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Steel frame - fundações 1 COMO CONSTRUIR Apartir desta edição, mostraremos,em seis etapas, como construir uma casa em steel frame. Os artigos, publicados um mês sim outro não, obedecerão à seguinte programação: nesta edição (junho), fundações; agos- to, estruturas; outubro, fechamentos; dezembro, instalações; fevereiro, co- bertura; abril, acabamentos. O steel frame é um sistema constru- tivo racional constituído de perfis leves de aço galvanizado, que formam pare- des estruturais e não-estruturais depois de receber os painéis de fechamento. Por ser um processo industrializado de construção, permite executar a obra com grande rapidez, a seco e sem des- perdícios. Como se observa na figura 1, esse sistema é formado por painéis que possuem perfis metálicos (montantes, guias, cantoneiras, chapas e fitas metáli- cas), formando uma espécie de esquele- to que se torna a estrutura da edificação Como se vê, uma grande vantagem do sistema é gerar uma estrutura leve e, conseqüentemente, as fundações po- dem ser, de maneira geral, simples. Por ser constituído de painéis, admite-se que a transmissão da ação da estrutura à fundação se dá uniformemente, ao longo de toda sua extensão. Fundações mais utilizadas As soluções mais empregadas para fundações de construções em steel frame são o radier, sapatas corridas e vigas baldrame. Como qualquer fundação, requer uma boa impermeabilização a fim de se evitarem infiltrações e umidade. Por ser um sistema autoportante, a fundação deve estar perfeitamente nive- lada e em esquadro,permitindo a corre- ta transmissão das ações da estrutura. O sistema steel frame possui pouca malea- bilidade para ajustes na obra e,portanto, não deve sofrer nenhuma interferência decorrente de desvios da fundação. Eventuais paredes fora de esquadro de- verão ter as devidas soluções previstas na etapa de concepção do projeto. Radier O radier é um tipo de fundação rasa, constituída de uma laje em con- creto armado com cota bem próxima da superfície do terreno, na qual toda estrutura se apóia. Geralmente, é di- mensionado com base no modelo de placa sobre base elástica, seguindo a hipótese de Winckler. Neste caso, o solo é visto como um meio elástico formando infinitas molas que agem sob o inferior da placa, gerando uma reação proporcional ao deslocamento. Estruturalmente, o radier pode ser liso (como uma laje com espessura constante e sem nenhuma viga enrijece- dora) ou formado por lajes com vigas de bordas e internas,para aumentar sua ri- gidez. A escolha de um ou outro esque- ma depende da resistência do solo, das cargas atuantes sobre o radier e da in- tensidade e aplicação das ações da estru- tura. Na figura 3, temos um exemplo de radier sem vigas enrijecedoras e na figu- ra 4, com vigas enrijecedoras. A experiência e a literatura reco- mendam radier apenas quando a soma das áreas das sapatas é grande Antonio Wanderley Terni Professor-doutor Alexandre Kokke Santiago Arquiteto José Pianheri Engenheiro civil Figura 1 – Estrutura em steel frame parte 1 Ac er vo d o au to r D iv ul ga çã o Et er ni t C O M O C O N S T R U I R 2 TÉCHNE 135 | JUNHO DE 2008 Figura 7 – Ponto no local errado em relação à projeção da edificação. Porém, no caso de edificações resi- denciais, cujas cargas são relativa- mente baixas, a opção pelo radier para a fundação passa a ser interes- sante, principalmente se houver repe- tição, como é o caso de conjuntos ha- bitacionais com edificações-tipo. Quando bem-executado e nivelado, prescinde de contrapiso, podendo re- ceber diretamente o revestimento. O radier deve possuir certo desnível em seu contorno para que o painel fique protegido da umidade. A calçada deve ser executada de forma que permita o es- coamento das águas pluviais, recomen- dando-se uma inclinação em torno de 5%. A distância do contrapiso ao solo, conforme recomenda a boa norma,deve ser de pelo menos 15 cm, para evitar a penetração de umidade (figura 5). A execução do radier permite locar as furações para instalações hi- dráulicas, sanitárias, elétricas e de te- lefonia. Essas locações devem ser precisas em relação às posições e diâ- metro dos furos, para que não ocor- ram transtornos na montagem dos painéis, nas colocações das tubula- ções e dos acessórios e nos serviços subseqüentes. Os ajustes tornam-se muito difíceis se houver grande desa- linhamento. Observa-se, na figura 6, que as ins- talações executadas no radier encon- tram-se embutidas no painel.A figura 7 mostra a tubulação em local diferente do previsto, necessitando ajustá-la para a posição correta dentro do painel. O radier mostra-se mais competiti- vo quando a edificação possui um só nível e todos os painéis referentes ao pri- meiro pavimento são assentados na mesma cota. Considerando-o como uma estrutura de concreto armado,o ra- dier é interessante, pois demanda pou- cas fôrmas, principalmente de madeira, cuja participação no custo da estrutura convencional pode chegar a 20%. Se a altura para dimensionamento do radier demandar que parte dele fique enterrado, pode-se utilizar o solo como fôrma em suas faces, desde que possua resistência necessária. Para a execução do radier é ne- cessária a limpeza da superfície do terreno ou até mesmo a retirada de uma camada superficial que pode prejudicar a transmissão da carga para o terreno. Em seguida, deve-se proceder a correta compactação do solo, para se obter uma boa camada de suporte. Sapata corrida A sapata corrida é um tipo de fun- dação rasa contínua que recebe as ações dos painéis e as transmite ao solo. Pode-se dizer que é uma viga de concreto armado de base alargada (aba), para melhor distribuir a ação oriunda do painel (ou parede) ao solo. É construída numa vala sobre um solo cuja resistência é condizente com a intensidade de carregamento a ele transmitida pela largura da aba da sapata. O solo do fundo da vala deve ser apiloado e um lastro de concreto magro geralmente é colocado. A sapata corrida pode ser classifica- Fechamento internoMontante de perfil U Acabamento do piso Laje radier Armadura agem do painel à fundação Ancor Fechamento externo Nível do terreno Isolamento termoacústico 15 c m Figura 4 – Radier com enrijecimento Figura 6 – Ponto no local correto Figura 5 – Detalhe de radier Figura 3 – Radier sem enrijecimento D iv ul ga çã o Et er ni t Ac er vo d o au to r D iv ul ga çã o Pi en ge E ng en ha ri a D iv ul ga çã o Pi en ge E ng en ha ri a Fonte: Pienge Engenharia 3 da em rígida ou flexível, dependendo das dimensões das abas. O dimensio- namento da armadura leva em consi- deração essa diferença, devido à varia- ção distinta da tensão normal no solo. Na prática,adota-se geralmente a sapa- ta rígida. A sapata corrida é interessan- te em solos com boa resistência a apro- ximadamente 60 cm da superfície. O contrapiso pode ser constituí- do de concreto ou de uma estrutura com perfis galvanizados apoiados na sapata. A configuração da sapata cor- rida, contudo, determina a necessida- de de executar o contrapiso de ma- neira independente. Nesse caso, pode-se fazer economia caso não haja necessidade de armadura, o que já ocorre na adoção do radier. As figuras 8 e 9 mostram a execução do contra- piso junto às fundações. Viga baldrame A viga baldrame é uma estrutura que se apóia em blocos de fundação geralmente sobre estacas. Em residên- cias, as estacas são geralmente brocas executadas de maneira tradicional. A opção por viga baldrame, em conjun- to com os blocos de fundação, se dá quando a resistência do solo só é en- contrada em profundidades maiores. A viga baldrame permanece com a condição de possuircontinuidade para o apoio dos painéis (paredes) como nos casos citados anteriormente. Estrutu- ralmente, a viga baldrame pode ser considerada uma viga, por vezes contí- nua,que se apóia nos blocos com a ação de seu peso próprio e das cargas dos painéis. Pode-se dimensioná-la tam- bém como viga sobre base elástica, ob- tendo-se certa economia na armadura. Qualquer que seja a opção especi- ficada para a fundação de construções em steel frame, deve-se verificar o des- locamento de translação e rotação da estrutura pela ação do vento. Para que esses efeitos sejam impe- didos, a fixação da estrutura deve ser executada de maneira que fique coe- rentemente ancorada à fundação. A translação é uma ação decorren- te de um deslocamento lateral da es- trutura que, supostamente fixa à base, desloca sua parte superior de maneira excessiva, além dos limites exigidos técnica e construtivamente. O tombamento é um deslocamen- to semelhante a uma rotação da estru- tura que, pela ancoragem imperfeita, sob a ação do vento, pode criar a ten- dência de rotacionar a estrutura e des- prendê-la da base. Para que o conjunto estrutura- fundação interaja de maneira a não causar esses deslocamentos, a ancora- gem da estrutura deve ser bem dimen- sionada e executada. A ancoragem é a maneira constru- tiva que a estrutura deve se prender à fundação e permitir que a transmissão dos esforços impeça qualquer deslo- camento indesejável. Pode-se fazer a ancoragem quí- mica com uma barra rosqueada cola- da à fundação em orifício executado após o concreto da fundação adquirir a resistência especificada. A colagem é feita geralmente com resina epoxí- dica, que permite uma ponte de ade- rência entre a barra e a fundação. A estrutura da edificação, então, é fixa- da à fundação com uma barra ros- queada através de uma peça de aço que se ajusta à guia do montante (um dos perfis verticais do "esqueleto" da estrutura) e aparafusada. O montan- te geralmente é de perfil duplo, con- forme mostra a figura 10. Outra forma de fixar a estrutura é utilizar uma fita metálica chumbada à fundação, para desenvolver a ancora- gem. Nesse caso, a fita metálica – que nada mais é que uma fita de aço galvani- zada,com dobras para aumentar a capa- cidade aderente,é chumbada à fundação para a fixação em conjunto com o mon- Figura 8 – Sapata corrida em execução Figura 9 – Viga baldrame com contrapiso Montante Perfil U Montante duplo dois perfis U Parafuso para fixação do conector aos montantes duplos Conector de ancoragem Barra roscada com ancoragem química Guia inferior do painel Laje radier Figura 10 – Detalhe de ancoragem Fonte: Manual Steel Framing Arquitetura – CBCA Ac er vo d o au to r Ac er vo d o au to r C O M O C O N S T R U I R 4 TÉCHNE 135 | JUNHO DE 2008 tante.O montante geralmente também é de perfil duplo,como na figura 11. A ancoragem tipo "J" é executada com um chumbador (fixado à funda- ção), que se prende por parafuso a um pedaço de perfil e se fixa à guia. Essa, por sua vez, fixa os montantes, confor- me mostra a figura 12. Outra forma de ancorar a estrutu- ra é utilizar "parabolts". Trata-se de um chumbador de expansão com tor- que radial e uniforme. Perfura-se a fundação e fixa-se a guia com "para- bolts" aparafusados. Todos os tipos de ancoragem re- querem uma guia. Trata-se de um per- fil estrutural na posição horizontal e nele são presos os montantes ou cha- mados perfis verticais. A ancoragem também pode ser LEIA MAIS NBR 6122 – Projeto e Execução de Fundações.ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas). NBR 6489 – Prova de Carga Direta Sobre Terreno de Fundação. ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas). NBR 6118 – Projeto de Estruturas de Concreto – Procedimento. ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas). NBR 6123 – Forças Devidas ao Vento em Edificações.ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas). NBR 8036 – Programação de Sondagens de Simples Reconhecimento dos Solos para Fundações de Edifícios.ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas). Steel framing: Arquitetura. Arlene Maria Sarmanho Freitas. CBCA (Centro Brasileiro da Construção em Aço). Montante perfil U Montante duplo Guia inferior do painel Laje radier Fita metálica para ancoragem Extremidade da fita engastada na fundação Laje radier Montante perfil U Guia inferior do painel Perfil U Barra roscada tipo “J” Figuras 11 e 12 – Detalhes de ancoragem Figura 13 – Pino de fixação provisória provisória, um processo utilizado na montagem da estrutura, onde os pai- néis são fixados com pistola a pólvora, como mostra a figura 13. Considerações finais Todos esses sistemas de ancora- gem são projetados de forma a racio- nalizar a execução e montagem da es- trutura, dentro de critérios rígidos de qualidade. A fundação deve, portanto, adequar-se a esse nível de sofisticação, caso contrário o processo poderá ter gargalos. A concepção construtiva de uma edificação em steel frame, tal como um produto acabado, deve se- guir padrões que, se bem observados, levarão a um nível ótimo a relação custo–benefício, justificando-se como sistema industrializado. Antonio Wanderley Terni Professor-doutor do Departamento de Engenharia Civil da Unesp do Campus de Guaratingüetá-SP Alexandre Kokke Santiago Arquiteto, Mestre em Engenharia Civil, Construção Metálica (Ufop) José Pianheri Engenheiro civil, consultor, sócio-diretor da Pienge Engenharia e Construção Ltda. pienge.engenheria@uol.com.br Fonte: Manual Steel Framing Arquitetura – CBCA D iv ul ga çã o Pi en ge E ng en ha ri a
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