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1. TIPOS DE PERFIS É importante entender a relação da forma das seções estruturais e os esforços a que elas estão submeti- das. A seção transversal de um perfil influência no seu comportamento estrutural, a distribuição do material também influência na quantidade, forma e espaço ocupado pelo perfil. Diminuir o espaço ocupado pelos elementos estruturais pode trazer vantagens estéticas, mas também práticas como, por exemplo, ampliar o espaço útil da edificação ou reduzir o consumo de material e assim o custo da obra. A parte vertical de um perfil é chamada de alma e as partes horizontais são denominadas de mesas, abas ou flanges. Para escolher o melhor perfil é importante levar em conta alguns fatores, como a facilidade de aquisição, disponibilidade de estoque, prazo de entrega, exigências de natureza estética e requisitos de montagem e manutenção da estrutura. Também é preciso conhecer os perfis disponíveis no mercado. Os perfis podem ser classificados conforme a geometria da seção ou processo de fabricação. CLASSIFICAÇÃO DOS PERFIS CONFORME FABRICAÇÃO Os perfis estruturais de aço podem ser fabricados através de três processos: Laminação a quente, confor- mação de chapa a frio ou soldagem de chapas. Os perfis laminados são obtidos a partir da laminação a quente de tarugos, suas dimensões são padroniza- das e limitadas, uma das vantagens do perfil laminado é que ele pode ser adquirido pronto para aplicação. O perfil formado a frio, conhecido popularmente por perfil de chapa dobrada, é obtido a partir do dobra- mento ou perfilação de chapas a frio. Quando as chapas são finas com espessuras entre 1,5 e 5 mm os perfis recebem a denominação de perfis leves e esses perfis são mais utilizados em obras de pequeno porte ou em elementos estruturais secundários. Perfis formados a frio permitem grande variação de forma e dimensões nas seções, além disso, podem ser encontrados prontos e padronizados ou até fabricados sob encomenda. Os perfis soldados são obtidos da soldagem das chapas, eles permitem uma grande variação na forma e dimensão das seções. Esse tipo de perfil é utilizado especialmente em obras de médio a grande porte, ou em qualquer situação em que o projeto exigir seções com formas especiais, nesses casos os perfis soldados po- dem ser fabricados sob encomenda. CLASSIFICAÇÃO DOS PERFIS CONFORME GEOMETRIA Levando em conta a geometria da seção, os perfis podem ser agrupados da seguinte maneira: As cantoneiras são especificadas com a letra “L” acompanhada das dimensões das abas e da espessura em milímetros, as cantoneiras podem ter abas iguais ou desiguais. Por apresentarem pouca inércia, às cantonei- ras isoladas se adaptam melhor a esforços de tração simples, são aplicadas principalmente em tirantes e barras de travamento tracionadas. Se as cantoneiras simples forem distribuídas adequadamente compondo seções com a massa longe do centro de gravidade ou com grande inércia, elas podem ser usadas na compo- sição de pilares, nesse caso devem ser travadas para que trabalhem em conjunto. A treliça é um sistema estrutural em que prevalecem os esforços de tração e compressão simples, ela apresenta barras formadas por cantoneiras duplas, essas cantoneiras podem também ser utilizadas como elementos secundários na ligação entre perfis. O perfil U é especificado pela letra “U” acompanhada das dimensões da altura da alma em milímetros e a informação do seu peso por metro, a discriminação do peso é importante porque existem perfis que tem a mesma altura, mas largura e espessura diferentes. O perfil U apresenta uma assimetria em relação ao eixo vertical, por isso a sua utilização se restringe as vigas pouco solicitadas, terças de cobertura ou escadas. O perfil U não deve ser usado com a alma horizontal, ainda mais com as abas para cima, além de apresentar pouca inércia nessa direção, esse perfil pode sofrer flambagem das mesas por compressão, o que diminui ainda mais a sua resistência; com as abas para cima o perfil U facilita a retenção de água e contribui para formação de focos de corrosão. A utilização do perfil U pode ser vantajosa por apresentar bom desempenho a compressão e a tração. O perfil I é especificado pela letra “I” acompanhada das dimensões da altura da alma em milímetros e informação do seu peso por metro. Uma característica do perfil I é apresentar a altura da alma bem maior que a largura das mesas. Os perfis I laminados recebem a denominação W e os perfis I soldados recebem a sigla VS de viga soldada ou CVS coluna e viga soldada. A seção do perfil I faz com que ele seja indicado para seções submetidas a momento fletor, ou seja, para vigas. Uma solução inteligente e cada vez mais utilizada é associar uma viga com perfil I a lajes de concreto, as chamadas vigas mistas. Na viga mista, a laje de concreto absorve as tensões de compressão e o perfil de aço as de tração, com isso, cada material trabalha dentro de sua melhor característica. Quando bem trabalhado, o perfil I pode gerar soluções interessantes, como as vigas alveolares, que são obtidas através de cortes estratégicos na alma do perfil original que depois são submetidas à sondagem. Com a mesma quantidade de material, as vigas casteladas apresentam uma capa- cidade maior para vencer vãos e cargas. A associação certa entre perfis I pode criar seções muito resistentes para pilares que são submetidos a grandes esforços de compressão e flexão. O perfil H se distingue do perfil I por apresentar a largura das mesas igual ou muito próxima da altura da alma. O perfil H é especificado pela letra H acompanhada das dimensões da altura da alma em milímetros e informação do seu peso por metros. Os perfis H laminados recebem a denominação HP e os perfis H solda- dos recebem a sigla CS ou CVS, e a distribuição de material na seção perfil H faz com que ele tenha bom de- sempenho principalmente quando é submetido à compressão, por causa disso ele é indicado para aplicação em pilares. Os perfis tubulares podem ter diversas geometrias, e as mais comuns são as seções circulares, quadradas e retangulares. Os tubos quadrados e retangulares são especificados com suas dimensões externas e espessu- ra em milímetros, já os tubos circulares são especificados pelo seu diâmetro e espessura em milímetros. Perfis tubulares são divididos em: sem costura e com costura. Os perfis tubulares sem costura são fabricados pelo processo de laminação a quente ou extrusão e os tubos sem costura quadrados e retangulares são ob- tidos a partir da conformação de tubos circulares. Os perfis tubulares com costura são obtidos pela confor- mação de chapas em perfiladoras ou dobramentos em calandras e posterior soldagem da emenda. Os tubos com costura de pequeno diâmetro normalmente são feitos pelo processo continuo de conformação em per- filadoras, e os tubos com costura de grande diâmetro geralmente são dobradas em calandras. Perfis tubula- res de seção quadrada e retangular também são obtidos pela composição de dois perfis por meio de solda. A forma como o material é distribuído na seção, principalmente no tubo de seção circular faz com que o perfil apresente boa performance quando submetido à compressão, isso acontece nos pilares e barras de treliças, principalmente as espaciais. Os perfis tubulares retangulares são especialmente indicados para vigas e os perfis tubulares quadrados para colunas. Existem no mercado diversas opções de perfis com dimensões e geometrias variadas para atender as nos- sas necessidades. Sabe-se também que se podem encontrar perfis prontos de prateleira ou quando for o caso pode-se optar pela fabricação sob encomenda. A escolha do perfil mais adequado para uma estrutura deve levar em contanão apenas custo de aquisição, mas também a compatibilidade com os esforços envolvidos e os aspectos relacionados à montagem e manu- tenção da estrutura. 2. VIABILIDADE ECONÔMICA DAS ESTRUTURAS DE AÇO Em alguns casos, o custo da estrutura de aço é maior do que alternativas convencionais, mesmo assim, as estruturas de aço ainda podem ser a opção mais econômica para o seu empreendimento. A comparação não deve ser feita apenas entre a estrutura de aço e a estrutura convencional, é necessário considerar os custos diretos da obra, as despesas indiretas, o tempo de construção, o fluxo de caixa e os ganhos decorrentes da antecipação no uso do imóvel. Ou seja, temos que considerar o empreendimento como um todo, desde o seu surgimento até o seu uso final. TRÊS FATORES FUNDAMENTAIS PARA O SUCESSO DE QUALQUER EMPREENDIMENTO: Redução no tempo de construção Aumento da produtividade Racionalização no uso de materiais e mão de obra VALOR GERAL DE VENDA: O valor geral de vendas é obtido pela multiplicação entre a área privativa comer- cializada e valor do metro quadrado praticado na região onde o empreendimento será construído. O VGV é o valor máximo que será obtido na venda. Os custos diretos somados as despesas indiretas e ao lucro tem que ser igual ao VGV. Os custos diretos representam a soma de todos os insumos utilizados no canteiro, ou seja, materiais, mão de obra e equipamentos. O custo direto esta relacionado à quantidade de serviços realizados e ao tamanho da obra. Fazem parte do custo direto as fundações, a estrutura e os outros materiais. Já as despesas indiretas estão relacionadas ao tempo de duração da obra. Fazem parte das despesas indi- retas: mobilização da obra, administração, canteiro, almoxarifado, ferramentaria, energia, água, telefone, taxas, vigilância e despesas financeiras. ANÁLISE DE VIABILIDADE: Análise da viabilidade econômica de um edifício comercial comparando a estru- tura convencional de concreto com a estrutura de aço: Custo do terreno: Neste item não existe diferença, o custo é o mesmo tanto para o aço quanto para o concreto. Custo das fundações: Por ser bem mais leve que o concreto, a estrutura de aço propicia um alivio de carga nas fundações, isso favorece a adoção de soluções mais econômicas. Custo dos pilares e vigas: Por ser uma solução industrializada, a estrutura de aço gera impostos mai- ores, por isso o seu custo pode ser um pouco maior que a alternativa convencional. Custo dos outros materiais (lajes, paredes, acabamentos, instalações e todos os outros materiais uti- lizados na obra): a estrutura de aço pode favorecer economia nesse item, mas para essa analise, va- mos admitir que o custo com outros materiais é o mesmo nas duas soluções. Despesas indiretas: Nesse item o aço leva vantagem. Como o prazo de construção é menor com as estruturas de aço, todas as despesas indiretas são reduzidas. O RESULTADO DO NEGÓCIO: Se paramos por aqui, o lucro do empreendimento em concreto poderia pare- cer maior que o equivalente em aço, no entanto como a obra em aço é mais rápida, o edifício pode ser utili- zado vendido ou alugado alguns meses antes, isso representa um rendimento adicional que deve ser soma- do ao lucro. O empreendimento estruturado em aço pode sim ser mais econômico, mas pra isso é preciso saber equa- cionar os demais custos da obra. 3. CARACTERÍSTICAS DA CONSTRUÇÃO EM AÇO As estruturas de aço começaram a ser utilizadas no inicio do século XVIII. Desde a ponte Iron Bridge cons- truída em 1779 na Inglaterra até os dias de hoje, a arquitetura em aço sempre esteve ligada a idéia de mo- dernidade, inovação, vanguarda e desempenho. Durante todo esse tempo, o aço tem possibilitado aos ar- quitetos, engenheiros e construtores soluções arrojadas, eficientes e de alta qualidade. O sucesso de qualquer empreendimento depende de alguns fatores como a redução de tempo de constru- ção, o aumento da produtividade e a racionalização no uso de materiais e mão de obra. É a competitividade das construções em aço que tem aumentado a cada dia a sua utilização e hoje o aço está presente em gran- des e pequenas obras, promovendo o desenvolvimento, construindo sonhos e mais do que nunca ajudando a melhorar a vida das pessoas. Os sistemas construtivos em aço apresentam uma serie de características que, se forem bem exploradas, pode se tornar vantagens significativas sobre os sistemas convencionais, mas para isso é importante obser- var o perfil de cada obra. A tecnologia do aço permite que os arquitetos tenham total liberdade para criar projetos arrojados, de expressão arquitetônica marcante. As seções dos pilares e vigas de aço são considera- velmente mais esbeltas do que as equivalentes em concreto, o resultado é um melhor aproveitamento do espaço interno e o aumento da área útil, o que é muito importante na construção de garagens, por exemplo. Adaptações, ampliações, reformas e mudanças de ocupação de edifícios, em todos esses casos a estrutura de aço é quase sempre a mais indicada, além disso, ela facilitada a passagem de utilidades como água, ar condicionado, eletricidade, esgoto e telefonia. COMPATIBILIDADE COM OUTROS MATERIAIS: O sistema construtivo em aço é perfeitamente compatível com qualquer tipo de material de fechamento, tanto vertical como horizontal. Ele admite materiais mais convencionais ou componentes pré-fabricados, a especificação mais adequada depende do projeto e de suas características especificas, ou seja, das exigências econômicas, estéticas e da necessidade de rapidez na exe- cução. Alguns tipos de lajes são mais frequentemente utilizados, como: laje de concreto moldada in loco, laje pré- moldada, laje seca, laje com forma metálica incorporada fio 10. As estruturas em aço também são compatí- veis com uma grande diversidade de materiais de vedação. Sabemos que quanto maior for o grau de industrialização da obra, maior será a velocidade da construção, mas não a nada que impeça o uso das estruturas de aço aliadas a alvenaria. Patologias como trincas ou fissu- ras podem ser causadas pela diferença de comportamento entre materiais, por isso é importante que o pro- jetista esteja atento aos detalhes nas interfaces entre esses subsistemas. A utilização de estruturas de aço pode reduzir bastante o prazo de execução das obras. A estrutura de aço pode ser fabricado em paralelo com a execução das fundações e por exigir uma quantidade menor de for- mas e escoramento, a estrutura de aço agiliza ainda mais a obra. Também é possível criar diversas frentes de serviço simultâneas, o que pode reduzir em até 40% o tempo de execução se comparado aos processos con- vencionais. Numa obra que utiliza processos convencionais o desperdício de materiais pode chegar a 25% em peso, a estrutura de aço permite o uso de sistemas industrializados fazendo que o desperdício seja bem menor e por serem mais leves, as estruturas de aço podem reduzir em até 30% o custo das fundações. A fabricação de uma estrutura de aço acontece dentro de uma indústria e conta com mão de obra qualifi- cada, o rígido controle durante todo processo garante ao cliente uma obra segura e de qualidade superior. Já vimos que a utilização de estruturas de aço pode reduzir o tempo de execução da obra, com a economia de tempo haverá também um ganho adicional, já que a ocupação do imóvel será antecipada e o retorno do capital investido se dará com mais rapidez. Ao fazer a comparação de custo entre diferentes sistemas, é importante considerar o investimento como um todo e não apenas a etapa de construção. Como a estrutura de aço é totalmente pré-fabricada, a sua utilização elimina a necessidadede manter grandes áreas para deposito de areia, brita, cimento e ferragens, com isso o canteiro de obra ganha em or- ganização e segurança. Enquanto nas estruturas de concreto a precisão é calculada em centímetros, nas estruturas de aço a medi- ção é feita em milímetros, o resultado é uma estrutura perfeitamente aprumada e nivelada que facilita ativi- dades como o assentamento de alvenarias, a instalação de esquadrias e até de elevadores. O aço é 100% reciclável, além de reduzir o consumo de madeira na obra, a sua utilização diminui a poluição sonora e a emissão de material particulado, fora isso as estruturas de aço pode ser desmontadas e reapro- veitadas. A estética do aço ressalta traços tecnológicos e futuristas de um projeto, por isso em muitos casos os ar- quitetos preferem deixar as estruturas de aço amostra. Em estruturas aparentes, recomenda-se a utilização dos aços do tipo patinável, que são mais resistentes a corrosão atmosférica; em ambientes de baixa agressi- vidade, as estruturas em aço patinável podem ficar amostra sem nenhum tipo de pintura ou proteção, mas para isso é preciso uma análise previa do local e das condições de utilização. Já em outras edificações, o aço entra apenas como uma solução estrutural. Nesses casos, a estrutura pode ficar oculta, ou seja, não aparente. Estruturas não aparentes podem reduzir custos de proteção contra cor- rosão e incêndio; existem diversas técnicas para proteger estruturas de aço, algumas delas são: utilização de painéis industrializados, projeção de argamassas e encapsulamentos com alvenarias ou concreto. 4. PROTEÇÃO DAS ESTRUTURAS DE AÇO CONTRA CORROSÃO É importante saber que não existem materiais de construções bons ou ruins, cada material tem um con- junto de características próprias que precisa ser respeitada no momento da escolha e da aplicação. As falhas causadas pelos materiais quase sempre são consequências de especificações incorretas, aplicações inade- quadas ou ausência de manutenção ao longo da sua vida útil; escolher uma opção de menor custo sem co- nhecer suas características e limitações pode trazer serias consequências para o projeto. O QUE INFLUÊNCIA NA CORROSÃO DE UMA ESTRUTURA DE AÇO: A durabilidade de uma estrutura de aço depende de um conjunto de fatores. A estrutura será montada perto da orla marinha ou no interior seco do Brasil? Qual sistema de proteção é mais adequado para cada ambiente? Eles são normatizados? O projeto permite a captura e retenção da água de chuva? Haverá soldagem em campo? Um galpão projetado para estocar alimentos embalados esta sendo utilizado para estocar fertilizantes químicos a granel? A manuten- ção da estrutura esta sendo feita no tempo certo? Para saber responder a essas perguntas, é preciso primei- ro entender o que é corrosão, como ela acontece e como pode ser controlada. Corrosão é um fenômeno natural, definido como a “deterioração de um material, usualmente um metal, resultante de reações químicas ou eletroquímicas, com seu ambiente.”. O PROCESSO DE CORROSÃO: Na corrosão atmosférica, o aço estrutural interage com o ambiente composto de água, oxigênio, dióxido de enxofre, cloretos, entre outros, gerando a ferrugem e essa interação aos pou- cos leva o consumo metálico. As exigências de proteção nos ambientes internos à estrutura, como a pintura são muito menores do que em situações externas em que a estrutura fica exposta a chuva e a deposição de agentes agressivos. COMO CONTROLAR A CORROSÃO: O controle da corrosão é feito através da aplicação de um sistema de proteção, capaz de suportar a agressividade do ambiente onde a estrutura será montada. QUALIFICAÇÃO DA AGRESSIVIDADE AMBIENTAL: De acordo com a norma ISO 9223, os ambientes são clas- sificados em cinco categorias de agressividade: C1- muito baixa agressividade C2- Baixa agressividade C3- Média agressividade C4- Alta agressividade C5-I- Muito alta agressividade industrial C5-M- Muito alta agressividade marinha COMO MEDIR A AGRESSIVIDADE DE UM AMBIENTE: A agressividade de uma atmosfera pode ser facilmen- te estimada, basta compará-la com os ambientes típicos descritos em cada uma dessas categorias. Exemplos: Um ambiente classificado como C2, geralmente apresenta baixo nível de poluição, a maior parte das áreas rurais é classificada dessa forma. Já as áreas urbanas e industriais, com poluição moderada com dióxido de enxofre, são classificadas como C3. As capitais brasileiras distantes do litoral se enquadram nessa categoria. Existem varias formas de proteger as estruturas de aço contra a corrosão e as duas principais são a pintu- ra e a galvanização a quente. PINTURA: A pintura é o meio mais utilizado na proteção das estruturas de aço. Para que a pintura tenha um bom desempenho, é necessário que a superfície da estrutura seja preparada de modo adequado. Mate- riais como pós, gorduras, óleos, combustíveis, graxas, ferrugem e outros resíduos devem ser removidos da superfície para que não impeça o contato direto entre o aço e a tinta. Aumentar a rugosidade da superfície amplia a superfície de contato entre metal e a tinta, melhorando a aderência. A rugosidade necessária esta ligada a espessura da camada seca. A norma ISSO 8501-1 qualifica os padrões de limpeza utilizados no meio técnico. Padrão St 3 descreve a limpeza mecânica executada com escovas rotativas pneumáticas ou elétricas, chamado de jato metal quase branco. O padrão Sa 2 (1/2) deixa a superfície livre de óleo, graxa, carepa, ferrugem, resíduos de ferrugem e tinta, pelo menos 95% da área deve esta isenta de resíduos visíveis. Os tipos de tinta mais importantes para a proteção do aço carbono são classificados pelo tipo de resina: conhecidas como esmaltes sintéticos, as tintas alquídicas, são tintas de secagem ao ar, elas não resistem ao molhamento constante, a meios alcalinos ou a imersão em água. As tintas epoxídicas são tintas bi- componentes de secagem ao ar, elas são mais impermeáveis e mais resistentes aos agentes químicos do que as tintas alquídicas. Compostas por bi-componentes, as tintas poliuretânicas são bastante resistentes ao intemperismo, são indicadas para pinturas de acabamento em estruturas expostas ao tempo. De preferên- cia, todas as tintas do sistema devem pertencer ao mesmo fabricante para minimizar a possibilidade de de- feitos, como a delaminação, também chamado de descolamento. A norma ISO 12944-5 fornece um conjunto de tabelas com sistema de pintura adequado a ambientes de diferentes agressividades. GALVANIZAÇÃO A QUENTE: A galvanização a quente, também chamada de galvanização a fogo, é um processo de aplicação de revestimento de zinco a componente de aço ou ferro fundido. Por ser um processo simples, a galvanização a fogo apresenta diversas vantagens em relação a outros métodos: os custos de apli- cação em fabrica da galvanização a fogo costumam ser mais competitivos do que os custos de aplicação de revestimentos que requerem mão de obra intensiva, como a pintura, mesmo quando seu custo inicial é mai- or do que o custo de aplicação de revestimentos alternativos; a galvanização a quente gera gastos menores, como manutenção ao longo da vida útil da estrutura. Na maior parte dos ambientes rurais, a expectativa de vida de revestimentos galvanizados aplicados sobre componentes estruturais costumam ultrapassar os 40 anos; em atmosferas de alta agressividade, como nos ambientes urbanos e costeiros, a expectativa varia entre 10 e 30 anos. O revestimento de sacrifício fornece proteção catódica às pequenas áreas de aço expos- tas à atmosfera, como poros e riscos. Diferentemente dos revestimentos orgânicos, essas pequenas áreas danificadas não necessitamde retoques e não sofrem corrosão. Galvanização a quente ou pintura? Não existe uma resposta certa. A proteção mais econômica depende de cada situação, e também é possível unir os dois sistemas, gerando sinergia entre as duas formas de pro- teção. Nesses casos, o tempo total de proteção é sempre maior que a soma dos tempos obtidos pelos dois sistemas usados individualmente. OUTRAS FORMAS DE PROTEÇÃO: Hoje em dia existe uma grande variedade de técnica de controle da cor- rosão, a maioria esta associada a pintura, a galvanização a quente ou a utilização de aços patináveis. Revesti o aço com uma sub espessura também feita de aço pode ser uma forma econômica de proteção; esse méto- do é frequentemente utilizado em estacas metálicas. DETALHAMENTO DO PROJETO: Em ambientes externos ou úmidos, o detalhamento cuidadoso do projeto tem um papel fundamental no controle da corrosão das estruturas de aço; essa é a forma mais segura e econômica de garantir que a estrutura atinja a sua vida útil. O projetista deve estar atento a alguns aspectos: evite criar cavidades e frestas onde a umidade e a sujeira possam ficar retidas, e se não tiver alternativa utili- ze um selante para fechar a fresta, como epoxidico, o poliuretanico ou o silicone; feche as vigas caixão, exce- to quando elas forem submetidas à galvanização a quente. A utilização de aço resistente a corrosão atmosférica, os chamados aços patináveis, deve ser sempre con- siderada como parte integrante de um sistema de proteção contra corrosão. REFERÊNCIA BIBLIOGRAFICA: - http://www.cbca-acobrasil.org.br/site/capacitacao-video-aulas.php
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