mas cobertos por estas Condições Técnicas Especiais e a pela Memória Descritiva do Projecto, deverão ser, em qualquer caso, fabricados ou integrados com produtos de marca homologada por entidade idónea e oficialmente certificada para o efeito, bem como se deverão encontrar-se em estado de completamente novo e não apresentar qualquer imperfeição; • Deverá ser entregue à Fiscalização, por escrito, a indicação do fornecedor e da origem de todos os elementos acima citados, bem como os respectivos documentos de homologação; • O constante nos dois parágrafos anteriores, sendo obrigatório, não dispensa a necessária aprovação prévia da Fiscalização antes do seu fabrico, ou da sua montagem, assim como a sua posterior vistoria; • A Fiscalização pode ainda, sempre que julgue necessário, mandar proceder a ensaios de recepção que decorrerão a expensas do Empreiteiro; 9
  21. 21. Execução de Estruturas Metálicas • Será ainda entregue à Fiscalização, por escrito, para ser submetido a aprovação, o Plano de Trabalhos a efectuar com a necessária ordem de montagem e sua calendarização, de forma a se poder efectuar a melhor coordenação de toda a produção das diversas especialidades; • No caso de soluções deixadas como proposta a efectuar pelo Empreiteiro, mas sempre sujeitas á aprovação da Fiscalização, o seu custo já estará incluído no fornecimento e montagem destas peças, ou seja, deverá já vir contida no preço de concurso, não podendo por tal motivo este invocar trabalhos a mais; • Todas as despesas decorrentes da preparação, execução e limpeza da própria obra e do seu local, como a montagem, desmontagem do estaleiro, sua manutenção e trabalhos a estes afins, correm por conta do Empreiteiro (conforme rubrica no Mapa de Medições), bem como o abastecimento de água e energia e outros recursos exteriores tidos como necessários à realização dos trabalhos, se de modo diferente não for contratado; • Toda a execução estará de acordo com a regulamentação e normalização em vigor (nacional e/ou europeia), bem como todas as demais recomendações técnicas aplicáveis; • No caso do estabelecido nestas cláusulas conduzir a situações de trabalhos não previstos (trabalhos a mais) deve a Fiscalização ser de imediato informada no sentido de sancionar ou não a sua execução. Nesta conformidade, deverá ser entendido que todo o texto seguinte está sujeito às condições acima designadas, pelo que não se fará uma referência explícita e repetitiva das mesmas, devendo ser estas entendidas como permanentemente implícitas e vigentes. Dever-se-á ter ainda em atenção o seguinte: • Fazem parte integrante das Condições Técnicas Gerais e Especiais todos os fornecimentos, trabalhos e a qualidade e modo de execução a estes relativa, de tudo o que à presente empreitada respeite, de acordo as Peças Escritas e Desenhadas do Projecto, com o Caderno de Encargos em geral e suas Medições e, se for caso disso, com eventuais alterações que venham a ser introduzidas durante a obra (após aprovação por escrito da Fiscalização), do que o Empreiteiro se obriga a cumprir integralmente e de que se fará pagar de acordo com valores de concurso ou posteriormente negociados (caso não constem da lista de preços inicial); • Na ausência de definições no que respeita a materiais ou técnicas construtivas por parte destas Condições Técnicas Especiais ou da Memória projecto, deverá a execução dos trabalhos obedecer às disposições legais em vigor, às normas, às especificações e demais documentos de homologação de laboratórios oficiais portugueses ou entidades equiparadas; 10
  22. 22. Execução de Estruturas Metálicas • Da empreitada fazem parte todos os trabalhos descritos no Projecto e nas respectivas Medições, bem como todos aqueles que embora não expressamente descritos, são imprescindíveis para cumprir as boas regras e técnicas de construção civil e como complemento dos previstos nas folhas de medições, ou seja, a empreitada engloba todos os trabalhos que de acordo com a intenção do Projecto levam ao completo acabamento da obra, desde que aprovados pela Fiscalização; • Os materiais a empregar e a forma de execução da obra será realizada tendo em conta o estabelecido pelos documentos que adiante serão enunciados neste texto, bem como quaisquer outros regulamentos, leis, decretos, normas, especificações e outros documentos emanados por entidades oficiais ou oficialmente reconhecidas e cujas disposições sejam vinculativas para obras de construção civil, nomeadamente e entre outras, Órgãos de Soberania (nacionais e europeus), Laboratório Nacional de Engenharia Civil e Instituto Português da Qualidade; • O Empreiteiro deverá ter sempre conhecimento da versão mais actualizada do documento cuja natureza for a referida nas peças do Projecto e Caderno de Encargos, mesmo que nestes outra mais antiga conste, não podendo alegar o uso desta última por desconhecimento da que se encontre no actual em vigor, dando do facto conhecimento à Fiscalização; • Poderá o Empreiteiro apresentar, separadamente, variantes ao sistema construtivo previsto, mas só serão tidas em consideração para avaliação aquelas que dêem inteira satisfação às solicitações e outros condicionamentos seguidos no Projecto. Da decisão tomada sobre as propostas cambiantes expostas pelo Empreiteiro não tem cabimento qualquer recurso; • Serão efectuadas todas as demolições e levantamentos necessários ao cumprimento do Projecto, mesmo que não estejam expressamente referidos, desde que aprovados pela Fiscalização; • A mão-de-obra a empregar será a qualificada para a realização das diversas tarefas e tipos de trabalhos, sendo sempre a suficiente, em cada momento, para assegurar o cumprimento do Mapa de Trabalhos aprovado e os prazos execução; • Todo o pessoal estará devidamente legalizado no que concerne à sua condição apta para trabalhar, que no que trata ao contrato válido de trabalho, quer às necessárias condições de saúde; • Todos os trabalhos serão executados de modo a não afectar os eventuais elementos da estrutura a manter, se for o caso, quer outros quaisquer elementos da construção que devam permanecer, bem como mobiliário, equipamento ou quaisquer artefactos dentro desta existentes; 11
  23. 23. Execução de Estruturas Metálicas • Todos os produtos das demolições serão transportados pelo Empreiteiro para vazadouro da sua responsabilidade, excepto os materiais que a Fiscalização entenda aproveitáveis, sendo estes igualmente transportados pelo Empreiteiro para depósito a indicar por esta; • A falta de materiais no mercado, a ausência de mão-de-obra ou as condições climatéricas inerentes à época do ano em que a obra decorre, não poderão servir de motivo de prorrogação do prazo, pelo que a programação dos trabalhos deverá prever a provável existência e consequências de tais contrariedades; • O Empreiteiro deverá inteirar-se no local da obra e junto do Dono-de-Obra do volume e natureza dos trabalhos a executar, sobretudo quando este for por Valor Global, porquanto não serão atendidas quaisquer reclamações baseadas no desconhecimento ou falta de previsão dos mesmos; • O Empreiteiro tomará as disposições necessárias para que a execução dos trabalhos não prejudique as actividades da rotina do local onde os mesmos se desenvolvem; • O Empreiteiro é responsável pelo estado de limpeza das zonas afectadas pela execução dos trabalhos, de modo a mantê-los com aspecto que não contraste com as zonas circundantes, bem como a executar todos os trabalhos finais de limpeza e reposição do existente à data da consignação, se nenhuma alteração estiver prevista no Projecto; • O Empreiteiro tomará as precauções indispensáveis para não causar prejuízo em edifícios adjacentes à obra, instalações ou redes de qualquer natureza, árvores de qualquer porte, pavimentos, etc., sendo da sua conta as reparações e reposições necessárias se as mesmas não estiverem incluídas na empreitada; • São inerentes à proposta do Empreiteiro todos os trabalhos preparatórios e de acabamento que se relevem necessários a cada tarefa, assim como cargas e descargas de materiais, apeamentos, etc; • As omissões ou desencontros de dimensões e outros elementos de projecto com as reais verificadas em obra serão objecto de reclamações por erros e omissões de projecto no prazo legalmente aprovado; • O Empreiteiro deve organizar o Livro da Obra contendo uma informatização sistematizada e de fácil consulta dos acontecimentos mais significativos relacionados com a execução dos trabalhos; 12
  24. 24. Execução de Estruturas Metálicas • O Empreiteiro obriga-se a apresentar mensalmente a situação dos trabalhos realizados em relação aos previstos no Mapa de Trabalhos; • Os capítulos incluídos nas Condições Técnicas (Gerais e Especiais) que não sejam aplicáveis às obras respeitantes ao presente projecto devem ser ignorados, sendo contudo aqui incluídos já que se tornam válidos para eventuais trabalhos a mais a contratar com o Empreiteiro e que concorram no seu âmbito. Ainda em termos de Disposições Comuns atender-se-á ao seguinte: • As referências e modelos comerciais, tipos e marcas, previstas no Caderno de Encargos têm como objectivo dar indicação da natureza, da qualidade e de acabamento pretendido para o trabalho em causa; • O Empreiteiro, quando autorizado pela Fiscalização, poderá aplicar materiais diferentes dos previstos, se a solidez, estabilidade, desempenho, características, propriedades, aspecto, duração e conservação da obra não forem prejudicados e se não houver alteração para mais no preço; • Os materiais nos quais se verificar, por simples exame ou em face do resultado dos ensaios ou análises, não satisfazerem as condições exigidas, serão rejeitados; • O facto de a Fiscalização permitir o emprego de qualquer material não isenta o empreiteiro da responsabilidade sobre a maneira como ele se comportar; • O Empreiteiro apresentará amostras de todos os materiais que se propõe empregar na obra devidamente identificados e rotulados com indicação de fornecimento e fabricante; • A Fiscalização reserva-se o direito, caso assim o entenda, de proceder a outros ensaios de controlo de qualidade, sempre que considere insuficientes ou inadequados os prescritos neste Caderno de Encargos; • A Fiscalização, para garantia da boa execução dos trabalhos e sempre que julgue conveniente, indicará quais as provas a que deverão ser submetidos os materiais, quer antes, quer depois de aplicados, ou mesmo as zonas ou as secções da obra já erguidas e construídas; • Estas provas serão feitas de acordo com os preceitos regulamentares em vigor ou com as prescrições que, fixadas ou não pelo Caderno de Encargos, permitam estabelecer valores comparativos da perfeita execução da obra; • Os materiais rejeitados por não satisfazerem as condições exigidas, deverão ser removidos pelo Empreiteiro para fora do local da obra no prazo de 48 horas; 13
  25. 25. Execução de Estruturas Metálicas • Os perfis e as chapas devem ter as formas prescritas e apresentar-se desempenadas, dentro das tolerâncias admitidas. Em termos de Segurança atender-se-á ao seguinte: • O Empreiteiro será responsável pela segurança devendo propor as medidas que julgar convenientes para a execução dos trabalhos se faça respeitando a legislação em vigor, sugerindo, se achar pertinentes alterações ao Pano de Segurança, Higiene e Saúde visado pela Fiscalização; • Deverá ser dada especial atenção à prevenção de acidentes, utilizando nomeadamente capacetes, luvas e calçado de protecção para todo o pessoal ao serviço do Empreiteiro. Em termos de Estaleiros, Circulação e Vedações atender-se-á ao seguinte: • O Empreiteiro apresentará uma planta do estaleiro da obra com a localização das instalações e equipamentos, para aprovação da Fiscalização; • Em nenhuma situação é permitido o desrespeito das normas de segurança; • O Empreiteiro efectuará logo de início os tapumes e guardas da área destinada ao trabalho considerando sempre a possibilidade de acesso a viaturas de bombeiros e urgência ao local da obra; • Todas as protecções, informações e anúncios deverão apresentar-se sempre com bom aspecto; • O Empreiteiro protegerá eficazmente a vegetação e árvores existentes no local da obra. Em termos de Protecção contra Agentes Atmosféricos atender-se-á ao seguinte: • A obra e os materiais deverão em qualquer fase estar protegidos dos agentes atmosféricos, sendo da responsabilidade do Empreiteiro as reparações ou substituições que se tenham de efectuar em qualquer zona por não se ter respeitado este artigo. Em termos de Levantamento e Reposição de infra-estruturas (como de redes eléctricas, de águas e esgotos, comunicações, aquecimento, fluidos no estado gasoso e outras congéneres habituais e próprias dos diversos tipos de edificações) necessárias para o normal decorrer da obra atender-se-á ao seguinte: • O Empreiteiro terá que no início de cada fase da obra em que tenha de recorrer aos trabalhos a que respeita esta alínea, efectuar um completo inventário do existente que entregará na forma de Peças Escritas e Desenhadas à Fiscalização, sendo da sua responsabilidade a integral e funcional 14
  26. 26. Execução de Estruturas Metálicas recolocação de todos os elementos constantes, bem como os testes de aptidão necessários à sua reentrada em serviço; • O preço de concurso para os supracitados trabalhos incluirá todas as substituições de material que não tenha condições de ser levantado e posteriormente reposto, não havendo lugar a reclamações se tal cuidado não houver por parte do Empreiteiro na prévia visita e verificação local; • É ainda da competência do Empreiteiro a completa substituição de todos os elementos destes sistemas que em virtude destas operações sofrerem qualquer deterioração; • Fica claro, pois, que sobre estes trabalhos, nomeadamente a sua especificidade e quantidade, devem-nos os concorrentes apreciar localmente no sentido de apresentar o preço respectivo, não podendo em caso de adjudicação ignorarem a sua necessidade e sobre eles reclamarem erros, omissões ou trabalhos a mais. Como ressalva geral deste ponto (Disposições Gerais) refira-se que as soluções fixadas ou apontadas nestas Condições Técnicas Gerais e Especiais são vinculativas desde que nas restantes peças que compõe o Projecto completo outras mais rigorosas não forem explicitadas, caso em que serão estas últimas a prevalecer. 2.2 - Qualidade e Natureza dos Materiais 2.2.1 - Aço em perfis e chapas As propriedades dos aços, no que diz respeito às suas características gerais, são valores nominais a adoptar para efeitos de cálculo. As características dos diferentes tipos de aços devem basear-se na informação relativa às suas propriedades mecânicas (determinadas a partir de ensaios de tracção, ensaios de choque e, ocasionalmente, ensaios de dobragem) e à sua composição química. As características dos perfis e chapas de aço usadas em elementos estruturais devem estar de acordo com a norma EN 10025-2004 [4], designadamente nas suas partes (e na designação original): • PART 1 - General technical delivery conditions. • PART 2 - Technical delivery conditions for non-alloy structural steels. (Supersedes EN 10025: 1993); 15
  27. 27. Execução de Estruturas Metálicas • PART 3 - Technical delivery conditions for normalised/normalised rolled weldable fine grain structural steels. Supersedes EN 10113: parts 1 & 2: 1993); • PART 4 - Technical delivery conditions for thermo mechanically rolled weldable fine grain structural steels. (Supersedes EN 10113: parts 1 & 3: 1993); • PART 5 - Technical delivery conditions for structural steels with improved atmospheric corrosion resistance – also known as weathering steels. (Supersedes EN 10155: 1993); • PART 6 - Technical delivery conditions for flat products of high yield strength structural steels in the quenched and tempered condition. (Supersedes EN 10137: parts 1 & 2:1996). A classificação dos aços correntes, apresentados nas tabelas 1 e 2 é designada pelas letras JR, JO, J2 e K2, que representam o nível de qualidade do aço no que diz respeito à soldabilidade e aos valores especificados do ensaio de choque. A qualidade aumenta para cada designação de JR a K2. Para uma descrição mais detalhada da qualidade dos aços deve-se consultar a norma EN10025-2 [4]. Os aços utilizados em perfis e chapas têm de respeitar a norma EN 10025 [4], nas suas 6 partes, sobretudo no que trata à sua qualidade do aço e às condições de fornecimento. Esta norma revoga e substitui, praticamente, toda a normalização anterior, que se encontrava mais dispersa. É, também, recomendável ter em consideração a norma EN 10164 “Steel products with improved deformation properties perpendicular”, usando chapas de aço com propriedades de deformação melhorada, no caso de chapas de topo sujeitas a esforços significativos (maior ductilidade). Nas tabelas 1 a 3 incluem-se as normas prescritas pela própria norma prEN 1090-2 [3] para os aços a adoptar em diversos de peças estruturais (ver figura 1), nomeadamente: Normas prescritas para produtos estandardizados para aços estruturais – Tabela 1; Normas prescritas para aços de enformados a frio, folhas e estribos de aço – Tabela 2; Normas prescritas para aços inoxidáveis – Tabela 3. De notar que são omissas normas para as dimensões estandardizadas dos perfis mais usados em construção metálica (“I” e “H”), denotando alguma liberdade industrial ainda existente nesta matéria. Outro factor que se considera bastante negativo é a grande dispersão normativa, conduzindo a incertezas quanto à existência de normas sobre algumas temáticas, bem como tornando difícil e oneroso a consulta ao público e profissionais em geral. Os aços correntes para elementos estruturais variam consoante as suas propriedades mecânicas e composição química, como podemos verificar nas tabelas 4 e 5. 16
  28. 28. Execução de Estruturas Metálicas Tabela 1 – Normas prescritas para produtos estandardizados para aços estruturais [3] Tabela 2 – Normas prescritas para aços de enformados a frio, folhas e estribos de aço [3] Tabela 3 – Normas prescritas para aços inoxidáveis [3] 17
  29. 29. Execução de Estruturas Metálicas Figura 1 – Estruturas metálicas com emprego de várias geometrias de perfis e tipos de aço [18] Ilustram-se, na tabela 6, os valores de referência genéricos das grandezas físicas para aços estruturais, sendo os mesmos aproximadamente idênticos para todos os tipos de aço estrutural. Na verdade, a propriedade mais diferenciadora dos diversos aços estruturais é a resistência mecânica, seguindo-se a ductilidade e a tenacidade, muito associadas ao teor de carbono. Em geral quanto mais carbono tem o aço menos próprio para estruturas, dado ser mais frágil. Tabela 4 – Valores nominais da tensão de cedência fy e da tensão de rotura fu, para aços correntes de acordo com a EN 10025-2 [4] Designação Qualidade Tensão de cedência fy e tensão de rotura fu em N/mm2 Espessura nominal em mm t<=40 40<t<=80 Alongamento mínimo em % (2) (L0 = 5.65/S0) Espessura nominal em mm fy fu 235 360 215 360 40<t≤63 63<t≤100 26 25 24 JR JO J2 JR 10<t≤15 27 0 27 -20 fu 3<t≤40 Temperatura ºC 20 fy S235 Energia absorvida mínima no ensaio de choque (J) (3) Espessura nominal em mm 27 27 0 27 -20 27 JR S355 20 J2 S275 20 27 JO 0 27 JO J2 275 355 430 510 255 335 410 470 22 22 21 20 20 440 550 410 -20 27 -20 K2 S450 21 40 550 (1) Os valores apresentados neste quadro são valores de referência. Para detalhes consultar a norma EN10025. (2) Os valores apresentados neste quadro são aplicáveis a provetes longitudinais para o ensaio de tracção. Para chapas, chapas largas e produtos longos de largura maior ou igual a 600 mm utilizam-se provetes transversais e o alongamento mínimo deve ser inferior a 2%. (3) Para espessuras inferiores a 10 mm a energia mínima absorvida no ensaio de choque deve deduzir-se da figura 1 da norma EN10025. 18
  30. 30. Execução de Estruturas Metálicas Tabela 5 – Composição química a que têm de obedecer os aços correntes de acordo com a EN 10025-2 [4] Designação C em % máx. Para espessuras nominais t em mm Qualidade Mn% Máx. Si% Máx. P% Máx. S% Máx. N% Máx. Máx. CEV para espessuras nominais em mm t≤16 0.17 0.20 0.17 1.40 - 0.045 0.045 0.007 JO 0.17 0.17 0.17 1.40 - 0.040 0.040 0.009 0.35 0.38 J2 0.17 0.17 0.17 1.40 - 0.035 0.035 - 0.35 0.38 JR S275 t>40 JR S235 16<t≤4 0 0.21 0.21 0.22 1.50 - 0.045 0.045 0.009 0.40 0.42 JO 0.18 0.18 0.18 1.50 - 0.040 0.040 0.009 0.40 0.42 t≤40 40<t≤150 0.35 0.38 J2 0.18 0.18 1.50 - 0.035 0.035 - 0.40 0.42 0.24 0.24 0.24 1.60 0.55 0.045 0.045 0.009 0.45 0.47 JO 0.20 0.20 0.22 1.60 0.55 0.040 0.040 0.009 0.45 0.47 J2 0.20 0.20 0.22 1.60 0.55 0.035 0.035 - 0.45 0.47 K2 S355 0.18 JR 0.20 0.20 0.22 1.60 0.55 0.035 0.035 - 0.45 0.47 Nota: Os valores apresentados neste quadro são valores de referência. Para maiores detalhes consultar a norma EN10025. Tabela 6 – Valores de referência genéricos para aços estruturais [10] Módulo de Elasticidade E = 210.000 N/mm2; Módulo de distorção G = E/2(1+υ) N/mm2; Coeficiente de Poisson υ = 0,3 Coeficiente de dilatação térmica linear α = 12x10-6 (ºC)-1 Massa Volúmica ρ = 7.850 Kg/m3. Na tabela 7 faz-se uma apresentação mais largada de tipos de aços, segundo a normalização europeia, embora com valores mais concisos, em termos de características. Face a alteração normativa, na tabela 8 faz-se a transferência da normalização anterior para a nova. Ainda na tabela 9 mostra-se as características do aço patinado, que vendo sendo um uso crescente em chapas arquitectónicas. Os aços patinados, também designados de auto-protectivos, caracterizam-se por uma resistência melhorada à corrosão. São aços fracamente ligados (com outros metais, como: P, Cu, Cr, Ni e Mo) que, em condições específicas de exposição, têm a faculdade de propiciarem a formação progressiva uma película superficial protectora de óxido exterior aderente e muito pouco porosa (designada por “patina”) que reduz significativamente a velocidade de oxidação habitual nos aços. São habitualmente conhecidos pelos nomes das marcas comerciais de fabrico: Corten (foram os primeiros aços patinados, com origem nos Estados Unidos), Indaten (fabricados pela “Usinor”) e Diweten (criados pela “Dilling” especialmente para pontes) [20]. 19
  31. 31. Execução de Estruturas Metálicas Tabela 7 – Valores nominais da fy e da fu, para aços de acordo com a normalização europeia [4] Espessura nominal do elemento t [mm] Designação t ≤40 mm 40 mm < t ≤80 mm fy [N/mm2] fu [N/mm2] fy [N/mm2] fu [N/mm2] S 235 235 360 215 360 S 275 275 430 255 410 S 355 355 510 335 470 S 450 440 550 410 550 S 275 N/NL 275 390 255 370 S 355 N/NL 355 490 335 470 S 420 N/NL 420 520 390 520 S 460 N/NL 460 540 430 540 275 370 255 360 EN 10025-2 EN 10025-3 EN 10025-4 S 275 M/ML S 355 M/ML 355 470 335 450 S 420 M/ML 420 520 390 500 S 460 M/ML 460 540 430 530 S 235 W 235 360 215 340 S 355 W 355 510 335 490 460 570 440 550 S 235 H 235 360 215 340 S 275 H 275 430 255 410 S 355 H 355 510 335 490 S 275 NH/NLH 275 390 255 370 S 355 NH/NLH 355 490 335 470 S 420 NH/NHL 420 540 390 520 S 460 NH/NLH 460 560 430 550 S 235 H 235 360 S 275 H 275 430 S 355 H 355 510 S 275 NH/NLH 275 370 S 355 NH/NLH 355 470 S 460 NH/NLH 460 550 S 275 MH/MLH 275 360 S 355 MH/MLH 355 470 S 420 MH/MLH 420 500 S 460 MH/MLH 460 530 EN 10025-5 EN 10025-6 S 460 Q/QL/QL1 EN 10210-1 EN 10219-1 20
  32. 32. Execução de Estruturas Metálicas Tabela 8 – Tabela de equivalências para a nova norma EN 10025 [4] EU 113 - 1972 EN 10113 - 1993 EU 25 - 1972 EN 10025 + A1 - 1993 Fe E 275 KGN S 275N Fe 360B S 235JR Fe E 275 KTN S 275NL Fe 360C S 235JO Fe E 275 KGTM S 275M Fe 360D S 235J2 Fe E 275 KTTM S 275ML Fe 430B S 275JR Fe E 355 KGN S355N Fe 430C S 275JO Fe E 355 KTN S355NL Fe 430D S 275J2 Fe 510B S 355JR Fe E 355 KGTM S355M Fe E 355 KTTM S355ML Fe 510C S 355JO Fe 510D S 355J2 Fe 510DD S 355K2 Tabela 9 – Aços patinados segundo a nova norma EN 10025-5 [4] Modo de Oxidação FN S235J2W P S N (%) (%) (%) (%) Máx. Máx. Máx. 0.16 0.45 Máx. 0.040 0.040 0.010 - 0.035 - Sim 0.15 0.05 a 0.16 0.040 0.010 - Máx. 1.1 0.035 - Sim Máx. 0.040 0.040 0.010 - FF S355JOW FN S355J2W FF S355K2W 0.80 FF 0.19 0.55 0.45 a 1.60 Máx. 0.035 0.035 - Sim Sim Cr Cu (%) 0.15 a 0.70 FN S355J2WP Adição de Azoto? (%) FF S355JOWP Mn Máx. S235JOW Si (%) Designação C (%) 0.35 a 0.85 0.20 a 0.60 0.25 a 1.35 0.20 a 0.60 0.35 a 0.85 0.20 a 0.60 FN = Aço efervescente não é admissível; FF = Aço completamente acalmado O fornecimento e inspecção decorrerão de acordo com a norma EN 10204, sendo de adoptar a certificação tipo 3.1 desta norma, devendo ser especificada a qualidade do material, suas propriedades mecânicas e composição química. Não é dispensável o certificado de qualidade, dado não ser admissível aguardar por ensaios de confirmação. Todas as tolerâncias e mais características a exigir na qualidade dos aços observarão a prEN 1090-2 [3], mormente os seus ponto 5.1, 5.2 e 5.3. 21
  33. 33. Execução de Estruturas Metálicas 2.2.2 - Ligações mecânicas Em geral, as ligações mecânicas (como parafusos, porcas e anilhas) deverão seguir o preceituado no ponto 5.6 da prEN 1090-2 [3], sendo de opção corrente a escolha da classe de parafusos 8.8 de alta resistência (aptos a pré-esforço, ver tabela 10). Este classe é a 1.ª da série de parafusos apta a ligações pré-esforçadas, sendo, portanto, possuidora de baixa relaxação e constituindo uma boa opção na relação preço/desempenho. Nas ligações mecânicas tem que se ter em atenção os parafusos, as porcas e as anilhas. Para a aplicação de parafusos pré-esforços de alta resistência, os parafusos devem de respeitar a norma ISO 4017, as porcas tem de respeitar a norma ISO 4032 ou 4775 e as anilhas tem de respeitar a norma ISO 7415. Contudo existe alguma normalização europeia correspondente, designadamente a prEN 14399 (mencionada no ponto 5.6.4. da prEN 1090-2 [4], embora a esta data ainda não tenha todas as suas partes concluídas). Como recomendações para parafusos e porcas hexagonais [6]: • Não pré-esforçados: As propriedades mecânicas devem ser especialmente especificadas para casos especiais, como é o caso de: (i) ligadores de aço carbono ou de ligas análogas com diâmetros superiores aos especificados nas EN ISO 898-1 e EN 20898-2; (ii) ligadores de aço inoxidável com diâmetros superiores aos especificados nas EN ISO 3506-1 e EN 3506-2; (iii) parafusos de ligas austeníticas-ferríticas de qualquer diâmetro; Os ligadores de aço carbono não devem ser usados para ligar elementos de aço inoxidável, a não ser em casos devidamente ponderados. Nesses casos devem ser usados “kit’s” de isolamento cuja especificação e detalhamento são obrigatórios. • Parafusos estruturais de alta resistência (pré-esforço, ver tabela 10): Os parafusos pré-esforçados não devem ser em aço inox, salvo em casos especiais, devendo então ser tomados como “ligadores especiais”; Estão em preparação diversas normas EN, nomeadamente relativas a parafusos de cabeça embutida (prEN 14399-7), anilhas e anilhas indicadoras de pré-esforço (prEN 14399-9). Estas anilhas indicadoras de PE não devem ser de aços auto-protegidos ou em aço inox (problema de corrosão galvânica). 22
  34. 34. Execução de Estruturas Metálicas A corrosão galvânica é um processo químico no qual se dá a destruição do metal menos nobre da série galvânica, por depósito na protecção do mais nobre, quando ligados directamente, na presença de um electrólito. Ora, a camada de óxido que se cria no aço é catódica, sendo o aço anódico, não sendo essa camada contínua, e por isso não se constituindo como uma barreira protectora, nas descontinuidades formam-se células de corrosão. Uma corrente eléctrica forma-se do pólo negativo (ânodo) para o positivo (cátodo), dissolvendo ou corroendo o pólo negativo. Série galvânica → do metal mais activo (anódicos), para o menos activo (catódicos): Alumínio e Zinco – usados para proteger o aço; Ferro; Aço; Aço inoxidável – substitui eficazmente o aço relativamente à corrosão; Chumbo; Cobre; Prata; Ouro; Platina. O potencial de corrosão galvânica aumenta com o aumento da diferença de potencial entre os dois metais, pelo que é completamente desaconselhável o contacto, sobretudo em ambiente húmido, entre metais nesta situação. Dai que muito cuidado terá que ser posto na escolha de elementos de ligalões mecânicas (parafusos, rebites, anilhas, porcas, etc.). Tabela 10 – Valores nominais da tensão de cedência e da tensão de rotura à tracção [2] Componente Pré Normas Europeias Requisitos genéricos (High strength structural bolting for preloading) prEN 14399-1 Ligações pré-esforçadas (suitability of assemblies for preloaded application) prEN 14399-2 Parafusos (Bolts) prEN 14399-3 (HR: deeper nuts) prEN 14399-4 (HV: shallower nuts) Porcas (Nuts) prEN 14399-3 (HR: deeper nuts) prEN 14399-4 (HV: shallower nuts) Anilhas (Washers) prEN 14399-5prEN 14399-6 De referir que as anilhas indicadoras de pré-esforço são uma alternativa à chave dinamométrica, de modo a permitir uma mais expedito controlo do momento de aperto em ligações pré-esforçadas. De notar que devido às condições de acesso à ligação e às tolerância dimensionais nem sempre o aperto é total e uniforme, pelo que o esmagamento deve ser medido junto ao ponto médio (ver figura 2). 23
  35. 35. Execução de Estruturas Metálicas Figura 2 – Estruturas metálicas com emprego de várias geometrias de perfis e tipos de aço [6] Conforme as melhores condições de acesso estas anilhas podem ser colocadas do lado da porca ou do lado da cabeça do parafuso (figura 3). Figura 3 – Estruturas metálicas com emprego de várias geometrias de perfis e tipos de aço [6] Existem também ligadores especiais, como parafusos injectados com resinas especiais. Em geral a resina é injectada através de um orifício colocado na cabeça do parafuso, podendo este ser tradicional (com rosca, anilha e porca) ou de espiga totalmente lisa. 24
  36. 36. Execução de Estruturas Metálicas As características genéricas são [6]: Resina de 2 componentes, com viscosidade à temperatura ambiente compatível com a injecção nos furos, apenas sob pressão (pode ter que ser usada uma argamassa moldável durante a injecção, para vedar); A resina deve manter-se moldável durante pelo menos 15 minutos; A cura deve estar concluída aquando da entrada em serviço da estrutura; Em casos de reparações pode ter que se aplicar calor para acelerar a cura (máx. 50 ºC); Estes elementos podem ter que ser obtidos através de ensaios, devendo ser usado o anexo G da EN 1990 – procedimento análogo ao da determinação do coeficiente de atrito em parafusos pré-esforçados; Detalhes sobre a utilização deste sistema podem obtidos na publicação do ECCS nº79 (European recommendations for bolted connections with injection bolts); O diâmetro dos furos estandardizado é d0= d + 3 mm, excepto em parafusos de diâmetro inferior a 27 mm, que pode ser de d + 2 mm, devendo ser usadas anilhas especiais, com d1= d+0,5 mm. • Outras Normas Europeias EN relacionadas com peças roscadas [12]: Parafusos: EN 24014:1991 Hexagon head bolts. Product grades A and B, com correspondência à ISO 4014:1988; EN 24015:1991 Hexagon head bolts. Product grade B. Reduced shank (Shank diameter = pitch diameter), com correspondência à ISO 4015:1979; EN 24016:1991 Hexagon head bolts. Product grade C, com correspondência à ISO 4016:1988; EN 24017:1991 Hexagon head screws. Product grades A and B, com correspondência à ISO 4017:1988; EN 24018:1991 Hexagon head screws. Product grade C, com correspondência à ISO 4018:1988; EN 28676:1991 Hexagon head screws with metric fine pitch thread. Product grades A and B, com correspondência à ISO 8676:1988. 25
  37. 37. Execução de Estruturas Metálicas • Outras Normas ISO relacionadas com porcas [12]: ISO 4032:1986 Hexagon nuts, style 1 - Product grades A and B; ISSO/DIS 4032 Hexagon nuts, style 1 – Product grades A and B; ISO 4033:1979 Hexagon nuts, style 2 - Product grades A and B; ISO/DIS 4033 Hexagon nuts, style 2 - Product grades A and B; ISO 4034:1986 Hexagon nuts - Product grade C; ISO/DIS 4034 Hexagon nuts - Product grade C; ISO 4775:1984 Hexagon nuts for high-strength structural bolting with large width across flats - Product grade B - Property classes 8 and 10; ISO/DIS 4775 Hexagon nuts for high-strength structural bolting with large width across flats - Product grade B - Property classes 8 and 10 (Revision of ISO 4775:1984). • Outras Normas Europeias EN relacionadas com anilhas [12]: EN ISO 10644:1998 Screw and washer assemblies with plain washers. Washer hardness classes 200 HV and 300 HV, com correspondência à ISO 10644:1998; EN ISO 10673:1998 Plain washers for screw and washer assemblies. Small, normal and large series. Product grade A, com correspondência à ISO 10673:1998; EN 28738:1992 Plain washers for clevis pins. Product grade A, com correspondência à ISO 8738:1986. Para anilhas também são muito usadas as Normas ISO 7089; 7091 a 7094 [12]. Existe alguma recomendação no sentido de se galvanizar as porcas e anilhas, sendo certo que durante o aperto alguma dessa protecção se perde. Os valores nominais das tensões de cedência e da tensão de rotura à tracção, estão regulamentados na tabela 11, caso exista alguma exigência que não esteja prevista na tabela 11, tem que se referenciar a norma ISO 898, nomeadamente: • ISO 898-1:1988 Mechanical properties of fasteners - Part 1: Bolts, screws and studs; • ISO/DIS 898-1 Mechanical properties of fasteners made of carbon steel and alloy steel – Part 1: Bolts, screws and studs; 26
  38. 38. Execução de Estruturas Metálicas • ISO 898-2:1992 Mechanical properties of fasteners - Part 2: Nuts with specified proof load values - Coarse thread; • ISO 898-5:1998 Mechanical properties of fasteners made of carbon steel and alloy steel – Part 5: Set screws and similar threaded fasteners not under tensile stresses; • ISO 898-6:1994 Mechanical properties of fasteners - Part 6: Nuts with specified proof load values - Fine pitch thread; • ISO 898-7:1992 Mechanical properties of fasteners - Part 7: Torsional test and minimum torques for bolts and screws with nominal diameters 1 mm to 10 mm. Tabela 11 – Valores nominais da tensão de cedência e da tensão de rotura à tracção [3] Ligações Pré-esforçadas (por atrito) Ligações ordinárias (por corte e/ou tracção) Classe de parafuso 4.6 fyb (N/mm2) 2 fub (N/mm ) 4.8 5.6 5.8 6.8 8.8 10,9 240 320 300 400 480 640 900 400 400 500 500 600 800 1000 Para valores fora dos limites estipulados na tabela 11, só podem ser utilizados caso seja comprovado a sua eficiência para determinada aplicação. Na tabela 12 apresentam-se os valores nominais mínimos da força de pré-esforço a aplicar nos parafusos pré-esforçados. Estes valores pretendem assegurar a transmissão da força que permita a mobilização do atrito entre as chapas a unir, além de garantir um estado de tensão que minimize a possibilidade de desaperto por vibrações eventuais a que a estrutura possa estar sujeita. De sublinhar que o aperto deve ser progressivo, preferivelmente na porca e da parte mais rígida para a memos rígida da ligação. Tabela 12 – Valores nominais mínimos da força de pré-esforço em kN [4] As ligações serão feitas cuidadosamente, sendo rejeitadas aquelas que possam prejudicar a estabilidade e resistência da obra. De referir, ainda, que: 27
  39. 39. Execução de Estruturas Metálicas • A parte não roscada da espiga dos parafusos deve ter comprimento suficiente para abranger toda a espessura dos elementos a ligar, isto é, a parte roscada deverá iniciar-se na zona correspondente à espessura da anilha; • Os parafusos devem ser apertados por meio de chaves dinamométricas e sujeitos aos momentos indicados no projecto; • As superfícies de contacto de ligações resistentes ao escorregamento deverão respeitar os requisitos da tabela 14 do ponto 8.4 da prEN 1090-2. Em geral, nas estruturas metálicas correntes, consideram-se superfícies de contacto resistentes ao escorregamento as ligações de topo entre troços do pórtico – classe C. 2.2.3 – Ligações soldadas A norma prEN 1090 remete para a norma EN 729 “Quality requirements for welding”, os requisitos básicos a preencher pela soldadura, estando dividida em função da classe de execução da estrutura: (i) Parte 4 → classe execução 1; (ii) Parte 3 → classe execução 2; (iii) Parte 2 → classes execução 3 e 4. Para efeitos dos requisitos de resistência da soldadura indica a EN ISO 14554 “Quality requirements for welding – resistance welding of metallic materials”. Por seu lado, um Plano de Soldadura deve ser elaborado caso a classe de execução da estrutura seja a 2, 3 ou 4, devendo incorporar os seguintes aspectos (de acordo com as normas EN 1011 e a prEN 1090): Detalhes de ligação; Tipos e dimensões das soldaduras; Especificação do procedimento de soldadura e consumíveis; Sequência de soldadura. Procedimentos a adoptar para evitar imperfeições Especificações de tratamentos térmicos Critérios de aceitação e rejeição. Já no que trata a consumíveis de soldadura, e segundo o ponto 5.5 do prEN 1090-2 [3], estes têm que respeitar a prEN 13479, devendo também ter-se em atenção a tabela 4 presente no ponto 5.5 da prEN 1090-2 [3], que é constituída por uma lista de normas de produtos para os consumíveis de soldadura (aqui reposta como tabela 13). 28
  40. 40. Execução de Estruturas Metálicas Tabela 13 – Produtos estandardizados para consumíveis de soldadura [4] Os pontos 5.1 e 5.2 da prEN 1090-2 [3] também devem ser observados. Não estando incluídas nas informações da norma prEN 13479, mas admitindo-se ser de interesse, para efeitos de simbologia e nomenclatura, em termos de normas europeias, temos: EN 2574:1990 Série aeroespacial. Soldaduras. Informações nos desenhos; EN 22553:1994 Welded, brazed and soldered joints. Symbolic representation on drawings, com correspondência à ISO 2553:1992; EN 24063:1992 Welding, brazing, soldering and braze welding of metals. Nomenclature of processes and reference numbers for symbolic representation on drawings, com correspondência à ISO 4063:1990. Como referência também devem ser consideradas as seguintes normas: ISO 13920:1996 Welding — General tolerances for welded constructions —Dimensions for lengths and angles — Shape and position; ISO 2553:1992 Welded, brazed and soldered joints - Symbolic representation on drawings; ISO/AWI 2553 Welded, brazed and soldered joints - Symbolic representation on drawings; ISO 4063:1998 Welding and allied processes - Nomenclature of processes and reference numbers. 29
  41. 41. Execução de Estruturas Metálicas De notar que existem normas especificas para procedimentos de soldadura (EN ISO 15609 “Specification and qualification of welding procedures for metallic materials”), bem como para a qualificação de pessoal afecto à sua execução (EN 287-1 e a EN 1418). Figura 4 - Materiais de soldadura e equipamentos de soldadura [12] De salientar, ainda, que: • A qualidade e resistência do material de adição das soldaduras terá de ser sempre de nobreza e valor superior ao aço base soldado (na figura 4 podemos ver consumíveis e máquinas de soldar); • Os trabalhos de soldadura exigem pessoal qualificado e aparelhagem conveniente, podendo a Fiscalização exigir provas de habilitações técnicas dos soldadores, ensaios de caracterização dos eléctrodos e quaisquer outros ensaios para o seu completo esclarecimento e de acordo com as normas em vigor; • As características da corrente eléctrica e a natureza dos eléctrodos devem ser apropriados à qualidade dos materiais a ligar e ao tipo de soldadura a efectuar; • A disposição das soldaduras e a sua ordem de execução devem ser estabelecidas de modo: A reduzir-se, tanto quanto possível, os estados de tensão resultantes da própria operação de soldadura; A que as peças soldadas fiquem na posição pretendida. • Na ligação das extremidades das barras (ligações de topo) as soldaduras devem ser dispostas, tanto quanto possível, de uma forma equilibrada em relação ao eixo de cada barra e inibindo pontos de sobreposição (deteriorando soldas anteriores); 30
  42. 42. Execução de Estruturas Metálicas • Também se deverá evitar a aplicação excessiva de soldadura num mesmo local, bem como o estabelecimento de variações bruscas de secção, pela concentração de tensões a que dão origem, nomeadamente em elementos soldados em toda a periferia; • Deverão ainda evitar-se soldaduras em entalhes ou furos de dimensões importantes; • As soldaduras efectuadas não poderão ser arrefecidas rapidamente, exigindo-se uma descida gradual e lenta da temperatura, e, nesta ordem de ideias, será pedida uma protecção das soldaduras contra o arrefecimento brusco provocado pela chuva, pela neve, ou pela própria acção do vento; • As superfícies a soldar, bem como os próprios eléctrodos, devem estar isentos de escórias, oxidação, carepa, tinta, humidade ou qualquer película de gordura; • A soldadura depositada tem de ficar bem ligada aos materiais a soldar, sem que se tenha queimado o material dos bordos; • Os cordões executados não deverão apresentar irregularidades, poros, fendas, cavidades ou quaisquer outros defeitos; • Sempre que um cordão seja obtido por várias passagens deve proceder-se à repicagem das escórias, por um processo adequado, e à limpeza com uma escova de arame, antes de cada passagem; • Em casos de comprovada necessidade, poderá exigir-se o recozimento de determinadas peças para eliminação das tensões residuais provenientes das operações de soldadura; • As medidas a tomar e o critério a adoptar na verificação das ligações soldadas será fixado pela Fiscalização; • Em geral, a execução de soldaduras deverá respeitar o disposto no capítulo 7 da prEN 1090-2. 2.2.4 – Acessórios de ligação Cabos de alta resistência [6]: • Os fios dos cabos de alta resistência têm que obedecer ao disposto na EN 10264-3 ou EN 10264-4, especificando a classe de resistência e a camada de protecção, de acordo com a EN 10244-2. • Os cordões devem obedecer ao disposto na EN 10138-3 Aparelhos de apoio [6]: 31
  43. 43. Execução de Estruturas Metálicas • Devem obedecer ao disposto na prEN 1337-3,4,5,6,7 ou 8 (ver quadro 14). Tabela 14 – Normalização de aparelhos de apoio [6] 2.2.5 - Argamassas de assentamento de chapas metálicas As argamassas de assentamento de chapas metálicas, a colocar entre as fundações e as bases de pilar (figura 5), serão de carácter hidráulico, com base num cimento com propriedades não retrácteis. A resistência será especificada nos elementos do Projecto, com um mínimo de resistência característica à compressão de 25 MPa. Deverá ser respeitado o ponto 5.8 da prEN 1090-2. No ponto 9.5.5. desta norma explicações complementares são dadas, conforme figura 5 deste texto, reportando o fabrico da argamassa para as normas EN 206-1 e ENV 13670-1. Figura 5 – Argamassa de regularização e selagem sob placa de base de pilar [4] 2.3 – Classificação estrutural e ambiental 2.3.1 - Classificação do ambiente No sentido de caracterizar a agressividade do ambiente em que a estrutura metálica será inserida, ajudando a seleccionar a protecção mais adequada, é necessário classificar o grau de corrosibilidade do ambiente de acordo com a norma EN ISO 12944-2. Para o exemplo em estudo seleccionou-se o nível C3, a que corresponde uma corrosibilidade média. 2.3.2 - Classificação da estrutura A classificação de uma estrutura, segundo a norma prEN 1090-2 [3], é um indicador fundamental das suas características de qualidade, pois espelha um nível de propriedades e fiabilidade que se repercute 32
  44. 44. Execução de Estruturas Metálicas em todos os pontos do seu fabrico. Na verdade, numa apreciação global desta norma, temos que a sua classificação surge em todas as alíneas importantes do processo, desde os aspectos ligados à escolha de materiais até à própria documentação exigível em todas as fases de fabrico. Uma mais clara e elucidativa exposição dos diversos requisitos classificativos encontra-se nos anexos desta norma. De nomear o Anexo B da norma prEN 1090-2 [3] que consiste num útil guia para a escolha da classe de execução da estrutura metálica, de que se reproduz neste texto as tabelas mais significativas (tabela 15, 16 e 17), resultando da combinação das primeiras duas (tabela 15 e 16) a escolha da Classe de Execução (tabela 17) Deste modo, com base nestas tabelas e no seu significado intrínseco, e para efeitos do caso em estudo, a estrutura classifica-se com classe de consequência CC3 (alta) e classe de produção e utilização PS2 a que corresponde a classe de execução EXC3. Para todos os elementos da estrutura deverão ser adoptados e respeitados os requisitos definidos nesta prEN 1090-2 [3], no que toca à classe de execução EXC3. Como excepções teremos as situações de elementos específicos para os quais esta especificação técnica estabeleça uma exigência superior ou inferior, mas, neste último, essa indicação terá que ser específica na adopção de uma classe de execução menos exigente. Tabela 15 – Definição das classes de consequências [3] 33
  45. 45. Execução de Estruturas Metálicas Tabela 16 – Critérios recomendados para produção e categorias de serviços [3] Tabela 17 – Recomendações para a selecção de classes de execução [3] Como exemplo de aplicação, admita-se um edifício residencial em estrutura mista aço–betão (com aço estrutural S275), construído em Portugal, com elementos metálicos formados por perfis laminados a quente, ligações em obra e do tipo aparafusado. Consultando a tabela 15 e 16 resulta ► Categoria de exploração PS1 e consequência CC2, pelo que implica → Classe execução 2 [6]. 2.4 – Protecções e tratamentos 2.4.1 - Protecção ao Fogo A protecção ao fogo, em elementos susceptíveis de exposição em caso de incêndio, deverá ser realizada com tintas intumescentes. Nesse sentido o Empreiteiro proporá à aprovação da Fiscalização a marca e tipo de revestimento de protecção que pretenda aplicar, acompanhando prospecto técnico (composição, ensaios de caracterização, certificado de garantia, condições de armazenamento e condições de 34
  46. 46. Execução de Estruturas Metálicas aplicação) com certificado de origem e amostra. Deverá, ainda, incluir os esquemas de aplicação recomendados pelo fabricante, de modo a permitir à Fiscalização uma decisão atempada e informada. Fora situações de dispensabilidade justificada, o Empreiteiro poderá ainda propor uma protecção passiva alternativa que garanta uma estabilidade ao fogo de 30 minutos (EF30), de acordo com a parte 2 do Eurocódigo 3 (EN 1993-1-2), adoptando uma temperatura crítica de cálculo de 500ºC. Neste caso, e para cada tipo de perfil metálico, deverá apresentar uma nota de cálculo justificativa da dimensão da protecção proposta, atendendo ao material ignífugo si e ao factor de massividade (razão entre a área exposta ao fogo e o volume do perfil). 2.4.2 - Tratamento de superfície para protecção contra a corrosão e pintura dos elementos metálicos A presente especificação tem como finalidade definir e impor um conjunto de exigências que o Empreiteiro deverá respeitar para a limpeza, protecção de superfícies por metalização e pintura dos elementos metálicos. O Empreiteiro poderá propor as alternativas que ache mais adequadas ou que correspondam a desenvolvimentos mais recentes da técnica de protecção anti-corrosiva que, contudo, terão de ser previamente aprovadas pela Fiscalização. Não são, portanto, admitidos quaisquer desvios à presente especificação sem a prévia aprovação da Fiscalização. À Fiscalização reserva-se o direito de, no caso de existir qualquer divergência, ou quando entender, recorrer ao parecer técnico e peritagem de entidades idóneas como LNETI ou ISQ (Instituto de Soldadura e Qualidade). Após conclusão do fabrico e antes da montagem será aplicado nas peças metálicas o esquema de protecção anti-corrosiva previsto (nomeadamente metalização e/ou pintura, dado que poderá existir só um ou ambos – no caso de estarem ambos presentes, será sempre a metalização seguida de pintura). Em geral devem ser seguidas as seguintes recomendações gerais: • Os trabalhos de metalização e pintura devem respeitar o disposto nas normas europeias em vigor, designadamente a prEN 1090; • Para o efeito da aplicação da protecção no local, se for o caso, deve o empreiteiro fornecer as ferramentas e equipamentos, tal como gruas, andaimes e todo o demais material para a montagem de plataformas de trabalho adequadas e seguras, removendo-os logo que o trabalho esteja concluído; 35
  47. 47. Execução de Estruturas Metálicas • Todas as estruturas metálicas serão montadas de forma a ficarem convenientemente alinhadas, niveladas e aprumadas antes da demão final (em caso de pintura); • Para resistir às solicitações devidas à elevação e montagem das peças o Empreiteiro deve prever, quando necessário, a colocação de contraventamentos provisórios; • Todo o trabalho deve ser executado por pessoal devidamente formado, especializado e de reconhecida competência; • Empreiteiro deverá dispor de equipamento que permita comprovar as espessuras dos diversos tipos e camadas protectoras; • A protecção da parte saliente dos chumbadouros deverá ser feita efectuada por galvanização (metalização a quente com base em zinco), evitando-se ar pintura, devendo a execução do roscado ter em atenção este tipo de protecção; • As superfícies de rolamento ou escorregamento de aparelhos de apoio, tais como faces de rolos ou outras análogas, não devem ser pintadas, mas protegidas por massa grafitada ou outro material adequado. Decapagem: • Todo o material deve ser decapado a jacto húmido, sendo a granulometria da areia seleccionada como limite máximo pelo peneiro de 30 por polegada; • O grau de acabamento será em metal branco, como é definido pelas normas aplicáveis, em que a superfície se apresenta de cor cinzenta clara, uniforme, ligeiramente áspera e inteiramente livre de todos os vestígios de cascão, ferrugem, etc. Inibidor: • Será adicionado à água de molhagem de areia, na percentagem mínima de 1,6% em relação à água utilizada, uma mistura na proporção de 4:1, em peso, de fosfato de diamónio e nitrato de sódio; • Esta mistura também deverá ser empregue na água de lavagem das peças. Secagem (em caso de não existir metalização): • Logo após a limpeza a jacto de areia e de lavagem da peça, deverá a secagem ser acelerada por aquecimento indirecto, sendo imediatamente aplicada uma demão à pistola com a espessura mínima de 10 microns de “wash primer” (no caso de pintura, não existindo este passo no caso 36
  48. 48. Execução de Estruturas Metálicas de prévia metalização, pois é, em geral, produto de 2 componentes, endurecido com uma solução de ácido fosfórico e formulado a partir de uma mistura de resina de butiral de polivinilo, pigmentos e cargas. Destina-se a preparar e proteger as superfícies metálicas demasiado polidas, de modo a criar aderência aos produtos posteriormente aplicados, ou seja, é um primário de aderência e protecção anti-corrosiva). Metalização: • Em geral são sempre de evitar as metalizações a frio, pois estas concitem numa pintura com resina epoxy em que as cargas são grânulos metálicos, sendo a sua durabilidade inferior à metalização a quente. • O esquema de protecção a aplicar nas estruturas metálicas deverá ter em atenção o grau de corrosibilidade e durabilidade média. Em geral pode ser seguido o seguinte esquema: Preparação da superfície dos elementos ao grau P2, de acordo com a ISO 8501-3; Primário rico em zinco com 50 µm de película seca; Camada intermédia de tinta intumescente com 260 µm de película seca; Camada de acabamento acrílico com 50 µm de película seca. Primário (em caso de não existir metalização): • Com as superfícies perfeitamente secas e limpas, serão aplicadas duas demãos de cromato de zinco com a espessura de 30 microns cada, sendo a primeira demão aplicada à trincha e a segunda á pistola; • As duas demãos terão cores diferentes a definir pela Fiscalização; Pinturas: • Superfícies em contacto com betão não devem ser pintadas; • As marcas e modelos de tinta a aplicar deverão ser indicadas na proposta; • Verificando-se que a tinta aplicada é de má qualidade a pintura será rejeitada e o Empreiteiro fará a limpeza da estrutura e aplicará nova pintura à sua custa; • As tintas a utilizar (primário e acabamento) deverão ser fornecidas por um mesmo Fabricante sendo respeitadas escrupulosamente, na preparação e aplicação, as instruções deste; 37
  49. 49. Execução de Estruturas Metálicas • A espessura média da película de qualquer camada deverá ser igual ou superior ao especificado para um total de 20 medições realizadas numa mesma área, não sendo de tolerar, para qualquer medição, um valor inferior a 80% dessa espessura ou, para um conjunto de 5 medições, um valor médio inferior a 90%; • O prazo entre demãos não será nunca inferior a 24h e convirá que não seja superior a uma semana. Excedido este prazo, a Fiscalização poderá exigir a lavagem total ou parcial das superfícies, o que sempre fará caso seja ultrapassado um mês. Alternativamente, pode a Fiscalização preferir o seguinte esquema de protecção anti-corrosiva (em caso de não existir metalização a quente ou em peças secundárias ou de vida reduzida): • Decapagem mecânica ao grau SA 2 ½ (a tabela mais usada para comparação de qualidade de decapagem consta de uma norma sueca SIS – o grau de decapagem por abrasivo mais usual é o SA 2 ½ ou o SA 3; para decapagem mecânica é o grau ST 3); • Uma demão de primário de epoxy rico em pó de zinco com uma espessura mínima de 50 mícrones; • Duas demãos de tinta de acabamento à base de borracha clorada com a espessura mínima de 2x60 mícrones. A categoria de corrosibilidade encontra-se classificada na norma EN ISSO 12944, contudo o anexo K da norma prEN 1090 dá algumas sindicações. Na tabela 18 inclui-se a classificação de preparação das superfícies a tratar [3], sendo visível que o tipo de preparação assenta na durabilidade espectável do tratamento. Tabela 18 – Classificação de preparação de superfície a tratar [3] Todos os trabalhos de reparação de pinturas em obra serão realizados de acordo com a EN 12944-7. 38

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