FACULDADE FACULDADE BRASILEIRA GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL
DANIELE ROSSONI FELIPE GERÔNIMO GUILHERME VENTORIM GUSTAVO FERNANDES
ESTRUTURAS APORTICADAS PARA EDIFICAÇÕES
VITÓRIA-ES 2012
SUMÁRIO 1 1.1 1.2 1.3 2 3 3.1 3.2 3.2.1
INTRODUÇÃO ............................................................................................................... 03 CONCEITOS GERAIS .................................................................................................... 03 VANTAGENS .................................................................................................................. 03 DESVANTAGENS .......................................................................................................... 04 VIGAMENTOS PARA PISO .......................................................................................... 04 ELEMENTOS DE UM SISTEMA ESTRUTURAL ........................................................... 05 FUNDAÇÃO .................................................................................................................... 05 PAREDES ....................................................................................................................... 06 LIGAÇÕES DOS ELEMENTOS DAS PAREDES ........................................................... 07
3.3
COBERTURA ................................................................................................................. 08
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INSTALAÇÕES ELÉTRICAS E HIDRO-SANITÁRIAS .................................................. 09
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DETALHES TÍPICOS DAS LIGAÇÕES ......................................................................... 10
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TIPOS DE CARREGAMENTOS SOLICITANTES ......................................................... 12
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FORMAS DE GARANTIR A ESTABILIDADE ............................................................... 15
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REFERÊNCIAS .............................................................................................................. 16
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1. INTRODUÇÃO 1.1 CONCEITOS GERAIS Utilizada há muitos anos em países da Europa e América do Norte, as estruturas aporticadas para edificações, também conhecidas como Wood frame ou construção energeticamente sustentável consiste em uma tecnologia muito simples e vantajosa na execução de uma obra. A edificação é formada por pórticos de madeira fixados e contra ventados de forma que garantam um bom desempenho estrutural. Este sistema foi trazido para o Brasil somente em 2010 com a ajuda de instituições como o SENAI e FIEP. O Wood frame é um sistema de edificação industrializada, onde as peças podem ser montadas na fábrica ou in loco , possibilitando um menor tempo de execução em relação a uma obra convencional, as madeiras utilizadas são painéis de OSB e o PINUS. O pinus trata-se de uma madeira reflorestada que proporciona boa resistência e leveza, já os painéis de OSB são formados por fibras de madeira orientadas perpendicularmente e coladas com resina, oferecendo boa resistência aos esforços e intempéries.
Fig. 1.1 – Vigas de PINUS
Fig. 1.2 – Chapas de OSB
1.2 VANTAGENS Algumas das principais vantagens são: •
Melhor organização no canteiro de obras;
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Maior rapidez na execução;
•
Uso reduzido de água em relação a uma obra convencional;
•
Funciona como um excelente isolante térmico;
•
Boa flexibilidade no projeto arquitetônico;
•
Permite a utilização de vários materiais no acabamento. 3
1.3 DESVANTAGENS Algumas das principais desvantagens são: •
Grande limitação na altura da edificação;
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Risco de agentes agressores (cupins, fungos...);
•
Falta de mão de obra qualificada;
•
Maior cuidado na seleção da madeira para não comprometer sua resistência.
Fig. 1.3 - Exemplo de construção com sistema Wood Frame.
2 VIGAMENTOS PARA PISO A estrutura do piso da construção em Wood Frame consiste em barrotes de madeira fixados em longarinas que transmitem as cargas para a fundação. Na parte superior dos barrotes são fixadas as chapas OSB, que podem ser secas ou cimentícias, de acordo com a necessidade. As ligações desse sistema são feitas com parafusos e pregos tipo ardox. No caso de pavimentos superiores, a estrutura é composta por painéis e vigas, geralmente mistas, sendo a alma de OSB e a mesa de PINUS, que recebem as cargas do piso e as transferem para a estrutura da parede. Na montagem do piso também deve ser considerado o efeito da vibração, pois o emprego de materiais inadequados ou uma má execução pode gerar uma situação desagradável ao usuário da edificação, e até mesmo levar ao rompimento da estrutura. Portanto, o uso de materiais resistentes e o travamento da estrutura são fundamentais para evitar esse tipo de dano. 4
Fig. 2.1 – Vigamento de piso superior.
Fig. 2.3 – Esquema de fixação d s peças.
Fig. 2.2 - Chapa cimentícia sobre o OSB.
Fig. 2.4 - Exemplo d travamento entre barrote.
3. ELEMENTOS DE UM SISTE A ESTRUTURAL E SUAS FUNÇÕES 3.1 FUNDAÇÃO A fundação para o sistema Woo frame deve ser decidido de acordo co o tipo de solo em que a edificação será construída. To davia para construções leves e distribui ção uniforme da carga são utilizadas lajes do tipo radier ou sapata corrida.
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Fig. 3.1 - Exemplo de construção do radier.
Fig. 3.2 - Esquema de construção de sapata corrida (baldrame).
3.2 PAREDES As paredes do sistema Wood-frame são constituídas basicamente de dois materiais, a parte estrutural de PINUS e o fechamento com placas OSB. O fechamento interno é feito depois do fechamento externo, pois assim facilita o processo das instalações hidráulicas e elétricas, já que não há necessidade de quebra de paredes como em construções convencionais de alvenaria. A estrutura das paredes é formada por banzos e montantes travados perpendicularmente. Os banzos superiores tem a finalidade de receber as vigas do piso e transmitir para os montantes que funcionam como pilares, os banzos inferiores recebem os montantes e transferem as cargas uniformemente para a fundação. O espaçamento entre os montantes considera a dimensão do painel, o posicionamento das traves de pisos e das treliças de cobertura, de modo geral utilizam-se aproximadamente 50 cm, além disso, o contra-ventamento também é importante, pois evita-se assim a flambagem, já que os montantes trabalham comprimidos. 6
As placas cimenticias de O SB permitem que as construções tenham acabamentos semelhantes aos de construçõe em alvenaria, já que aceitam com muita facilidade o emprego de gesso, revestimentos, pintur s, etc. Outro item importante de ressal tar é a acústica, como entre as placas de fechamento xiste um ‘vazio’, é muito comum o uso e lã de rocha ou lã de vidro para evitar a passagem de ruídos.
Fig. 3.3 – Paredes em wood frame .
Fig. 3.4 – Elementos básicos d estrutura da parede.
3.2.1 LIGAÇÕES DOS ELEMENTOS DAS PAREDES As ligações entre os banzos e o s montantes são feitas com pregos tipo ardox ou anelado, que devem ser fixados inclinados p ra melhor resistência ao arrancament . Já as ligações entre banzos e vigas podem ser feitas com chapas ou com outros elementos e fixação. A figura 3.5 mostra os esquemas dessas lig ções.
Fig. 3.5 - Ligação montante–banzo para quadros montados in loc .
Fig. 3.6 – Ligação mont nte-banzo para quadros pré-fabricados.
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Pode-se notar que a posição d os pregos das paredes moldadas in l co são diferentes das paredes pré-fabricadas, já que a pré-fabricada permite um manuseio de todas as partes da estrutura podendo aplicar os pr gos de fora para dentro. Na parede mol dada in loco os pregos devem ser fixados de cima para abaixo devido à ordem de montagem.
Fig. 3.7 - Ele entos de fixação dos quadros entre os pavimentos.
3.3 COBERTURA O telhado do sistema Wood fra e é parecido com um telhado convenc ional, o que difere são os materiais empregados. Nas t souras, por exemplo, utiliza-se o próprio PINUS e as ligações são feitas com chapas metálic as, esse sistema permite a adoção d telhas cerâmicas ou placas de OSB cimentícia. O comportamento estrutural ta bém não é diferente do telhado con encional, as tesouras apoiam-se nos banzos ou nas igas, transferindo as cargas para os ontantes. As ligações entre as tesouras e os banzos s o feitas com chapas metálicas.
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Fi . 3.8 – Elementos básicos da cobertura
Fig. 3.9 – Placa metálica utilizada
Fig. 3.10 – Exemplo de cobertura com suas ligações
nas ligações da cobertura
4. INSTALAÇÕES EL TRICAS E HIDRO-SANITÁRIAS Na execução de instalações létricas e hidro-sanitárias o sistema Wood frame é mais vantajoso que o sistema conven ional, pois não há necessidade de queb rar ou fazer rasgos em paredes, evitando entulho e desperdícios. Os vazios formados pelo s painéis de vedação funcionam como shafts, agilizan o o processo de construção e evitando tubulações expostas. 9
No caso de paredes pré-fabricadas as instalações de partes dos conduítes podem ser executadas na própria fábrica.
Fig. 4.1 – Instalações hidro-sanitárias.
Fig. 4.2 – Instalações hidro-sanitárias.
Fig. 4.3 – Instalações elétricas.
5. DETALHES TÍPICOS DAS LIGAÇÕES No sistema Wood Frame as ligações são de grande importância para a transmissão dos esforços entre os elementos estruturais. Essas ligações podem ser feitas através de pregos e/ou conectores metálicos e podem ser classificadas de três formas distintas em relação à transmissão dos esforços entre as peças, como ilustrado na figura 5.1.
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Fig. 5.1 – Detalh s típicos de ligações para estruturas em Wood F rame.
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Transmissão direta: a t ansmissão que ocorre por contato diret entre as peças, como no caso dos entalhes ou ambladuras. Transmissão por justapo ição: a transmissão que possui um superfície transpasse comum às peças ligadas, por exemplo, a utilização de conectores.. Transmissão indireta: a transmissão sem a utilização de transp sse e os esforços são transmitidos por elementos intermediários que geralmente são me tálicos. 11
6. TIPOS DE CARREGAMENTOS SOLICITANTES No sistema de construção em Wood Frame o comportamento das estruturas é definido pelo caminho percorrido pelas ações verticais, constituídas pelo peso-próprio e pelas sobrecargas de utilização do piso e da cobertura, e pelas ações horizontais, constituídas pelas forças de vento. O caminho percorrido pelas ações verticais começa a partir da cobertura, na qual as cargas atuantes são o peso próprio das telhas ou painéis, peso próprio da estrutura das tesouras e as cargas acidentais. As cargas das tesouras são transferidas para os banzos superiores da parede em que estão apoiadas. Em seguida, as cargas são transferidas para os montantes que, apesar da pequena seção transversal, recebem cargas reduzidas devido à distribuição das mesmas por toda a parede de painéis estruturais. São esses painéis que impedem a possibilidade de flambagem dos montantes em relação ao seu eixo de menor inércia. Dos banzos superiores, as cargas são transferidas aos banzos inferiores para, enfim, chegar à fundação. No caso de construções com mais de um pavimento, os painéis do térreo recebem as cargas dos pisos acima e também dos painéis superiores.
Fig. 6.1 – Ações verticais em edificações de um pavimento em Wood Frame.
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Fig. 6.2 - Ações verticais em edificações de mais de um pavimento em Wood Frame.
Quando submetido a ações horizontais, o Wood Frame , devido à rigidez das paredes e pisos estruturais, tem grande capacidade de resistir aos esforços do vento, que são indispensáveis para o correto dimensionamento estrutural, pois mediante esse tipo de carga, a edificação está sujeita a translação, rotação e deformação, podendo danificar permanentemente a estrutura.
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Fig. 6.3 – Ações horizontais atuando em edificações em Wood F ame .
Mediante esforços de ventos t ngentes aos painéis de fechamento, a estrutura da parede funciona da seguinte forma: os montantes externos atuam como mesa , resistindo à flexão e os painéis como alma, resistindo aos esforços de cisalhamento, como m strado na figura 5.4.
Fig. 6.4 – Esforços de vento atuando em edificações em Wood F ame .
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Quando a carga de vento é p rpendicular à parede, a função das p ças muda: os painéis passam a trabalhar como mesas e os montantes como almas. A estrutura do piso quando su metida à ação dos ventos também po e ser analisada como uma viga de perfil I, onde os mo tantes externos atuam como mesas e o s painéis de piso como almas.
Fig. 6.5 – Vista em planta do comportamento do piso mediante esforços horizontais.
7. FORMAS DE GARANTIR A STABILIDADE O fato de uma edificação ser toda construída em madeira ainda causa d esconfiança em muitas pessoas, principalmente com re lação ao ataque de cupins e ao uso de pregos, por aparentar não oferecer resistência necess ária à segurança. Porém, o sistema de construção em Wood Frame mostra que além das li gações, o travamento e o contraventa mento das peças são fundamentais para a estabilidad da edificação, assim como a correta m ontagem das ligações, que tem a função de transmiti esforços de uma peça para outra, g rantindo resistência e estabilidade da estrutura. A composição dos painéis, formados por tiras de madeira orientados em três camadas perpendiculares unidos com res ina e prensadas sob alta temperatura, t mbém é um fator que influencia na garantia da estab ilidade da estrutura, pois, além da fu ção de vedação, tem função estrutural, como o trava ento dos montantes, por exemplo. 15
8. REFERÊNCIAS Disponível em:. Disponível em:. Disponível em:. Disponível em:. Disponível em: . Figura 1.1-http://www.br.all.biz/g62556/ Figura 1.2 -http://lumberportal.com/selloffers.php?keyword=OSB Figura 1.3 -http://www.dfgesso.com/construcao.php Figura 2.1-http://www.revistatechne.com.br/engenharia-civil/140/imprime117396.asp Figura 2.2 -http://www.revistatechne.com.br/engenharia-civil/140/imprime117396.asp Figura 2.4 -http://pt.scribd.com/doc/41883211/Wood-Frame
http://www.tecverde.com.br/absoluto/midia/imagens/downloads/arquivos_1285941011/6491_dir etrizes_para_projetar_em_wood_frame_tecverde.pdf Figura 3.1
Figura 3.2 -http://obraitajuba.blogspot.com.br/ Figura 3.3 -http://www.buildingscience.com/documents/insights/bsi-018-westford-house Figura 3.4 -http://pt.scribd.com/doc/41883211/Wood-Frame Figura 3.5 -http://pt.scribd.com/doc/41883211/Wood-Frame Figura 3.6 -http://pt.scribd.com/doc/41883211/Wood-Frame Figura 3.7 -http://pt.scribd.com/doc/41883211/Wood-Frame Figura 3.8 -http://pt.scribd.com/doc/41883211/Wood-Frame Figura 3.9 -http://www.revistatechne.com.br/engenharia-civil/148/imprime144162.asp
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Figura 3.10 -http://www.revistatechne.com.br/engenharia-civil/140/imprime117396.asp Figura 4.1-
http://www.tecverde.com.br/absoluto/midia/imagens/downloads/arquivos_1285941011/6491_dir etrizes_para_projetar_em_wood_frame_tecverde.pdf Figura 4.2 -
http://www.tecverde.com.br/absoluto/midia/imagens/downloads/arquivos_1285941011/6491_dir etrizes_para_projetar_em_wood_frame_tecverde.pdf Figura 4.3 -
http://www.tecverde.com.br/absoluto/midia/imagens/downloads/arquivos_1285941011/6491_dir etrizes_para_projetar_em_wood_frame_tecverde.pdf Figura 5.1-http://www.ebah.com.br/content/ABAAABdJYAK/3-trabalho-si Figura 6.3 -http://pt.scribd.com/doc/41883211/Wood-Frame Figura 6.4 -http://pt.scribd.com/doc/41883211/Wood-Frame Figura 6.5 -http://pt.scribd.com/doc/41883211/Wood-Frame
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