MCI - Execucao de Estruturas Metalicas

5/12/2018

MCI - Exe c uc a o de Estr utura s Meta lic a s - slide pdf.c om

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO I Execução de Estruturas Metálicas

Faculdade de Ciências e Tecnologia

João Guerra Martins 2008

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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

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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

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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

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resultantes do fabrico a partir de perfis ou chapas disponíveis comercialmente, procurando a sua minimização; O procedimento de montagem da estrutura;

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Mapa de Medições e Orçamento estimativo exaustivo dos custos da execução, transporte e

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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 http://slide pdf.c om/re a de r/full/mc i-exe c uc a o-de -e str utura s-meta lic a s

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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......................................................................... 5 1.3.1 – Generalidades do Caderno de Encargos para Estruturas Metálicas ..................................... 5 1.3.2 – A norma prEN 1090 e o Caderno de Encargos para Estruturas Metálicas .......................... 6 Capitulo 2 – Caderno de Encargos Tipo (estruturas metálicas) .............................................................10 2.1 – Disposições gerais .....................................................................................................................10 2.2 - Qualidade e Natureza dos Materiais ...........................................................................................16 2.2.1 - Aço em perfis e chapas ........................................................................................................16 2.2.2 - Ligações mecânicas .............................................................................................................23 2.2.3 – Ligações soldadas ...............................................................................................................29 2.2.4 – Acessórios de ligação ..........................................................................................................33 2.2.5 - Argamassas de assentamento de chapas metálicas ..............................................................33 2.3 – Classificação estrutural e ambiental ..........................................................................................34 2.3.1 - Classificação do ambiente ...................................................................................................34 2.3.2 - Classificação da estrutura ....................................................................................................34 II http://slide pdf.c om/re a de r/full/mc i-exe c uc a o-de -e str utura s-meta lic a s

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Execução de Estruturas Metálicas 2.4 – Protecções e tratamentos ...........................................................................................................36 2.4.1 - Protecção ao Fogo ...............................................................................................................36 2.4.2 - Tratamento de superfície para protecção contra a corrosão e pintura dos elementos metálicos .........................................................................................................................................36 2.5 - Critérios de Medição ..................................................................................................................40 Capitulo 3 – Execução............................................................................................................................42 3.1 – Aspectos genéricos do fabrico ...................................................................................................42 3.2 - Traçagem da Estrutura Metálica.................................................................................................43 3.3 – Corte ..........................................................................................................................................43 3.4 – Furação ......................................................................................................................................50 3.5 – Maquinagem/Enformagem ........................................................................................................53 3.6 – Soldadura ...................................................................................................................................55 3.7 – Ligações Mecânicas ...................................................................................................................60 3.8 – A razão de ser e o comportamento das ligações puramente soldadas, puramente mecânicas ou mistas ..................................................................................................................................................66 3.9 – Desempeno das peças ................................................................................................................69 3.10 – Tratamento de Superfície/Protecção Anticorrosiva .................................................................70 3.10.1 – Decapagem ........................................................................................................................72 3.10.2 – Metalização e Pintura ........................................................................................................76 3.11 – Pré-montagem e etiquetagem ..................................................................................................83 3.12 – Fiscalização, inspecção, testes e correcção..............................................................................83 3.12.1 - Materiais e Produtos Pré-fabricados ..................................................................................84 3.12.2 – Produtos Fabricados ..........................................................................................................84 Capitulo 4 – Transporte ..........................................................................................................................88 4.1 – Condições gerais ........................................................................................................................88 III http://slide pdf.c om/re a de r/full/mc i-exe c uc a o-de -e str utura s-meta lic a s

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Execução de Estruturas Metálicas 4.2 - Quantificação de custos do transporte de componentes .............................................................88 Capitulo 5 – Montagem ..........................................................................................................................89 5.1 - Condições gerais de montagem da estrutura ..............................................................................89 5.2 – Condições do local.....................................................................................................................91 5.3 – Critérios de montagem em obra.................................................................................................92 5.4 – Processo e metodologia de montagem.......................................................................................93 5.4.1 – Aspectos genéricos..............................................................................................................93 5.4.2 - Ligações ...............................................................................................................................94 5.4.3 - Alongamento de furos para parafusos .................................................................................96 5.4.4 - Colocação dos parafusos em obra........................................................................................96 5.4.5 - Aperto definitivo dos parafusos ...........................................................................................96 5.4.6 - Regulação das chaves de aperto ..........................................................................................97 5.5 – Apoios e ancoragens ..................................................................................................................98 5.6 – Chumbadouros e outros elementos embebidos em betão ..........................................................98 5.7 – Inspecção, testes e correcções..................................................................................................101 5.8 – Quantificação de custos de montagem ....................................................................................101 Conclusão .............................................................................................................................................103 Bibliografia ..........................................................................................................................................105 Anexo 1 – Resumo dos Eurocódigos afectos a estruturas metálicas ....................................................107 A.1.1 - Eurocódigo 1 – Acções em Estruturas ..............................................................................107 A.1.2 - Eurocódigo 3 – Estruturas metálicas ................................................................................107 A.1.3 - Eurocódigo 8 – Projecto de estruturas em Zonas Sísmicas ..............................................109 A.1.4 - Eurocódigo 9 – Projecto de estruturas de alumínio ..........................................................110 Anexo 2 – Comparação entre a Metalização e a Pintura ......................................................................111 A.2.1 - Zincagem por imersão a quente ........................................................................................111 IV http://slide pdf.c om/re a de r/full/mc i-exe c uc a o-de -e str utura s-meta lic a s

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Execução de Estruturas Metálicas A.2.2 - Pintura ...............................................................................................................................111 A.2.3 - Vida útil da pintura ...........................................................................................................112 A.2.4 - Aspectos Económicos da Pintura......................................................................................113 A.2.5 - Aços zincados por imersão a quente versus aços pintados com tintas líquidas ................114 A.2.6 - Esquemas de Pintura de Aços Pintados com Tintas Líquidas ..........................................114 A.2.7 - Durabilidade do revestimento de tinta dos aços pintados .................................................115 A.2.8 - Durabilidade do revestimento zincado..............................................................................115 A.2.9 - Comparação entre as diferentes atmosferas ......................................................................116 A.2.10 - Aços zincados por imersão a quente pintados com tintas líquidas (Sistema Duplex) ....116 Anexo 3 – Caso de estudo ....................................................................................................................117 A.3.1 – Geral .................................................................................................................................120 A.3.2 - Fabrico/Produção da estrutura ..........................................................................................120 A.3.3 – Transporte da Estrutura ....................................................................................................130 A.3.4 - Montagem da Estrutura.....................................................................................................131 A.3.5 – Inspecção e Manutenção (exploração) .............................................................................135 Anexo 4 - Tecnologias e medidas de prevenção aplicadas à operação de decapagem [11] .............137 Anexo 5 - Tecnologia de materiais ...................................................................................................141

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Índice Figuras Figura 1 – Estruturas metálicas com emprego de várias geometrias de perfis e tipos de aço [18] ........19 Figura 2 – Estruturas metálicas com emprego de várias geometrias de perfis e tipos de aço [6] ..........25 Figura 3 – Estruturas metálicas com emprego de várias geometrias de perfis e tipos de aço [6] ..........25 Figura 4 - Materiais de soldadura e equipamentos de soldadura [12] ....................................................31 Figura 5 – Argamassa de regularização e selagem sob placa de base de pilar [4] .................................33 Figura 6 - Esquema representativo da operação de corte e indicação das principais entradas e saídas de materiais [11] .................................................................................................................................44 Figura 7 – Serrote ...................................................................................................................................46 Figura 8 – Corte por Oxi-corte ...............................................................................................................47 Figura 9 – Linha combinada corte plasma + furação. ............................................................................47 Figura 10 - Valores máximos admissíveis na distorção em furos por punção [6] .................................52 Figura 11 – Linha automática de furação e cabeças da linha de automática de furação ........................52 Figura 12 – Linha automática de furação e cabeças da linha de automática de furação [13] ................53 Figura 13 - Esquema representativo das operações de estampagem, calandragem e quinagem com indicação das principais entradas e saídas de materiais [11] .........................................................54 Figura 14 – Esquema representativo das operações de fresagem, e torneamento com indicação das principais entradas e saídas de materiais [11] ...............................................................................55 Figura 15 – Esquema representativo da operação de soldadura com indicação das principais entradas e saídas de materiais [11] .................................................................................................................56 Figura 16 – Soldadura MIG MAG .........................................................................................................60 Figura 17 – Diferença máxima entre espessuras de chapas (D ≤ 2mm → correntes; D ≤ 1mm → préesforçadas) [3] ...............................................................................................................................61 Figura 18 - Estrutura metálica com apoios aparafusados [8] .................................................................64 Figura 19 – Parafusos com anilhas especiais [6]....................................................................................65 Figura 20 – Parafusos com cabeças especiais [6] ...................................................................................65 VI http://slide pdf.c om/re a de r/full/mc i-exe c uc a o-de -e str utura s-meta lic a s

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Figura 21 – Parafusos especiais [6] ........................................................................................................65 Figura 22 – Tipos de ligações mais usuais em estruturas metálicas [9] .................................................67 Figura 23 – Ligações viga-pilar sem soldadura ou de soldadura reduzida, mais flexíveis, em geral [9]68 Figura 24 – Ligações viga-pilar só com soldadura ou de soldadura importante na ligação, mais rígidas, em geral [9] ...................................................................................................................................68 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] ..............69 Figura 26 – Formas de Corrosão em desenho esquemático [14]............................................................71 Figura 27 - Esquema representativo duma operação de decapagem mecânica com indicação das principais entradas e saídas de materiais .......................................................................................73 Figura 28 - Esquema representativo duma operação de decapagem química com indicação das principais entradas e saídas de materiais [11]. ..............................................................................73 Figura 29 - Esquema representativo da operação de lixagem com identificação das principais entradas e saídas de materiais [11] .................................................................................................................74 Figura 30 - Esquema representativo duma operação de desengorduramento químico com indicação das principais entradas e saídas de materiais [11] ...............................................................................75 Figura 31 – Influência do tempo de imersão no peso da camada de zinco [14] .....................................78 Figura 32 – Camadas resultantes da metalização por zinco ou galvanização [14].................................78 Figura 33A - Detalhes construtivos para evitar a corrosão [6]...............................................................80 Figura 33B - Detalhes construtivos para evitar a corrosão [6] ...............................................................81 Figura 33C - Detalhes construtivos para evitar a corrosão [6] ...............................................................82 Figura 34 - Detalhes construtivos para evitar a corrosão [11, adaptado] ...............................................87 Figura 35 - Chave dinamómetro, micrómetro e paquímetro [13] ..........................................................98 Figura 35A – Método construtivo de estrutura mista aço-betão em edifícios correntes [21] ..............100 Figura 35B – Designação dos elementos constituintes de pórticos metálicos correntes ......................101 Figura 36 – Recomendação sobre a utilização de galvanização e pintura [15] ....................................116 Figura 37 – Viga-exemplo de cobertura do pórtico industrial a duas águas. .......................................118 VII http://slide pdf.c om/re a de r/full/mc i-exe c uc a o-de -e str utura s-meta lic a s

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Figura 38 – Pilar-exemplo de pórtico industrial a duas águas..............................................................119 Figura 40 – Caso de Estudo – Proposta de corte de chapas 300mm×600mm e 300mm×1095mm (assinalas com uma cruz “X” as partes em desperdício) .............................................................127

Figura 41 – Caso de Estudo – Fase 2 - Montagem das componentes que são erguidas em blocos (vigas de cobertura com união prévia no solo).......................................................................................132 Figura 42 – Caso de Estudo – Fase 3 - Elevação e fixação provisória dos pilares nos chumbadouros133 Figura 43 – Caso de Estudo – Fase 4 - Elevação e fixação provisória das vigas nos pilares ...............134

VIII http://slide pdf.c om/re a de r/full/mc i-exe c uc a o-de -e str utura s-meta lic a s

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Índice Tabelas Tabela 1 – Normas prescritas para produtos estandardizados para aços estruturais [3] .........................18 Tabela 2 – Normas prescritas para aços de enformados a frio, folhas e estribos de aço [3] ..................18 Tabela 3 – Normas prescritas para aços inoxidáveis [3] ........................................................................18 Tabela 4 – Valores nominais da tensão de cedência f y e da tensão de rotura f u, para aços correntes de acordo com a EN 10025-2 [4] .......................................................................................................19 Tabela 5 – Composição química a que têm de obedecer os aços correntes de acordo com a EN 10025-2 [4] ..................................................................................................................................................20 Tabela 6 – Valores de referência genéricos para aços estruturais [10] ..................................................20 Tabela 7 – Valores nominais da f y e da f u, para aços de acordo com a normalização europeia [4] ........21 Tabela 8 – Tabela de equivalências para a nova norma EN 10025 [4] ..................................................22 Tabela 9 – Aços patinados segundo a nova norma EN 10025-5 [4] ......................................................22 Tabela 10 – Valores nominais da tensão de cedência e da tensão de rotura à tracção [2] .....................24 Tabela 11 – Valores nominais da tensão de cedência e da tensão de rotura à tracção [3] .....................28 Tabela 12 – Valores nominais mínimos da força de pré-esforço em kN [4] ..........................................28 Tabela 13 – Produtos estandardizados para consumíveis de soldadura [4] ............................................30 Tabela 14 – Normalização de aparelhos de apoio [6] ............................................................................33 Tabela 15 – Definição das classes de consequências [3] .......................................................................35 Tabela 16 – Critérios recomendados para produção e categorias de serviços [3] ..................................35 Tabela 17 – Recomendações para a selecção de classes de execução [3] ..............................................35 Tabela 18 – Classificação de preparação de superfície a tratar [3] ........................................................40 Tabela 19 – Condições sem requisitos especiais no corte de guilhotina na classe de execução 3 [3] ...45 Tabela 20 – Dureza superficial máxima permitida para os diversos tipos de aço, função da sua resistência mecânica [4] ................................................................................................................45 Quadro 21 – Comparação das características associadas às tecnologias de corte de chapa [11] ...........49 IX http://slide pdf.c om/re a de r/full/mc i-exe c uc a o-de -e str utura s-meta lic a s

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Tabela 22 - Valores nominais de furos para parafusos (mm) [6] ...........................................................52 Tabela 23 – Classificação das classes de atrito para superfícies de ligações pré-esforçadas [3] ...........63 Tabela 24 – Diâmetros tradicionais de parafusos e rebites para estruturas metálicas [6] ......................66 Tabela 25 – Quadro de inspecções complementares [2] ........................................................................86 Tabela 25 – Esquemas tipo de pintura industrial [13] ..........................................................................114 Tabela 26 – Exemplos comparativos entre esquemas de pintura em aço [13] .....................................115 Tabela 27 – Exemplos comparativos em ambientes diferenciados [13] ..............................................115 Tabela 28 – Caso de Estudo - Custo unitário do material (€/kg) .........................................................125 Tabela 29 – Caso de Estudo – aproveitamento de chapa (30mm) para vigas de cobertura .................127 Tabela 31 - Caso de Estudo – estimativa orçamental do pórtico (montagem incluída) .......................129 Tabela 32 - Caso de Estudo – custo dos perfis laminados para as vigas de cobertura .........................129 Tabela 33 - Caso de Estudo – custo das chapas de ligação das vigas de cobertura .............................130 Tabela 34 - Caso de Estudo – Meios humanos para montagem do pórtico .........................................134 Tabela 34 - Caso de Estudo – Meios mecânicos para montagem do pórtico .......................................134 Tabela 35 – Propriedades mecânicas e físicas de diversos metais para engenharia [19] .....................141 Tabela 36 – Propriedades mecânicas e físicas de diversos não-metais [19] ........................................141 Tabela 37 – Outras propriedades mecânicas e físicas de diversos não-metais [19] .............................142

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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. Pode-se 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 1090. Se fosse pretendido definir o problema em análise, poder-se-ia 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 http://slide pdf.c om/re a de r/full/mc i-exe c uc a o-de -e str utura s-meta lic a s

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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,

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correcções e quantificação dos seus custos; Finaliza-se, efectuando um balanço e conclusões do trabalho realizado.

•

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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,

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paisagística, acessibilidades, infra-estruturas, etc); Geologia do solo e suas condicionantes;

•

A regulamentação e normas de orientação, bem como os critérios e métodos de análise e

•

verificação da 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

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obra; Plano de Segurança, Higiene e Saúde (ainda que genérico e provisório);

•

Procedimentos de transporte;

•


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Procedimentos de recepção;

•

Processo de montagem;

•

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).


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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 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;


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

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;



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


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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 ter os seguintes intervenientes (incluem-se os autores responsáveis): Caderno de Encargos – Dono-de-Obra;

•

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, com base no PSHS de Projecto; 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 (Plano de Qualidade), 7.2 (Plano de Soldadura), 9.2 (PSHS) e 9.3 (Plano de Montagem) 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; 7


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

Aparelhos de Apoio.

Fabrico;

•

Soldadura;

•

Ensaios (destrutivos e não destrutivos);

•

Montagem;

•

Protecção contra a corrosão;

•

Diversos.

•

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.


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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;


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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; 11 http://slide pdf.c om/re a de r/full/mc i-exe c uc a o-de -e str utura s-meta lic a s

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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;


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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;


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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;


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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, ou seja, o acondicionamento dos materiais e manutenção da sua qualidade, após verificação exaustiva da sua conformidade aquando da sua recepção, será sempre da única e exclusiva responsabilidade do Empreiteiro. 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


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Peças Escritas e Desenhadas à Fiscalização, sendo da sua responsabilidade a integral e funcional 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);


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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. 17 http://slide pdf.c om/re a de r/full/mc i-exe c uc a o-de -e str utura s-meta lic a s

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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]


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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 f y e da tensão de rotura f u, 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

Alongamento mínimo em % (2) (L0 = 5.65/S0)

Espessura nominal em mm t<=40 40
Espessura nominal em mm

fy

fu

fy

fu

3
40
63
JR S235

JO

235

360

215

360

26

25

24

J2 JR S275

20

27

0

27

-20

27 27

0

27

J2

-20

27

JR

20

27

275

430

255

410

22

J2

355

510

335

470

22

K2

S450

Espessura nominal em mm Temperatura 10
20

JO

21

20

JO S355

Energia absorvida mínima no ensaio de choque (J) (3)

440

550

410

21

20

0

27

-20

27

-20

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.


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Tabela 5 – Composição química a que têm de obedecer os aços correntes de acordo com a EN 10025-2 [4]

Designação

S235

S275

S355

C em % máx. Para espessuras nominais t em mm

Qualidade

t≤16

16
t>40

Mn% Máx.

Si% Máx.

P% Máx.

S% Máx.

N% Máx.

Máx. CEV para espessuras nominais em mm t≤40

40
JR

0.17

0.20

0.17

1.40

-

0.045

0.045

0.007

0.35

0.38

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

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

J2

0.18

0.18

0.18

1.50

-

0.035

0.035

-

0.40

0.42

JR

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

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 Coeficiente de Poisson

G = E/2(1+ υ) N/mm2; 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].


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Tabela 7 – Valores nominais da f y e da f u, para aços de acordo com a normalização europeia [4] Espessura nominal do elemento t [mm] Designação

fy [N/mm2]

t ≤40 mm

fu [N/mm2]

40 mm < t ≤80 mm fy [N/mm2] fu [N/mm2]

EN 10025-2 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

S 275 M/ML

275

370

255

360

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

S 460 Q/QL/QL1 EN 10210-1

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 S 275 H

235 275

360 430

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 10025-3

EN 10025-4

EN 10025-5

EN 10025-6

EN 10219-1


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Tabela 8 – Tabela de equivalências para a nova norma EN 10025 [4]

EU 113 - 1972

EN 10113 - 1993

EU 25 - 1972

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 430D

S 275J2

Fe E 355 KTN

S355NL

Fe E 355 KGTM

S355M

Fe E 355 KTTM

S355ML

EN 10025 + A1 - 1993

Fe 510B

S 355JR

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

Designação S235JOW

FN

S235J2W

FF

S355JOWP

FN

S355J2WP

FF

S355JOW

FN

S355J2W

FF

S355K2W

FF

C

Si

Mn

P

S

N

(%)

(%)

(%)

(%)

(%)

(%)

Máx.

Máx.

Máx.

Máx.

0.16

0.45

0.15

0.19

Adição de Azoto?

0.15 a 0.70

Máx. 0.040

0.040

0.010

-

0.035

-

Sim

0.010

-

Máx. 1.1

0.05 a 0.16

0.040

0.80

0.035

-

Sim

Máx. 0.040

0.040

0.010

-

0.55

0.45 a 1.60

Máx. 0.035

0.035

-

Sim Sim

Cr

Cu

(%)

(%)

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.


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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).


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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 preloade 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).


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Conforme as melhores condições de acesso estas anilhas podem ser colocadas do lado da porca ou do lado da cabeça do parafuso (figura 3).


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. 25 http://slide pdf.c om/re a de r/full/mc i-exe c uc a o-de -e str utura s-meta lic a s

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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 d 0= 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. 26


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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. Muito embora, essa protecção deve ser evitada, ou usada com especial cuidado, em ligações pré-esforçadas pois, além dos parafusos serem muitas vezes fornecidos em banho de molibdénio, a presença da galvanização pode comprometer a eficácia do pré-esforço ou levar à rotura dos parafusos na montagem (por exemplo, no processo de galvanização a quente pode existir uma perda de tempera desses parafusos). 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:


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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; 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]

f yb (N/mm2) f ub (N/mm2)

Ligações Pré-esforçadas (por atrito)

Ligações ordinárias (por corte e/ou tracção)

Classe de parafuso 4.6

4.8

5.6

5.8

6.8

8.8

10,9

240 400

320 400

300 500

400 500

480 600

640 800

900 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]


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As ligações serão feitas cuidadosamente, sendo rejeitadas aquelas que possam prejudicar a estabilidade e resistência da obra. De referir, ainda, que: 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 – EXC1; (ii) Parte 3 → classe execução 2 – EXC2; (iii) Parte 2 → classes execução 3 e 4 – EXC3/4. 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.


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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). 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 – identificação e inspecção de materiais. 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:


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

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.

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:

•


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

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); 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.

•


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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]: 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]


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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 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. 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].


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Tabela 15 – Definição das classes de consequências [3]

Tabela 16 – Critérios recomendados para produção e categorias de serviços [3]

Tabela 17 – Recomendações para a selecção de classes de execução [3]


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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 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 propor uma protecção passiva alternativa que garanta uma estabilidade ao fogo com a duração requerida pelo Projecto, sempre de acordo com a parte 2 do Eurocódigo 3 (EN 1993-1-2). 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).


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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; 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 a 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:


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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 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: 38 http://slide pdf.c om/re a de r/full/mc i-exe c uc a o-de -e str utura s-meta lic a s

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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; 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. Todos os trabalhos de reparação de pinturas em obra serão realizados de acordo com a EN 12944-7. Nas superfícies para ligações com atrito (pré-esforçadas) deve apenas ser aplicado o primário de forma a garantir uma classe de atrito C. Se necessário deve ser determinado o coeficiente de atrito da superfície (anexo G da prEN 1090-2). 39 http://slide pdf.c om/re a de r/full/mc i-exe c uc a o-de -e str utura s-meta lic a s

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Tabela 18 – Classificação de preparação de superfície a tratar [3]

2.5 - Critérios de Medição As regras de medição em estruturas metálicas são, em geral, as seguintes: A medição será realizada em quilogramas (Kg);

•

O peso a considerar na medição será sempre o da secção nominal dos perfis, ou da espessura

•

nominal das chapas, devendo o seu preço incluir todos os demais órgãos de ligação como parafusos, porcas, anilhas, etc., além dos eléctrodos para as soldaduras a efectuar; A medição indicará, além do elemento estrutural, os tipos e dimensões dos perfis, tubos, chapas

•

e outros elementos constituintes; A determinação das medidas para o cálculo das medições obedecerá às regras discriminadas nos

•

seguintes pontos; No caso dos perfis e tubos, os comprimentos serão determinados em metros e convertidos em

•

Kg, de acordo com o seu peso nominal; No caso das chapas, a área será determinada em m2, a converter em Kg de acordo com o seu

•

peso nominal; Em elementos de outro formato deverá indicar-se o peso por unidade;

•

Não serão feitas deduções para entalhes e furos;

•

Nos perfis cortados obliquamente, a medida será a do maior comprimento do perfil;

•


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As medidas para a determinação da medição de chapas de superfície irregular, serão obtidas a

•

partir do menor rectângulo circunscrito a essas superfícies; As medições não incluem os desperdícios, mas o preço por quilo deverá espelhar os mesmos,

•

intrinsecamente – pelo que estes devem se objecto optimização (obtenção do menor desperdício) e quantificação (para efeitos do preço final por unidade de peso).


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Capitulo 3 – Execução 3.1 – Aspectos genéricos do fabrico O fabrico de estruturas metálicas (produção, execução e montagem) é regulado pela prEN 1090 [3] nas suas 3 partes, sobretudo devendo respeitar-se o capítulo 6 da parte 2 (prEN 1090-2.6), bem como exigências complementares deste texto. Recomendações gerais: Deverão ser respeitadas todas as especificações relativas a materiais, ao fabrico e à protecção

•

anti-corrosiva dos elementos metálicos; Todos os materiais empregues na obra serão objecto de certificado emitido pela siderurgia que

•

os fornece; Todos os elementos metálicos serão bem forjados e trabalhados segundo as regras da arte,

•

sendo, quando tal se torne necessário, limados, aplainados, torneados e ajustados convenientemente. Para melhor controlo no processo de fabrico devem ser identificadas todas as peças, na garantia

•

que essa marcação tem características indeléveis; O manuseamento e armazenamento das peças deverá ser conforme as recomendações

•

especificadas pelo fabricante e tendo em atenção as datas de vencimento do produto em causa, para evitar uma possível deterioração do material. Caso existem suspeitas de possível deterioração do material, terá de passar por uma vistoria que assegure que este está de acordo com os padrões pretendidos; A tabela 7 do capítulo 6 do prEN1090-2 [3] contém uma lista que refere todos os controlos e

•

medidas de armazenamento. Esta lista refere a elevação das peças, armazenamento, protecção contra a corrosão e transporte; Nas operações de traçagem, pré-montagem, soldadura e montagem serão tomadas as precauções

•

necessárias para que, depois da montagem definitiva, existam as contra-flechas previstas no projecto.


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3.2 - Traçagem da Estrutura Metálica A traçagem será feita com precisão idêntica à da classificação estrutura metálica e de acordo com o projecto, devendo ter-se em atenção particular o seguinte: Antes de iniciar a traçagem das peças metálicas, o Empreiteiro deverá confirmar, no local, as

•

dimensões exactas referentes aos elementos da estrutura, incluindo as eventuais partes em betão, que sejam condicionantes para a estrutura metálica; O Empreiteiro deve ainda submeter à apreciação da Fiscalização um levantamento topográfico

•

da geometria das peças após concluído o seu fabrico. Os resultados deste levantamento devem respeitar as cotas constantes dos desenhos; Se no projecto forem indicadas contraflechas, devem estas ser tidas em consideração na

•

traçagem e devidamente distribuídas para que a forma final seja a conveniente; A traçagem das peças deverá ser feita tendo em vista a obtenção de contornos exactos, de

•

acordo com os desenhos, e de modo que os bordos ou os topos se ajustem perfeitamente em todo o comprimento das juntas; Na traçagem das peças a soldar deverão ser tidas em conta as deformações devidas à retracção

•

longitudinal e transversal; Não serão permitidas marcas a escopro ou a punção a frio, que permaneçam no material a

•

aplicar em obra; Antes de iniciar a traçagem das peças o Empreiteiro deve confirmar, no local, se as dimensões

•

referentes a outras partes da construção que se ligam com a estrutura a fabricar correspondem aos valores previstos nos desenhos do projecto, procedendo aos acertos de dimensões necessárias que submeterá à aprovação da Fiscalização.

3.3 – Corte As empresas com menos recursos utilizam geralmente os tradicionais maçaricos de corte. Actualmente, existem tecnologias de corte mais avançadas, tais como o oxi-corte com controlo numérico, o corte por plasma, o corte por laser e o corte por jacto de água com abrasivo. Este último é uma alternativa aos processos de corte térmico. No entanto, quase todos os materiais metálicos e não metálicos podem ser cortados por via térmica [11].


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Resumindo as várias e mais usuais técnicas de corte de peças metálicas, poderemos enumerar as seguintes: 

Serra;



Guilhotina;



Disco;



Arco de plasma;



Laser;



Jacto de água;



Calor.

Generalidades O corte de perfis pode ser executado para acerto de comprimentos com disco de serra ou com guilhotina (neste último caso não necessita de fluido de corte). No corte de chapa quando o contorno é recto e a forma convexa, o corte de chapa pode também ser feito com guilhotina. Nos casos, em que os contornos são mais complicados, requer-se outro tipo de tecnologias como o oxi-corte, corte por plasma, por laser ou por jacto de água com abrasivo. Todas estas tecnologias podem envolver a utilização de comando numérico, que permite optimizar a utilização da chapa e eliminar os erros de traçagem. Na Figura 6 está apresentado um diagrama esquemático da operação de corte seguida, eventualmente, de desengorduramento químico [11].

Figura 6 - Esquema representativo da operação de corte e indicação das principais entradas e saídas de materiais [11]


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Algumas particularidades dos tipos de corte: Guilhotina: as extremidades livres têm que ser tratadas por forma a remover defeitos. Para

•

classe de execução 3 este método pode ser usado sem requisitos especiais nas condições da tabela 19; Calor: por forma a assegurar que as duas partes têm uma dureza inferior a 380 HV 10 (norma-

•

requisito geral), poder ser necessário proceder ao pré-aquecimento (ver tabela 20); Tabela 19 – Condições sem requisitos especiais no corte de guilhotina na classe de execução 3 [3]

Tabela 20 – Dureza superficial máxima permitida para os diversos tipos de aço, função da sua resistência mecânica [4]

Como recomendações gerais:

•

Os perfis serão cortados com o maior cuidado, segundo as formas determinadas, recorrendo-se à lima sempre que seja necessário para se obter um ajustamento perfeito das diferentes peças;

Os cortes efectuados a maçarico ou por arco eléctrico (calor) serão posteriormente afagados

•

sempre que a irregularidade da zona de corte prejudique a execução das ligações; O corte das barras, perfis e tubos serão de preferência feita à serra;

•

Nos cortes realizados à guilhotina ou a oxi-corte, tomar-se-á o cuidados especiais no

•

acabamento dos bordos, em particular quando houver que proceder a soldadura; As saliências, falhas e rebarbas dos bordos das peças serão removidas à mó de esmeril.

•


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Corte por serra O corte por serra é um dos mais recomendados (serra rígida ou por fita rotativa), por não introduzir tensões residuais, sendo o equipamento mais usual o serrote (ver figura 7). Esta ferramenta é rápida e faz cortes de atados, tem algumas limitações quando tem de fazer cortes mais complexos e/ou com mais de 45º. Em geral, o corte dos perfilados deverá ser feito de preferência por serrote e, só nos casos em que a natureza do corte o exija, poderá ser feito a maçarico (no caso de entalhes, etc.).

Figura 7 – Serrote

Oxi-corte O oxi-corte talvez seja o melhor processo de corte térmico para chapas de aço ligado e de não ligado na gama de espessuras de 3 a 30 mm. O consumo de energia é pequeno. A maior parte do calor é produzido por meio da reacção exotérmica do oxigénio com o aço a cortar. O equipamento é de fácil instalação. Como fonte de calor para o pré-aquecimento do material e para se atingir a temperatura de fusão usa-se, predominantemente, a chama oxiacetilénica [11]. Na verdade, no caso de corte de chapas o método mais usual é o oxi-corte (ver figura 8) e o corte por plasma. O oxi-corte pode cortar grandes espessuras, já o plasma só é empregue até 16mm de espessura. O corte por plasma corta a maior velocidade e dá um melhor acabamento que o oxi-corte, mas ambas fazem formas curvas e não furam. Todos os cortes efectuados por oxi-corte, e nomeadamente naqueles aos quais se vão aplicar cordões de soldadura, deverão ser convenientemente limpos e afagados. 46 http://slide pdf.c om/re a de r/full/mc i-exe c uc a o-de -e str utura s-meta lic a s

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Figura 8 – Corte por Oxi-corte

Corte por plasma Talvez um dos melhores métodos combinados seja o das linhas conjuntas de corte plasma e furação (ver figura 9). Na verdade, esta máquina é bastante rápida, efectua cortes complexos, entalhes, redondos, etc.

Figura 9 – Linha combinada corte plasma + furação.

O corte por plasma é um processo em que o material metálico é fundido na zona de corte pelo jacto de plasma, sendo a junta de corte removida por jacto de ar. Também são utilizados gases de corte de efeito oxidante e gases com injecção suplementar de água. O consumo de energia é relativamente elevado, porque o material tem de ser fundido numa junta larga. Os gases utilizados nas aplicações de corte por plasma são o árgon, o hidrogénio e o azoto [11]. 47 http://slide pdf.c om/re a de r/full/mc i-exe c uc a o-de -e str utura s-meta lic a s

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O corte por plasma com injecção de água é indicado para o corte de aços de construção e de Cr-Ni. O bom arrefecimento e a elevada velocidade de corte reduzem o empeno por acção do calor desenvolvido. Assim, as superfícies do corte são de aspecto metálico, mostram boa qualidade e regularidade. O uso de água reduz o impacto ambiental, cheiros, poeiras, ruído, sendo a emissão de radiações UV absorvida. Outra das características mais vantajosa, é o facto de a água minimizar o efeito do calor na integridade estrutural do metal [11]. Todos os materiais condutores podem ser cortados por plasma. A qualidade do corte depende do tipo de material e do sistema de corte por plasma utilizado [11]. Corte por laser O laser é uma fonte de radiação visível que emite luz coerente monocromática. Para o corte de materiais é preferido o laser de CO2. A radiação laser é obtida por intermédio de uma mistura de dióxido de carbono, azoto e hélio que é excitada electricamente, sendo o gás de corte o oxigénio. Com uma lente na cabeça de corte, o feixe é focado sobre a superfície do material a cortar [11]. O raio laser é ideal para cortar materiais metálicos e não metálicos de pequena espessura. É o processo de corte térmico com maior qualidade e precisão. Apenas com máquinas que operam com controlo numérico é possível alcançar uma elevada velocidade e precisão de corte, sem defeitos e com pouca rugosidade. Com esta tecnologia é igualmente possível cortar chapas de grandes dimensões, de formas complexas e constituídas por materiais de alta resistência, dificilmente estampáveis [11]. Corte por jacto de água Muito embora, será de referir que o melhor corte é o de jacto de água, pois permite desenhos de rigor abaixo da décima milésima em chapas de quase toda a espessura, porém é excepcionalmente caro e raro usado em metalomecânicas. Por outro lado, existe uma grande variedade de materiais onde os processos de corte térmico não são aplicáveis por razões de ordem técnica e/ou económica. Tipicamente, o corte por jacto de água permite cortar uma grande variedade de metais e suas ligas como bronze, cobre, alumínio, aço macio e aço inoxidável. [11] O material é cortado pela acção de um jacto de água de alta pressão, podendo também conter um abrasivo para facilitar a operação. Esta tecnologia permite uma grande exactidão de corte e uma boa qualidade superficial. Outras características vantajosas resultantes da sua aplicação são o material não ser afectado pelo calor e não serem necessárias operações de acabamento, sendo mantida a integridade estrutural do material [11].


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Quadro 21 – Comparação das características associadas às tecnologias de corte de chapa [11]


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3.4 – Furação Na execução da furação: estão previstos na norma os seguintes processos [6]: Por broca;

•

Punção;

•

Laser;

•

Plasma;

•

Por calor.

•

A furação das peças metálicas é outra etapa do ciclo de produção do fabrico das estruturas metálica. O capítulo 6 do prEN1090-2 [3] faz referência ao dimensionamento dos furos, às tolerâncias estabelecidas para a execução desses mesmos furos e à sua execução propriamente dita. De notar que: Acabamento da furação: analogia com o corte;

•

Tolerâncias: de acordo com a norma ISO 286-2, mas, em todo o caso, a tolerância máxima para

•

irregularidades de furação será no máximo de 1mm para a distância de um dos furos ao que lhe seguir, e de 2mm para a distância aos furos extremos de uma mesma linha; Dimensões: são especificadas de acordo com uma nomenclatura específica - combinação dos

•

diâmetros do furo e do ligador (normal ou sobredimensionado) ou dos furos oblongos (curto ou longo). Recomendações gerais: Quando existe a necessidade de fazer escariação nas peças, para a colocação do parafuso, essa

•

escariação deve ser executada de maneira a que quando o parafuso é colocado a parte superior da sua cabeça fique nivelada com a face da peça;

Somente se admite a abertura de furos por punçoamento sem posterior mandrilagem no caso de

•

furos que não tenham função estrutural importante; Ainda no que toca à abertura de furos por punçoamento esta é proibida para estruturas metálicas

•

da classe de execução 3 e 4, sendo condicionada nas classes 1 e 2;


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No caso de ligações importantes a abertura dos furos deve fazer-se ou por brocagem simultânea

•

dos diversos elementos a ligar; Ainda, no caso de ligações importantes e sendo a abertura realizada por punçoamento, este será

•

de diâmetro, pelo menos, 3mm inferior ao diâmetro definitivo, sendo posteriormente a mandrilagem realizada com as peças convenientemente ligadas (normativamente os furos têm que ser mandrilados para classes de execução 3 e 4, mas esta operação pode ser dispensada em classes 1 e 2 - apenas punção);

Como se percebeu, a abertura dos furos deve, em geral, ser realizada por brocagem (com os

•

valores nominais recomendados desses furos de acordo com o diâmetro do parafuso – tabela 21); O comprimento nominal de parafusos oblongos não deve exceder 2,5 vezes o diâmetro nominal

•

do parafuso; Nos parafusos de cabeça embebida (“countersunk bolts”) as dimensões do negativo e suas

•

tolerâncias devem ser tais que a face superior da cabeça do parafuso e a face da peça onde é instalado coincidam; Nos rebites instalados a quente o diâmetro nominal do orifício deve ser igual ao diâmetro

•

nominal do fuste do rebite mais: 

2 mm para as classe de execução 1 ou 2;



1 mm para as classe de execução 3 ou 4.

Os furos relativos ao mesmo parafuso, em peças sobrepostas, deverão permitir a livre inserção

•

do elemento de ligação das peças, sendo permitida, na excentricidade, a tolerância de 1mm, com a condição de se anular esta diferença a mandril; Os alinhamentos dos furos deverão ser rigorosamente paralelos às secções de corte, admitindo-

•

se a tolerância de 1mm; A furação, quando realizada a saca-bocados ou à broca, que não garanta a forma cilíndrica e

•

circular dos furos, será realizada com diâmetro inferior ao valor nominal, no mínimo de 2mm, sendo alargada para a do projecto, a mandril, com as peças ligadas na sua posição definitiva; Nas peças em que se tenham realizado furos deverão ser eliminadas as rebarbas das duas faces

•

em contacto, para que se ajustem perfeitamente uma sobre a outra; O equipamento a utilizar tem que obedecer aos requisitos da prEN 1090 (12.3.2.3);

•


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Nas emendas os orifícios das várias partes têm que ser executados na mesma direcção;

•

A distorção está limitada.

•

Tabela 22 - Valores nominais de furos para parafusos (mm) [6]

Figura 10 - Valores máximos admissíveis na distorção em furos por punção [6]

Existem linhas automáticas de furação de vigas (ver figura 11), nesse processo existem várias cabeças de brocas para funções diversas, diferentes orientações e múltiplos furos (ver figura 11). Estas linhas automáticas de furacão são dirigidas por informaticamente.

Figura 11 – Linha automática de furação e cabeças da linha de automática de furação

Todas as peças furadas para ligações serão vistoriadas pela Fiscalização a fim de se verificar a perfeição do trabalho e proceder às correcções tidas por convenientes. 52 http://slide pdf.c om/re a de r/full/mc i-exe c uc a o-de -e str utura s-meta lic a s

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3.5 – Maquinagem/Enformagem Na maquinagem/enformagem de peças metálicas o aço (inicialmente em chapa lisa) pode ser dobrado, pressionado e forjado, para execução destes tipos de peças metálicas existem dois processos possíveis em termos de temperatura associada: Enformagem a quente: em que existe um aquecimento prévio da chapa à sua conformação,

•

estabelecendo a norma prEN 1090 [3] critérios de enformagem a quente, com restrições relativas aos tipos de aço e às temperaturas a que cada classe de aço deve ser trabalhada, sem que para isso o material perca significativamente qualquer tipo de características; Enformagem a frio: pode ser executada através de rolos ou prensas.

•

A enformagem, sobretudo a frio (exemplos de geometrias na figura 12), é um processo de conformação de chapas com utilização crescente em estruturas metálicas, sendo cada ver mais usadas para o fabrico de asnas de cobertura, mas não só. Entre as grandes vantagens deste tipo de perfil estão a sua excelente relação preço/peso e a facilidade de se criarem formas abertas com baixa energia de deformação, dada a pequena espessura da chapa.

Figura 12 – Linha automática de furação e cabeças da linha de automática de furação [13]

De notar os seguintes aspectos no processo de enformagem: Existe diminuição de ductilidade e a norma prEN 1090 [3] especifica procedimentos de alívio

•

de tensões residuais através de temperatura; Esta norma também específica raios mínimos de curvatura em função do tipo de aço usado;

•

Fornece, ainda, requisitos específicos para a dobragem de perfis circulares ocos.

•

Em termos de metalomecânica poderemos ser mais específicos, sendo as operações de maquinagem mais significativas: estampagem, calandragem e quinagem. Efectuam-se, de igual modo, em menor escala, operações de fresagem e de torneamento [11]:


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Estampagem - Nesta operação, a chapa é deformada plasticamente por prensagem utilizando

•

ferramentas com a geometria adequada a esse fim. Esta operação pode ser realizada tanto a frio como a quente, dependendo do tipo de material e do grau de deformação pretendido. Em alguns casos, a chapa é engordurada previamente. Calandragem - A calandragem é utilizada para dobrar chapa, sendo esta obrigada a passar pelo

•

meio de uma série de cilindros, adquirindo progressivamente a curvatura desejada até ao caso extremo da formação de um cilindro. Quinagem - A quinagem é um processo que permite formar quinas vivas ou dobrar uma peça de

•

modo a que esta fique com um raio de curvatura muito pequeno. É sobretudo usada em chapa. Fresagem - A fresagem permite trabalhar uma peça, fazendo furos ou modificando-lhe a forma,

•

através de fresas em rotação. Torneamento - Processo em que a peça a trabalhar roda em torno do seu eixo estando a

•

ferramenta cortante fixa e posicionada lateralmente. Os 3 primeiros processos acima descritos têm uma sequência de operações muito semelhante, pelo que são apresentados esquematicamente através do mesmo diagrama de blocos na Figura 13. Os dois últimos processos têm, também, a uma sequência de operações idêntica, como tal são identificados no mesmo diagrama de blocos (Figura 14).

Figura 13 - Esquema representativo das operações de estampagem, calandragem e quinagem com indicação das principais entradas e saídas de materiais [11]


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Figura 14 – Esquema representativo das operações de fresagem, e torneamento com indicação das principais entradas e saídas de materiais [11]

3.6 – Soldadura Os processos de soldadura destinam-se a unir peças de um modo permanente, através da fusão na zona de contacto do metal das peças ou de um material adicionado. Os diferentes processos de soldadura podem distinguir-se de uma maneira muito geral, quer pela fonte de energia utilizada para fundir o metal a soldar e o metal de adição, quer pela técnica como o metal em fusão é protegido da oxidação. O metal de adição pode estar na forma de eléctrodos revestidos, fio ou barra. A soldadura pode ser manual, semi-automática ou automática [11]. Os vários tipos de soldadura são representados conjuntamente no diagrama da Figura 15, em que setas de tipos e cores diferentes (identificadas por números diferentes) ilustram as entradas e saídas de cada tipo de operação, sendo a energia comum a todas elas [11]. Em termos normativos a soldadura das peças metálicas tem de estar de acordo com o descrito no capítulo 7 da prEN 1090-2 [3]. Este capítulo está dividido em 7 sub-capitulos. No que trata à preparação e execução de soldaduras, para além dos aspectos atrás referidos, esta norma refere ainda [6]: 

Armazenagem e manuseamento dos consumíveis;



Protecção contra vento, chuva, etc;



Pré-aquecimento (visa evitar dureza excessiva);


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

Aspectos específicos das soldaduras de cordão (nomeadamente m perfis enformados);



Aspectos específicos das soldaduras de topo;



Soldaduras em aços auto protegidos – especificação dos elementos consumíveis;



Soldaduras por pontos ou entalhe;



Outros tipos de soldadura,



Tratamentos térmicos.

Figura 15 – Esquema representativo da operação de soldadura com indicação das principais entradas e saídas de materiais [11]

O Plano de Soldadura (obrigatório nas classes de execução 3 e 4, EXC3/4, bem como para a classe 2, EXC2, em estruturas complexas) é um dos documentos a cujo conteúdo e exigências todo o processo de soldadura está sujeito, sendo para o efeito relevante a EN ISO 4063. De notar que existem outras normas europeias que têm especificações apropriadas para os procedimentos qualificados de soldadura, essas normas referenciam também condições especiais a ter em atenção nos procedimentos da


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soldadura. Os soldadores têm de ser qualificados segundo as normas EN 287-1 e a EN 1418. No anexo E da prEN 1090-2 [3] estão previstas alguns dos tipos de solda a que um operador terá de executar. A preparação e execução começam pela recepção dos consumíveis, seu armazenamento e manuseamento. Na tabela 12 do ponto 7.5.2 da prEN 1090-2 [3] está previsto o tempo e a temperatura de armazenamento do material. Tem de haver uma preocupação com a protecção contra as condições climatéricas e preocupação também quanto ao pré-aquecimento. Existe ainda a especificação de alguns tipos de soldadura e os tratamentos térmicos. Os critérios de aceitação tem de respeitar os níveis existentes na EN ISO 5817, sendo que as classes de execução EXC1, EXC2, EXC3 tem um nível de qualidade de D, C, B respectivamente, a EXC4 tem nível de qualidade B com mais exigências adicionais referenciadas na tabela 13 da prEN 1090-2 [3]. Está previsto, ainda, a existência de soldadura para aços imaculados, com modificações e exigências para a norma EN 1011-1 e EN 1011-3. O aço carbono, assim como outros tipos de aços diferentes, tem processos e cuidados diferentes a ter em conta. Como recomendações complementares enunciam-se: Na execução de ligações soldadas empregar-se-á, em geral, a soldadura por arco eléctrico;

•

•

O trabalho de soldadura, no qual deve ser utilizada aparelhagem conveniente, só poderá ser executado por pessoal devidamente qualificado segundo a norma em vigor já identificada, devendo os soldadores estar devidamente certificados;

As características da corrente, a natureza e o diâmetro dos eléctrodos devem ser apropriados à

•

qualidade dos materiais e ao tipo de ligações a efectuar; Tanto as zonas a soldar como os eléctrodos devem estar bem secos;

•

As superfícies destinadas a receber soldadura deverão encontrar-se não só secas como bem

•

limpas, isentas de corpos estranhos, ferrugem, escórias e gorduras. No caso do cordão ser obtido por várias passagens, deve proceder-se antes de cada nova

•

passagem, à repicagem das escórias por um processo adequado e à limpeza a escova de arame; Os cordões devem ficar isentos de irregularidades, poros, fendas, cavidades, ou outros defeitos;

•

Na realização de soldaduras devem-se tomar as precauções necessárias para reduzir as

•

tensões/deformações residuais permanentes, bem como garantir que as peças fiquem nas posições pretendidas;


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Deve-se evitar ou reduzir ao indispensável o número de soldaduras a efectuar fora da oficina;

•

Antes de dar início às operações de soldadura, de acordo com o Plano de Soldadura (se existir),

•

deve o Empreiteiro realizar um programa de trabalhos indicando os consumíveis e os parâmetros de soldadura (intensidade, tensão e velocidade), a preparação dos chanfres, etc; Deve evitar-se a aplicação excessiva de soldadura num mesmo local, bem como o

•

estabelecimento de variações bruscas de secção, nomeadamente em elementos soldados periférica; A disposição e a ordem de execução devem ser estabelecidas de modo a reduzir-se os estados de

•

tensão resultantes da própria operação de soldadura, simultaneamente facilitando que as peças fiquem na posição pretendida; As soldaduras não serão arrefecidas rapidamente, exigindo-se uma descida gradual e lenta da

•

temperatura, pelo que será exigida uma protecção das soldaduras, contra o arrefecimento brusco, em caso de condições atmosféricas adversas; O metal depositado tem que ficar bem ligado aos materiais a soldar, sem que se tenha queimado

•

o material dos bordos; A cada passagem, e antes de iniciado o novo cordão, a superfície do cordão realizado deve ser

•

cuidadosamente desembaraçado de escórias, utilizando a picadeira e a escova de aço ou outro método conveniente, a fim de se verificar a existência de fissuras, poros ou outros defeitos. Esta operação será executada até completo desaparecimento dos defeitos de compacidade. Tomar-seá os mesmos cuidados quando houver que prosseguir um cordão interrompido ou ligar dois já executados;

Nos cordões de soldadura topo a topo, e sempre que seja possível construtivamente, proceder-

•

se-á à esmerilagem da raiz e execução do respectivo cordão; Em caso de comprovada necessidade, poderá exigir-se o tratamento térmico de peças;

•

As dimensões dos cordões de soldadura devem satisfazer, além do prescrito nas Peças Escritas e

•

Desenhadas do Projecto e da legislação em vigor, aos seguintes condicionamentos: 

A espessura dos cordões não deve, em qualquer caso, ser inferior a 3mm;



A espessura dos cordões de ângulo não deve ser superior a 0,7 da menor espessura dos elementos a ligar;



Os cordões de topo, contínuos, devem ocupar toda a extensão da justaposição; 58


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

Os cordões de ângulo contínuos não devem, em geral, ter comprimento inferior a 40mm nem superior a 60 vezes a espessura do cordão;



Nos cordões de topo descontínuos, o comprimento de cada troço não deve ser inferior a 4 vezes a espessura do elemento mais fino a ligar e o intervalo entre dois troços sucessivos não deve exceder 12 vezes aquela espessura;



Nos cordões de ângulo descontínuos o comprimento de cada troço não deve ser inferior a 4 vezes a espessura do elemento mais fino a ligar;



O intervalo entre dois troços sucessivos não deve exceder 16 vezes a espessura do elemento mais fino, no caso de elementos sujeitos a esforços de compressão e 24 vezes essa espessura, no caso de elementos sujeitos a esforços de tracção;



Em cordões de ângulo descontínuos, quando os troços estão colocados alternadamente de um lado e de outro da aresta de ligação, os intervalos indicados são considerados como se os troços estivessem em linha;



Quando se dispõem cordões de soldadura opostos, a chapa intermédia deverá ter a espessura mínima de 7mm;





Os cordões de ângulo, aplicados nos bordos arredondados de perfis, não deverão interessar mais do que 75 por cento da espessura do perfil no bordo; A superfície aparente dos cordões de soldadura deverá ser plana, nunca côncava, podendo contudo ser convexa desde que a flecha apresente o limite máximo de 2mm;



Poderá ser exigida a aprovação prévia pela Fiscalização da sequência prevista para a soldadura tipo dos eléctrodos a utilizar.

Se for detectada uma soldadura defeituosa, todas as soldaduras existentes no elemento serão

•

submetidas a inspecção. Por outro lado, proceder-se-á ao controlo de todas as soldaduras refeitas, reconhecidas inicialmente como defeituosas; A Fiscalização poderá exigir sondagens nos cordões que lhe afigurem defeituosos, os quais

•

serão refeitos por soldadura. Estão previstos, em princípio, dois processos de soldadura, para os elementos metálicos em aço, com deposição de material: Soldadura por arco eléctrico com eléctrodo revestido – SAE (ER);

•

Soldadura por aço eléctrico com ecrã gasoso – MAG ou MIG (ver figura 16).

•


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Figura 16 – Soldadura MIG MAG

A soldadura SAE (ER) tem uma flexibilidade máxima, é compatível com vários materiais e tem bastante facilidade de aplicação em obra. Por outro lado tem uma baixa taxa de deposição e uma má limpeza de escórias. A soldadura MIG ou MAG é bastante versátil, tem uma taxa de deposição mais elevada se for pelo processo manual. No caso de robotização a taxa de deposição baixa consideravelmente. Este método tem ainda outra desvantagem, quer seja pelo método automático ou manual, que é a sua difícil instalação em obra. De qualquer modo esta última dificuldade é, normalmente sempre ultrapassada, dado que as soldaduras em obras são raras, actualmente. Outros processos de soldadura poderão ser aceites mediante aprovação da Fiscalização. Todos os trabalhos de soldadura devem ser devidamente comprovados mediante a presentação de respectivo certificado a aprovar pela Fiscalização.

3.7 – Ligações Mecânicas As ligações mecânicas são também uma das etapas da execução de estruturas metálicas, estas ligações tem de estar de acordo com o previsto no capítulo 8 da prEN 1090-2 [3].


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Como recomendações complementares enunciam-se: Os parafusos serão, em geral, munidos de anilhas, em cuja espessura deve terminar a parte

•

roscada, só se podendo dispensar o uso de anilhas desde que as ligações sejam pouco importantes e se verifique que a zona lisa da arreigada do parafuso é suficiente para transmitir à chapa os esforços secundários nos parafusos; Os parafusos a aplicar serão, para cada caso, os da classe referida nos desenhos do projecto.

•

Todos terão, obrigatoriamente, uma anilha dos lados da porca, sendo esta, nos casos indicados no Projecto, de pressão do tipo mola, tendo em vista permitir alguma mobilidade da ligação, sobretudo para efeitos de pequenas dilatações ou rotações de apoio, sem que com isso se ponha em causa a estabilidade do conjunto, sendo tal garantia da responsabilidade o Empreiteiro; No caso de superfícies sobre as quais se faz o aperto dos parafusos não serem normais ao eixo

•

destes, devem-se colocar anilhas de cunha, de modo que o aperto não introduza esforços secundários nos parafusos; Sempre que se verifiquem condições que possam conduzir ao desaperto dos parafusos em

•

serviço, por exemplo vibrações, devem utilizar-se dispositivos que impeçam esse desaperto, tais como anilhas de mola ou contra-porcas; O roscado dos parafusos deve sobressair pelo menos um filete das respectivas porcas;

•

O aperto dos parafusos deve ser suficiente para garantir a eficiência das ligações, tendo-se em

•

atenção que o aperto exagerado produz estados de tensão desfavoráveis nos parafusos; Uma das ligações que causa maiores problemas na sua execução são as emendas, este tipo de

•

ligações são bastante complexas devido as tolerâncias serem mínimas e ao número elevado de factores a ter em conta, um desses factores é o facto de as peças em causa serem de espessuras diferentes, caso exista uma diferença de espessura nas peças em causa, a sua diferença num aspecto geral não deverá ultrapassar, os 2mm. No caso de ser uma ligação em pré-esforço, a diferença entre peças deverá ser de 1mm. Esta explicação está ilustrada na figura 6 do capítulo 8 da prEN 1090-2 [3] e figura 17 deste texto.

Figura 17 – Diferença máxima entre espessuras de chapas (D ≤ 2mm → correntes; D ≤ 1mm → pré-esforçadas) [3]


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Condições de aperto em ligações correntes (não pré-esforçadas) [6]: São admitidas folgas até 2 mm no contacto se a espessura dos elementos ligados é elevada

•

(espessura superior a 8 mm para perfis); Cada conjunto de parafusos deve ser apertado na totalidade até à condição “snug-tight” (resulta

•

do esforço de uma pessoa através de uma chave normal), sem esforçar demasiado os parafusos; Para conseguir este estado é necessário, em grupos grandes, fazer vários ciclos, do interior para

•

o exterior; Precauções especiais no caso de parafusos de dimensão M12 ou em caso de parafusos curtos.

•

Condições de aperto em ligações pré-esforçadas: Na execução de ligações aparafusadas pré-esforçadas respeitar-se-ão as anteriores condições

•

fixadas para as do tipo corrente no que nestas não for contra ou substituído nos pontos seguintes; As superfícies dos elementos a ligar devem ser cuidadosamente limpas de quaisquer matérias

•

susceptíveis de provocar uma diminuição do atrito entre as superfícies (ferrugem, gordura, pintura, água, etc.). A limpeza será feita a jacto de areia ou à chama, de características adequadas, devendo executar-se em curto prazo (algumas horas) a montagem da ligação, de modo a evitar que as superfícies se oxidem; Os parafusos devem ser munidos de anilhas, uma do lado da cabeça e outra do lado da porca -

•

mediante justificação, a primeira poderá ser eliminada em parafusos cujas cabeças possuam dimensões estudadas de forma que possam transmitir, com segurança, às chapas o pré-esforço instalado dos parafusos; Caso seja necessário um maior ajuste no aperto poder-se-á colocar mais anilhas, o máximo de 3

•

ou a combinação necessário para que não ultrapasse os 12mm, essas anilhas serão colocadas do lado da peça que se pretende fixar; Os diâmetros dos parafusos estão especificados nas normas, e não deverá ser utilizado nenhum

•

parafuso em que o seu diâmetro não esteja devidamente regulamentado nessa mesma norma. O posicionamento e comprimento dos parafusos, também têm uma exacta especificação na norma acima referida; •

Os furos não deverá exceder o diâmetro nominal dos parafusos, tendo apenas uma folga com

tolerância especificada no artigo e norma aplicável;


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As porcas quando são aplicadas nos parafusos devem enroscar facilmente, devendo o aplicador

•

conseguir enroscar com a mão, sem necessidade de recorrer ao auxílio da chave (até que a porca encoste na anilha ou na peça a ligar); As anilhas colocadas por baixo das cabeças dos parafusos tem de ter um chanfre, que estará de

•

acordo com a norma prEN 14399-6, sendo que as anilhas colocadas por baixo das porcas têm de estar de acordo com o especificado na norma prEN 14399-5; Nas ligações pré-esforçadas é obrigatório usar anilhas quando:

•



Classe 8.8: sob a peça que vai rodar (porca ou cabeça);



Classe 10.9: sob a cabeça e sobre a porca. Também podem ser usadas anilhas suplementares, até 3 com o máximo de 12 mm, para ajustar

•

o comprimento do conjunto a ligar, colocadas do lado da peça fixa; A prEN 1090 fornece, ainda, dados complementares relativos à especificação dos parafusos,

•

porcas e anilhas (8.2.2 a 8.2.4) para ligações pré-esforçadas; A preparação das superfícies, que entrem em contacto com as ligações mecânicas, tem alguns

•

aspectos que suscitam cuidados. Desde logo o atrito, na tabela 14 do capítulo 8 da prEN 1090-2 [3] está previsto a classificação que podem ser assumidas pelo atrito das superfícies (tabela 23 deste texto). Tabela 23 – Classificação das classes de atrito para superfícies de ligações pré-esforçadas [3]

O anexo G da mesma norma (prEN 1090-2) tem também o método de cálculo para determinação do coeficiente de atrito, sendo os valores do coeficiente de átrio estabelecidos por classes (tabela 22). No aperto dos parafusos de ligações pré-esforçadas tem de haver cuidado com a calibração do método de aperto, a calibração tem de ser de modo a que o pré-esforço mínimo seja alcançado. A norma prEN 14399-2 contém dados e testes que poderão utilizados na calibração. 63 http://slide pdf.c om/re a de r/full/mc i-exe c uc a o-de -e str utura s-meta lic a s

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Para o aperto é efectuado por dois métodos: o método de controlo do torque e o método combinado. O aperto pelo método de controlo de torque consiste na utilização de uma chave dinamométrica para o aperto dos parafusos. Todos os dados para o uso deste método estão previstos na EN ISO 6789, com uma precisão de ± 4 %. O método combinado consiste no controlo mais a rotação da porca. A rotação da porca no método de controlo do alongamento do parafuso é realizada através do número de voltas da porca. Em termos de execução [6]:

•



Método da chave dinamométrica: antes de dar o aperto final em todos os parafusos, apertar cada um deles com 75%.



Método combinado (controlo + rotação da porca): primeira etapa → todos os parafusos a 75%; segunda etapa → idem; terceira etapa → rotação da porca.

Na figura 18 ilustra-se uma ligação simples de base de pilar.

Figura 18 - Estrutura metálica com apoios aparafusados [8]

Como indicador indirecto de tracção vimos, anteriormente, a técnica das anilhas especiais, cabeças especiais e parafusos especiais (ver figuras 19 a 21). 64 http://slide pdf.c om/re a de r/full/mc i-exe c uc a o-de -e str utura s-meta lic a s

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Figura 19 – Parafusos com anilhas especiais [6]

Figura 20 – Parafusos com cabeças especiais [6]

Figura 21 – Parafusos especiais [6]

A prEN 1090-2 [3] tem ainda exemplos de parafusos especiais, o parafuso de cabeça embebida, os parafusos e cavilhas ajustados e os parafusos injectados, são outros tipos de parafusos especiais a ter em causa. No ponto 8.7 do prEN 1090-2 [3] está referida a colocação de rebites, tanto a instalação dos rebites mas também os seus critérios de aceitação.


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As ligações de elementos de paredes finas (como os enformados) estão previstas no ponto 8.9 do prEN 1090-2 [3] e também no anexo D, sendo todos os critérios e métodos lá mencionados. Nestas ligações utiliza-se, normalmente, os parafusos auto-roscantes. Na tabela 24 apresentam-se os diâmetros tradicionais de parafusos e rebites para estruturas metálicas, sendo de referir que o diâmetro se refere à medida exterior do roscado e não ao liso (a que corresponde a área resistente). Tabela 24 – Diâmetros tradicionais de parafusos e rebites para estruturas metálicas [6]

3.8 – A razão de ser e o comportamento das ligações puramente soldadas, puramente mecânicas ou mistas Vai-se discutir, ainda que com brevidade, a razão de ser e o comportamento das ligações puramente soldadas, puramente mecânicas ou mistas. Na realidade, situações existem em que, numa mesma estrutura, podemos ter ligações dos 3 tipos. Porém, é mais vulgar que o Projectista opte, em maioria ou exclusividade, por um só tipo de solução. No nosso país, em geral, as ligações mecânicas principais de uma estrutura metálica estão associadas a trabalhos de soldadura (ligação 2 e 3 da figura 22, chapa de topo de ligação pilar-pilar e chapa de base de pilar, respectivamente), muito embora essa regra não seja obrigatória ou absolutamente universal (ligação 1 da figura 22, ligação viga-pilar). Na verdade a existência de soldadura nas ligações mecânica depende muito do tipo de conceito empregue pelo Projectista, ou pelas disposições de fabrico da indústria metalomecânica local. Nos Estados Unidos, por exemplo, é frequente as ligações sempre puramente mecânicas, por uma de alguma rapidez de execução e custo da mão-de-obra especializada. 66 http://slide pdf.c om/re a de r/full/mc i-exe c uc a o-de -e str utura s-meta lic a s

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Figura 22 – Tipos de ligações mais usuais em estruturas metálicas [9]

Em geral as ligações mecânicas sem soldadura criam soluções mais rápidas de executar (não há soldadura), mas mais deformáveis e condenando a estrutura ao uso de perfis mais robustos (não se aproveita, normalmente, os momentos negativos que se poderiam mobilizar nos apoios das vigas, pelo que as secções do perfil ficam apenas sujeitas a momentos positivos únicos e, necessariamente, mais elevados). Conforme se pode apreciar nas figuras 23 e 24, em geral, as ligações viga-pilar sem soldadura ou de soldadura reduzida são mais flexíveis, enquanto as ligações viga-pilar só com soldadura ou de soldadura importante na ligação são mais rígidas. Esta situação conduz a que as primeiras sejam estruturas mais deslocáveis e, logo, mais sensíveis a efeitos de 2.ª ordem (encurvadura) que as segundas. Obviamente que podem ser previsto sistemas de contraventamento que minimizem a mobilidade exagerada das estruturas de ligações puramente mecânicas, tais como: paredes de betão armado, cantoneiras em “Cruz de St.º André” ou cabos pré-tensionados. 67 http://slide pdf.c om/re a de r/full/mc i-exe c uc a o-de -e str utura s-meta lic a s

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Figura 23 – Ligações viga-pilar sem soldadura ou de soldadura reduzida, mais flexíveis, em geral [9]

Figura 24 – Ligações viga-pilar só com soldadura ou de soldadura importante na ligação, mais rígidas, em geral [9]


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Por outro lado, numa situação ideal, teríamos as ligações puramente soldadas, extremamente rígidas, contudo obrigariam a significativa quantidade de soldadura em obra, situação pouco prática, de difícil controlo de qualidade, onerosa e mesmo potencialmente mais perigosa que em oficina. Daí que a melhor conclusão seja uma combinação quase óbvia (ligação mista): Soldadura prévia em estaleiro/oficina das chapas de topo nas ligações mecânicas (criação de

•

uniões rígidas ou semi-rígidas, limitando a deformabilidade desta e da própria estrutura, bem como permitindo a existência de momentos de apoio nas vigas, com resultante economia das secções); Aparafusagem em obra, sem necessidade de soldadura no seu local de implantação, permitindo

•

simplicidade, economia e rapidez de montagem.

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]

Na figura 25 pode-se observar uma ligação mista, com a soldadura de chapa de topo na viga (em oficina) e posterior com aparafusagem ao pilar (em obra). Desta solução surge uma desejável complementaridade de esforços no apoio, de corte com flexão. Obviamente que numa industria com mão-de-obra e soldadura muito cara esta solução pode não ser a mais económica, muito embora.

3.9 – Desempeno das peças O desempeno das peças será feito a frio e, tanto quanto possível, feito à máquina, por pressão e não por choque. O desempeno a quente será excepcional e respeitando as regras técnicas adequadas ao aço. 69 http://slide pdf.c om/re a de r/full/mc i-exe c uc a o-de -e str utura s-meta lic a s

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As peças devem ser desempenadas segundo as tolerâncias especificadas no projecto, ou, na falta dessa indicação, as tolerâncias normativas usuais.

3.10 – Tratamento de Superfície/Protecção Anticorrosiva A corrosão consiste na deterioração dos materiais pela acção química ou electroquímica do meio, podendo estar ou não associado a esforços mecânicos. Comummente chamada de “ferrugem”, quando encontrada nos metais como ferro e aço, a corrosão afecta não apenas o aspecto estético do material, como também sua resistência mecânica e vida útil [14]. Ao se considerar o emprego de materiais na construção de equipamentos ou instalações é necessário que estes resistam à acção do meio corrosivo, além de apresentar propriedades mecânicas suficientes e características de fabricação adequadas [14]. Na grande maioria dos casos, a adopção de processo preventivo anti-corrosão no inicio da utilização dos materiais, proporcionará um significativo aumento da vida útil da estrutura, além da economia de custos devido ao menor número de manutenções necessárias [14]. As formas segundo as quais a corrosão pode manifestar-se são definidas principalmente pela aparência da superfície corroída, sendo as principais [14] (ver figura 26): Corrosão uniforme: quando a corrosão se processa de modo aproximadamente uniforme em

•

toda a superfície atacada. Esta forma é comum em metais que não formam películas protectoras, como é o caso do aço e do ferro; Corrosão por placas: quando os produtos de corrosão se formam em placas que se desprendem

•

progressivamente. É comum em metais que formam película inicialmente protectora mas que, ao se tornarem espessas, fracturam e perdem aderência, expondo o metal a novo ataque; •

Corrosão alveolar: quando o desgaste provocado pela corrosão se dá sob forma localizada, com

o aspecto de crateras. É frequente em metais formadores de películas semi-protectoras ou quando se tem corrosão sob depósito;

Corrosão por pontos (puntiforme): quando o desgaste se dá de forma muito localizada e de alta

•

intensidade, geralmente com profundidade maior que o diâmetro e bordos angulosos. A corrosão por pontos é frequente em metais formadores de películas protectoras, em geral passivas, que, sob a acção de certos agentes agressivos, são destruídas em pontos localizados, os quais se tornam activos, possibilitando corrosão muito intensa;


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Corrosão inter-granular ou inter-cristalina: quando o ataque se manifesta no contorno dos grãos,

•

como no caso dos aços inoxidáveis austeníticos sintetizados, expostos a meios corrosivos; Corrosão trans-granular ou trans-cristalina: quando o fenómeno se manifesta sob a forma de

•

trincas que se propagam pelo interior dos grãos do material, como no caso da corrosão sob tensão de aços inoxidáveis austeníticos.

Figura 26 – Formas de Corrosão em desenho esquemático [14]

O tratamento de superfície está regulamentado no ponto capítulo 10 da prEN 1090-2 [3], sendo óbvio que existem alguns cuidados e exigências a ter com as superfícies antes de aplicar a protecção de corrosão. Condições da superfície, conforme as classes de execução e de acordo com a EN10163 [6]: 

Classes 1 e 2: qualquer acabamento de superfície;



Classe 3: Classe A2 (produtos planos - chapas) ou C2 (produtos longos - perfis);



Classe 4: Classe B3 (produtos planos - chapas) ou D3 (produtos longos - perfis). 71


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De referir que: 

Para a execução do tratamento protector de corrosão tem de se respeitar o descrito no anexo K da prEN 1090-2 [3].



Para elaboração da galvanização e da pintura tem de se respeitar as normas EN ISO 1461 e EN ISO 12944-4/-5/-7, respectivamente.

Após o fabrico será aplicado nas peças metálicas o esquema de protecção anti – corrosiva que se apresenta.

3.10.1 – Decapagem A decapagem visa eliminar as camadas de óxidos presentes na superfície das peças, de modo a que a posterior deposição de material constitua uma camada perfeitamente aderente e homogénea. Pode efectuar-se por via mecânica (por jacto de areia ou de granalha), por via química e por via electroquímica (catódica, anódica e por corrente alterna) [11]. Dependendo da localização, do tipo de superfície a preparar e do tipo de contaminantes (óxidos, sujidade, poeiras, sais, tinta lascada, óleos e gorduras), utilizam-se diferentes técnicas de preparação da superfície, tais como: Decapagem mecânica e química;

•

Lixagem;

•

Desengorduramento (com detergentes, solventes e limpeza a vapor).

•

Decapagem mecânica A decapagem mecânica com abrasivo é o método mais comum de preparar a superfície metálica, removendo parte dos contaminantes presentes (calamina, óxidos e resíduos de tinta) e permitindo à superfície adquirir alguma rugosidade de modo a melhorar a aderência da tinta. Essa decapagem é efectuada manualmente pelos trabalhadores, geralmente a céu aberto, ou em cabines de decapagem com recuperação de granalha, quando as dimensões das peças o permitem. A granalha é projectada em média a uma velocidade de 130 m/s e a uma pressão de 7 bar [11]. Apesar dos problemas ambientais e de saúde provocada pela utilização de areia nas decapagens (poeiras contendo sílica), o seu consumo ainda não foi totalmente banido. No entanto, tem-se verificado uma maior sensibilização dos industriais para esse facto, verificando-se a gradual substituição da areia por granalha de um subproduto da indústria do cobre (escória de cobre) e por granalha de aço. Na figura 27 apresenta-se um exemplo esquemático da decapagem mecânica [11]. 72 http://slide pdf.c om/re a de r/full/mc i-exe c uc a o-de -e str utura s-meta lic a s

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Figura 27 - Esquema representativo duma operação de decapagem mecânica com indicação das principais entradas e saídas de materiais

Decapagem química A decapagem por acção química é, usualmente, utilizada nos aços e no cobre, recorrendo-se ao ácido sulfúrico, ao ácido clorídrico ou ao ácido nítrico. A decapagem do alumínio é realizada em meio alcalino com soda cáustica. Na Figura 28 apresenta-se um exemplo esquemático da decapagem química [11].

Figura 28 - Esquema representativo duma operação de decapagem química com indicação das principais entradas e saídas de materiais [11].

Lixagem A lixagem tal como a decapagem mecânica é uma operação integrada no início do processo, quando da preparação da peça ou da superfície para a pintura. Os métodos utilizados são mecânicos, podendo ser efectuados com lixas ou com escovas. A lixagem tem como objectivo desbastar a peça ou a superfície, retirando-lhe as contaminações ou conferir-lhe um aspecto ou rugosidade determinada. Na figura 29 apresenta-se um esquema exemplificativo duma operação de lixagem [11]. No caso da reparação de estruturas metálicas a lixagem é uma técnica complementar ou alternativa à decapagem com granalha, uma vez que a estrutura já de encontra montada. É geralmente utilizada na preparação de superfícies de acesso difícil à decapagem com granalha ou em pequenas áreas a preparar. A preparação manual pode ser também utilizada em substituição da decapagem com granalha, 73 http://slide pdf.c om/re a de r/full/mc i-exe c uc a o-de -e str utura s-meta lic a s

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acarretando, no entanto, a necessidade de mais mão-de-obra e mais tempo para a sua execução. Apesar destas desvantagens, a lixagem pode ser mais eficiente na remoção de óxidos e de tintas cuja composição contenha metais pesados [11].

Figura 29 - Esquema representativo da operação de lixagem com identificação das principais entradas e saídas de materiais [11]

As ferramentas manuais mais frequentemente utilizadas na preparação de superfícies metálicas são: escovas de aço, martelos lascantes, martelos de agulhas, raspadeiras, e outras ferramentas de impacto. Estas ferramentas são geralmente pneumáticas e não eléctricas, não existindo o problema de sobreaquecimento, nem o risco de ocorrerem choques eléctricos [11]. Desengorduramento de peças ou superfícies Esta operação tem como objectivo retirar toda a gordura ou óleo existente na peça. Pode ser levada a cabo com métodos químicos ou electroquímicos, utilizando solventes orgânicos (clorados ou não), em fase líquida ou em fase vapor, ou soluções aquosas contendo sais alcalinos, produtos molhantes e aditivos. Os sistemas orgânicos podem trabalhar em circuito fechado com recuperação de solvente. Nos sistemas de desengorduramento em fase aquosa, são geradas grandes quantidades de resíduos líquidos carregados de contaminantes minerais e orgânicos susceptíveis de reutilização parcial, após tratamento para separação dos constituintes indesejáveis. O desengorduramento precede obrigatoriamente a decapagem ácida ou alcalina. A título exemplificativo apresenta-se na Figura 30 um diagrama esquemático do desengorduramento químico [11]. Após uma limpeza inicial necessária para remover óleos e graxas (desengraxamento), as peças podem ser decapadas em ácido clorídrico ou sulfúrico. Os inibidores podem ser adicionados ao ácido, de maneira que se removam somente a ferrugem e as escamas (ou carepas) de óxidos e o metal-base seja pouco atacado. Compostos inorgânicos como cloretos, sulfatos, óxidos, fluxo de solda não são removidos com solventes orgânicos. Tal como muitos solventes e agentes de limpeza alcalinos não podem ser


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utilizados na limpeza de bronze, alumínio e aço galvanizado, os quais são frequentemente utilizados. Nos sistemas de desengorduramento em fase aquosa, são geradas grandes quantidades de resíduos líquidos carregados de contaminantes minerais e orgânicos susceptíveis de reutilização parcial, após tratamento para separação dos constituintes indesejáveis [11].

Figura 30 - Esquema representativo duma operação de desengorduramento químico com indicação das principais entradas e saídas de materiais [11]

Processo mais usual em Estruturas Metálicas Contudo, o jacto abrasivo é o mais usado na limpeza de peças fundidas e em peças de aço laminado, para eliminar salpicos de solda, ferrugem, carepas ou tinta, para tornar áspera a superfície da peça ou para melhorar a ancoragem. Nesse caso, apenas uma rápida decapagem é suficiente para remover os óxidos de ferro [14]. Pelo que, em geral, todas as superfícies serão previamente decapadas por intermédio de jacto abrasivo. Entenda-se, pois, por decapagem todo o processo destinado à remoção de óxidos e impurezas inorgânicas, incluindo-se nestas categorias: a carepa de recozimento e de laminação, as camadas de ferrugem, a casca de fundição e as incrustações superficiais. Sendo certo que a decapagem pode ser feita por diferentes tipos de processos, destaca-se, portanto, o processo por jacto abrasivo, que consiste em remover as impurezas por efeito do impacto de esferas de aço (ou outro material) sobre a peça a limpar. Este método de remoção superficial é indicado para uso em material duro, como o aço. A qualidade da superfície resultante depende da distância entre bocais, que pode ser optimizada. As esferas de aço são mais eficientes do que a areia, entretanto encarecem o processo pois a sua produção é onerosa [15]. Podem ser utilizados na decapagem os seguintes tipos de abrasivos: 

Grenalha de gusa angular;



Grenalha de aço angular;


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

Areia siliciosa angular;



Quartzo.

O abrasivo a empregar qualquer que seja o seu tipo, deve estar isento de contaminações, sobretudo de saís solúveis. Na decapagem tem de se ter em consideração a limpeza, removendo da superfície a tratar todos os elementos estranhos que afectem o desempenho do esquema de protecção, tais como: calamina (minério de zinco), ferrugem, pó, saís, óleos e gorduras, pinturas antigas. Tem de se ter em atenção, ainda, a criação de uma superfície que favoreça a aderência da protecção de revestimento, pois o objectivo é criar uma rugosidade adequada à aderência do esquema metalização ou de pintura. A prEN 1090 [3] fornece requisitos específicos para as superfícies antes da aplicação de tratamento protector de corrosão, podendo-se obter dados complementares no seu Anexo K, bem como ainda [6]: 

EN ISO 12944 para superfícies a pintar;



EN ISO 14713 para superfícies a galvanizar;



EN ISO 14616 para superfícies a tratar por projecção de metal.

3.10.2 – Metalização e Pintura A metalização ou pintura deverá ser efectuada imediatamente após a preparação da superfície, evitando tempo que permita a oxidação superficial e comprometa a aderência do revestimento protectivo. A superfície deverá estar perfeitamente limpa e seca, pelo que todo o abrasivo e partículas de superfície produzidos pela operação de decapagem terão de ser cuidadosamente removidos. Nenhum tratamento poderá ser aplicado sem a prévia aprovação da Fiscalização. Além das condições de exposição, outros dos factores da escolha do sistema de protecção são: o grau de agressão ao meio ambiente, o tempo de secagem, o equipamento e o procedimento de aplicação. No entanto, o estaleiro que está a proceder ao trabalho não pode escolher o tipo de protecção a aplicar, dependendo, em geral essa decisão do cliente [11]. Pinturas correntes como forma económica de protecção A forma mais económica de protecção por pintura é a aplicação de primário (único ou de capa sobre sub-capa → primário de protecção e primário de adesão, entre o anterior e a tinta de acabamento, respectivamente) seguido de tinta de acabamento (como um esmalte), sendo certo que o seu efeito 76 http://slide pdf.c om/re a de r/full/mc i-exe c uc a o-de -e str utura s-meta lic a s

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limitado na eficácia e no tempo. Em geral, para estruturas metálicas, este sistema não é admissível, dada a sua precariedade em duração. Pinturas especiais (tipo metalização a frio) como forma expedita de protecção Este esquema de protecção alternativo (embora se situe no campo das pinturas) é uma espécie de metalização a frio, preconizando uma solução baseada em resinas acrílicas, de acordo com o seguinte esquema: Aplicação de primário para aço do tipo PVC - alquídico/fosfato de zinco (primário anticorrosivo

•

activo, de secagem rápida, um componente, na base de uma combinação de resina sintética e fosfato de zinco com elevada espessura de película seca, contendo solventes, embora seja fisiologicamente inócuo e não poluente) com espessura seca de filme de 80 mícrones; Acabamento de pintura com tinta à base de resinas e endurecedor, com elevada espessura de

•

filme (≥ 40 mícrones), aplicada em duas demãos. No fundo trata-se de uma metalização a frio seguida de uma pintura de elevada qualidade (2 componentes), à base de resinas especiais endurecidas e com filme denso. Metalização a quente como protecção mais eficaz [14] Obviamente que a metalização a quente será sempre mais eficaz e duradoura, nomeadamente no conhecido sistema de galvanização (deposição de liga rica em zinco). A zincagem por imersão a quente é um processo de revestimento de peças de aço ou ferro fundido, de qualquer tamanho, peso, forma e complexidade, visando sua protecção contra a corrosão. Quando imersos na cuba de zincagem, o ferro e o aço são imediatamente molhados pelo zinco. Ao se retirar as peças do banho, uma quantidade de zinco fundido é arrastada sobre as camadas de liga e, ao se solidificar, transforma-se na camada externa de zinco praticamente puro. O resultado é um recobrimento formado por uma camada externa de zinco e várias camadas de liga Fe-Zn que estão unidas metalurgicamente ao metal-base. A temperatura normal de zincagem é de 445 a 455°C, sendo a velocidade da reacção muito rápida a princípio, formando-se durante esse período inicial a maior parte da espessura da camada. Em seguida, a reacção passa a ser mais lenta e a espessura não aumenta muito, mesmo que a peça permaneça imersa por longo período (ver figura 31) [14]. Será importante referir que se deve-se galvanizar à mínima temperatura que permita um escorrimento fácil do excesso de zinco durante a extracção do material. Temperaturas acima de 470 ºC são


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desaconselháveis, pois a reacção do zinco com as paredes da peça torna-se muito intensa acelerando seu desgaste e diminuindo sua vida útil, prejudicando em vez de beneficiar [14].

Figura 31 – Influência do tempo de imersão no peso da camada de zinco [14]

Camadas características de metalização a quente por galvanização [14] Observando-se a micrografia do revestimento, ampliada 200 vezes (ver figura 32) vêem-se as várias camadas de liga Fe-Zn formadas durante o processo.

Figura 32 – Camadas resultantes da metalização por zinco ou galvanização [14]

Assim, a primeira camada GAMA (próxima do aço) possui de 21 a 28% de ferro. A Segunda camada DELTA contém de 7 a 12% de ferro. A terceira camada ZETA apresenta de 5,8 a 6,2% de ferro. Finalizando, a Quarta camada ETA é formada praticamente de zinco. Dependendo da composição química do metal-base e da aspereza da superfície, podem-se obter espessuras de revestimento maiores do que o especificado. Consequentemente, como a vida de um 78 http://slide pdf.c om/re a de r/full/mc i-exe c uc a o-de -e str utura s-meta lic a s

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revestimento é proporcional à sua espessura, não são poucos os produtos zincados por imersão a quente que duram muito mais do que o calculado pelo revestimento mínimo especificado. Com chapas ainda não trabalhadas, que podem ser conformadas após a zincagem, o crescimento da camada-liga é deliberadamente suprimido, adicionando-se alumínio ao banho de zinco, para a obtenção de maior durabilidade do revestimento, com sacrifício da espessura. A pureza do zinco utilizado não é crítica. Zincos com 98,0% de pureza, contendo pouco mais de 1,0% de chumbo e pequenos teores de outros metais como cádmio, ferro, estanho e cobre, são satisfatórios. O alumínio às vezes é adicionado em pequenas quantidades (cerca de 0,005%) para aumentar o brilho da peça e deixar o revestimento mais liso. Durante o processo de zincagem por imersão a quente, dois resíduos aparecem e podem contaminar o banho: a borra, uma massa pastosa constituída de liga Fe-Zn (5,0% + 95,0%), mais pesada do que o zinco fundido, que se concentra no fundo do tanque; e cinza ou escória de óxido de zinco que ser forma na superfície do banho. Após a zincagem, a superfície pode ficar brilhante, cinza-fosco ou floreada, dependendo de vários factores. A presença ou ausência de brilho ou as várias tonalidades de cinza não têm qualquer efeito sobre a eficácia do revestimento. Obtenção de camadas espessas de revestimento [14] Quando a peça deve ter longa vida, camadas espessas de revestimento são desejáveis, uma vez que a durabilidade do mesmo é proporcional à sua espessura. O jacto abrasivo prévio na superfície da peça permite que a espessura do revestimento seja aumentada, sem alterar a técnica de zincagem. A espessura do revestimento varia de acordo com a composição química do aço, composição do banho de zinco, temperatura e tempo de imersão. Às vezes essas camadas espessas podem ter uma aparência cinza-escuro quando as camadas da liga Fe-Zn se estendem até a superfície externa. O técnico responsável pelo tratamento deve ser consultado antes da especificação de revestimentos mais espessos do que os comummente usados. Pormenorização construtiva De notar que se a protecção é, de facto, importante, o detalhe construtivo que evite pontos singulares de acumulação de humidades e sujidades não é de menor relevo. Por outro lado, outra preocupação a não descurar é o contacto entre metais de potencial galvânico diferente, o que facilmente conduz à corrosão do de potencial inferior. 79 http://slide pdf.c om/re a de r/full/mc i-exe c uc a o-de -e str utura s-meta lic a s

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Incluem-se esquemas gráficos visando o melhor detalhe para evitar a corrosão (figura 33A a 33C) [6].

Figura 33A - Detalhes construtivos para evitar a corrosão [6]


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Figura 33B - Detalhes construtivos para evitar a corrosão [6]


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Figura 33C - Detalhes construtivos para evitar a corrosão [6]


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Especificação do sistema de protecção Independentemente desta discussão, o sistema tem de ser especificado de acordo com as normas técnicas usuais, nomeadamente a prEN 1090 [3], em que se consideram a qualidade do revestimento, os tratamentos prévios da superfície) e a necessidade de inspecção de qualidade rigorosa.

3.11 – Pré-montagem e etiquetagem Deverá ser efectuada uma pré-montagem em oficina das partes da estrutura, não necessariamente do seu todo em conjunto, mas o das partes vizinhas suficientes para assegurar a fácil e rápida montagem em obra, sem necessidade de ajustes locais que introduzam deformações e tensões residuais. Do mesmo modo, antes de sair da oficina, e de acordo com o procedimento de identificação já ai existente, nenhuma peça pode ser transportada sem que seja completa e inequivocamente identificados os seguintes parâmetros: Designação da peça e suas características técnicas;

•

Recomendações e notas de transporte;

•

Sua posição dentro da estrutura global (desenho);

•

Ordem de montagem;

•

Peças a que vai unir e esquema elucidativo (desenho);

•

Elementos de ligação;

•

Recomendações e notas de montagem;

•

Eventual tratamento final em obra.

•

3.12 – Fiscalização, inspecção, testes e correcção Todos os elementos da estrutura metálica deverão ser inspeccionados das antes do transporte para a obra. A inspecção deverá respeitar o especificado no capítulo 12 da prEN 1090-2. É obrigatório que o Empreiteiro elabore um Plano de Inspecção e Ensaio específico para a estrutura antes do início do processo de fabrico. Este plano deverá ser revisto e aprovado pelo Dono-de-Obra. Para a realização do Plano de Inspecção e Ensaio deverão ser observados o ponto 4.2 e o anexo C da prEN 1090-2 [3], sendo igualmente desejável a elaboração de um Plano de Qualidade.


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Se eventuais correcções a efectuar na estrutura requererem revisão das estruturas, estas deverão ser submetidas para aprovação do Projectista. O Empreiteiro deverá facilitar a acção da Fiscalização, fornecendo as amostras necessárias para a determinação das propriedades mecânicas dos materiais, assim como dar perfeita liberdade de acção dentro da sua oficina. Cumprida a execução da estrutura deverá realizar-se uma inspecção cuidada de toda a obra, consistindo fundamentalmente na verificação individual de cada nó, de cada tipo de ligação e dos aparelhos de apoio. Fiscalização tem o direito de ordenar a realização de ensaios para a averiguação de segurança da obra, em especial nos casos em que tiver sido apresentada variante ou em que tiverem sido utilizados materiais, métodos de dimensionamento ou processos de execução não tradicionais. Se os ensaios demonstrarem a existência de defeito de responsabilidade do Empreiteiro, a reparação deste bem como a realização do ensaio ou ensaios que o evidenciaram, constituirão encargo do Empreiteiro.

3.12.1 - Materiais e Produtos Pré-fabricados Serão inspeccionados todos os certificados de qualidade dos materiais empregues na estrutura. Nos casos em que se verifique a ausência do respectivo certificado de qualidade, deverá proceder-se à realização de ensaios laboratoriais para verificar as propriedades dos materiais. Todos os elementos devem ser acompanhados de documento que certifique que o elemento se encontra conforme com a presente especificação técnica, bem como a norma prEN1090 [3]. No caso de ausência do referido documento o material será considerado não conforme.

3.12.2 – Produtos Fabricados As vigas, pilares, madres, tirantes, pendurais, pernas de asnas e peças análogas serão ensaiadas antes de serem assentes se a Fiscalização assim a determinar. Qualquer ensaio consistirá, em geral, na aplicação das solicitações previstas no projecto, as quais serão atingidas, de preferência, por acréscimos graduais e com medição dos deslocamentos e das extensões tanto máximos como residuais. A segurança da obra deve ser julgada a partir dos resultados: (i) dos ensaios dos materiais: (ii) dos ensaios da estrutura; (iii) da sua comparação com os valores previstos no projecto. Relatórios dos ensaios deverão ser apensos ao projecto definitivo da obra. 84 http://slide pdf.c om/re a de r/full/mc i-exe c uc a o-de -e str utura s-meta lic a s

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A geometria dos elementos fabricados deverá ser inspeccionada de acordo com o ponto 12.3 da prEN 1090-2. Esta inspecção deverá ser realizada em fábrica antes do transporte dos elementos para obra. A inspecção das ligações aparafusadas deverá ser realizada de acordo com o especificado no ponto 12.5 e ponto 12.6 da prEN 1090-2. Os critérios de inspecção, testes e correcção estão devidamente documentadas e estabelecidas no capítulo 12 da prEN 1090-2 [3], este capítulo tem descriminado como em toda a prEN 1090-2 [3], todas as fases do processo de execução de uma peça metálica, de modo a que seja mais fácil ao utilizador a compreensão de todo o processo. Identificação, documentação de inspecção e localização [6]: Os documentos necessários dependem da classe de execução, de acordo com a EN 10204:

•



Classe 1: declaração de conformidade com a encomenda;



Classe 2: relatório de ensaio de conformidade;



Classes 3 e 4: certificado de inspecção.

A inspecção das soldaduras deverá ser realizada de acordo com o especificado no ponto 12.3 da

•

prEN 1090-2: 

Inspecção antes e durante soldadura;



Inspecção após soldadura (fornece todos os detalhes de ensaios não destrutivos, nomeadamente timing, extensão da inspecção).

Todas as soldaduras são inspeccionadas visualmente e a norma obriga a inspecções complementares (NDT) excepto para classe de execução 1, de acordo com a tabela 25 (tabela 19 da prEN 1090-2), havendo possibilidade de redução do número de inspecções mediante certas condições. Refere-se um procedimento particular para conectores de cabeça, através de flexão aplicada seguida de inspecção visual. As tolerâncias fabrico e montagem das estruturas metálicas deverão respeitar o especificado no capítulo 11 da prEN 1090-2. Tolerâncias de espessura [6]: Conforme as classes de execução, e de acordo com a EN10029:

•


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

Classe 2: Classe A;



Classes 3 e 4: Classe B. Tabela 25 – Quadro de inspecções complementares [2]

Na figura 34 pode-se observar um fluxograma de fabrico em Execução de Estruturas Metálicas [11, adaptado], sendo este uma boa referência para o estabelecimento de um Plano de Fiscalização e Ensaios.


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Figura 34 - Detalhes construtivos para evitar a corrosão [11, adaptado]

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Capitulo 4 – Transporte 4.1 – Condições gerais Neste tipo de transporte tem de se ter vários factores em conta, desde logo a escolha do tipo de camião para executar o transporte. A escolha do camião tem de ser feita tendo em consideração o tamanho e o peso da peça a transportar. No caso de haver uma ou várias peças de tamanho fora da medida tem de haver um cuidado maior. Os transportes especiais têm de ser executados em alturas de pouco movimento e com escolta oficial da polícia. Mesmo nos casos de transporte especial tem de existir um grande cuidado quanto ao tamanho e peso da própria peça. A peça não pode ser muito comprida por forma a que exista a possibilidade de não haver camião que a consiga transportar em segurança, o tamanho da peça em altura também se torna limitado, não podendo exceder a altura mínima recomendado para a passagem em viadutos e túneis. O peso da peça e também outro factor limitador, tanto no que diz respeito ao peso aconselhável para a circulação nas vias de comunicação, mas principalmente, ao peso aconselhável na passagem por pontes ou viadutos. O carregamento das peças no camião será efectuado com uma grua ou por uma ponte móvel, este tipo de carregamento deve ter todo o tipo de cuidados, tanto no âmbito da higiene e segurança no trabalho, como também na colocação da peça em cima do camião. A peça deve ser calçada devidamente para que fique completamente estável, e para que não existam deformações na peça durante o transporte da mesma. A peça deve também ser amarrada com as cintas para que não deslize, tem também de haver um grande cuidado para que não haja nenhum desprendimento das cintas durante a deslocação. Outro cuidado importante é nos pontos pelos quais a peça é movimentada, de modo a não introduzir deformações ou mesmo rupturas.

4.2 - Quantificação de custos do transporte de componentes A quantificação dos custos do transporte será determinado segundo o tipo de viaturas de transporte a utilizar, a necessidade batedores da Brigada de Trânsito e carros de apoio e balizagem, bem como a distância entre a instalação industrial e a obra.


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Capitulo 5 – Montagem O processo de montagem é o ultima fase no que diz respeito ao fabrico e execução de estruturas metálicas. Os trabalhos de montagem das estruturas deverão respeitar as exigências da presente especificação técnica, bem como o discriminado no capítulo 9 da prEN 1090-2 [3]. O Empreiteiro deverá elaborar um plano de montagem da estrutura. Os trabalhos de montagem não deverão ser iniciados sem que o plano de montagem da estrutura seja aprovado pela Fiscalização/Dono-de-Obra (deverá ser consultado o Projectista em caso de dúvidas, no sentido de não existirem esforços para os quais alguma peça possa não estar dimensionada no decorrer da montagem). Para a elaboração do referido plano deverá ser observado o ponto 9.3.2 da prEN 1090-2 [3].

5.1 - Condições gerais de montagem da estrutura O Empreiteiro deverá assegurar-se que os meios utilizados na montagem e a forma de suspensão e união das peças não vão introduzir quaisquer deformações ou tensões permanentes significativas. Sendo o culminar das várias fases de execução anteriores, tem também que se ter em atenção alguns requisitos fundamentais, tais como:

•

Detalhada gestão na quantidade e ordem de envio das peças metálicas e componentes para a obra (desde a oficina);

O seguimento da ordem exacta da colocação das peças (na montagem em obra).

•

Relativamente aos aspectos da montagem, a EN1090 dá uma série de orientações para boa execução dos trabalhos (Caderno de Encargos), focando sobre os seguintes temas: Condições do estaleiro;

•

Metodologias de montagem – condições impostas no projecto, fases, contraventamentos

•

provisórios, etc; Apoios e ancoragens – apoios provisórios, sua colocação, etc;

•

Colocação de argamassas e selagens – especificações e recomendações;

•


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Execução de Estruturas Metálicas Mão-de-obra: desenhos de montagem – exigências e requisitos, marcação, manuseamento e

•

armazenamento, métodos de montagem, alinhamento, procedimentos de aperto das ligações; Ajuste das peças, máximas correcções permitidas, etc.

•

Quanto ao controle da montagem, deve incluir o cumprimento de um Plano de Controlo de Qualidade, com verificações de diversos aspectos, tais como: Apoios;

•

Pontos e níveis de referência constantes do plano de execução;

•

Critérios de aceitação;

•

Definição de não conformidade e sua correcção.

•

Em termos de sequência e cuidados a ter nas fases de montagem, devem observar-se as seguintes recomendações: Os pórticos serão transportados por partes, dentro das dimensões óptimas de cada peça, tendo

•

em conta o seu transporte, sendo a assemblagem dos diversos componentes efectuada em obra; Neste caso, estas partes serão munidas de olhais de montagem, para que uma vez feito o aperto

•

destes, por parafusos ajustados, as partes fiquem correctamente posicionadas para a soldadura de ligação. Esta soldadura terá de ser executada em perfeitas condições e ser convenientemente reforçada. A localização destas secções está definida no projecto e quando tal não suceder será necessária a aprovação da Fiscalização; Os cordões de soldadura, e a área adjacente numa extensão de 15cm para cada lado, devem ser

•

limpos e aplicarem-se duas demãos de cromato de zinco com a espessura de 30 mícrones cada; Todo o trabalho de topografia ficará a cargo do Empreiteiro, com o adequado controle

•

dimensional sujeito a aprovação da Fiscalização. Deverá ser efectuado o levantamento topográfico rigoroso das eventuais peças de betão onde irá apoiar-se a estrutura metálica; A montagem da estrutura será realizada de acordo com a sequência aprovada pela Fiscalização,

•

sendo que o processo de elevação e posicionamento dos troços, que constituem os pórticos, efectuado com recurso aos meios mecânicos considerados necessários e a definir pelo Empreiteiro, propondo igualmente a solução à aprovação da Fiscalização; Os pórticos isolados deverão ser estabilizados, se necessário, por meio de estruturas provisórias,

•

a definir pelo Empreiteiro, enquanto não estiverem ligados entre si, pelos elementos de 90 http://slide pdf.c om/re a de r/full/mc i-exe c uc a o-de -e str utura s-meta lic a s

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Execução de Estruturas Metálicas travamento definidos no projecto de execução. Deverá também de garantir que a estabilidade do conjunto fique assegurada em caso de desmontagem eventual de certos membros, para a introdução de equipamentos segundo as instruções da Fiscalização; Todas as estruturas provisórias necessárias deverão ser fornecidas pelo Empreiteiro. No final

•

dos trabalhos deverá proceder-se à limpeza e remoção destas estruturas provisórias; Todas as peças devem ser conveniente e previamente marcadas em oficina para que, na

•

montagem, não surjam dúvidas quanto à posição que ocupam e a que outros elementos se ligam, bem como a forma como o fazem; A montagem da estrutura metálica deverá ser feita por pessoal especializado e respeitar todas as

•

normas e regulamentos de segurança aplicáveis, em particular os regulamentos de segurança dedicados à Construção Civil; Os eixos principais e as marcas de desnivelamento necessárias à montagem serão fixados,

•

materializados e referenciados a pontos fixos; A colocação dos chumbadouros deverá ser feita tomando as necessárias precauções para que o

•

seu posicionamento não seja modificado, por deslocamentos inadvertidos e imperceptíveis; Os erros de montagem não poderão ser corrigidos por calor. Antes de corrigir os erros de

•

montagem, será necessária a respectiva autorização da Fiscalização; No final devem-se retocar as pinturas que tenham ficado danificadas durante a montagem.

•

À Fiscalização deve reservar-se o direito de, em qualquer momento, inspeccionar os materiais e a sua utilização em obra.

5.2 – Condições do local O local tem de ser preparado para receber os funcionários que vão executar a montagem e o material necessário à elevação da estrutura. No que diz respeito aos trabalhadores em obra, deverão estar garantidos todos os requisitos e condições de higiene e segurança (tal como regulamentado no Plano de Higiene e de Segurança no Trabalho). Quanto às condições pretendidas para uma boa execução dos trabalhos, o ponto 9.2 do prEN 1090-2 [3], refere os requisitos que devem ser acautelados. Entre outros, referem-se alguns, contidos ou não na prEN 1090 [3], que merecem especial atenção:


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Execução de Estruturas Metálicas Na selecção do local para implantação da sapata da grua (condições do solo e sua drenagem) e

•

sua efectiva colocação; Na execução das infra-estruturas necessárias, dentro e fora do estaleiro, nomeadamente

•

eléctricas e de águas; Na necessidade de colocação de apoios provisórios, para a sustentação transitória da estrutura;

•

Ter em atenção alguma possibilidade de ocorrência de condições climatéricas adversas, que

•

possam por em causa a estabilidade dos trabalhos efectuados e a segurança do local e dos trabalhadores; Os danos cansados a terceiros tem também de ser equacionados, tanto em habitações vizinhas

•

como em vias existentes no local, todos esses casos tem de ser examinados e devidamente reparados.

5.3 – Critérios de montagem em obra Os critérios gerais de montagem de uma estrutura em obra devem obedecer ao que está previsto no Projecto e Plano de Montagem. De referir que para estruturas metálicas da classe de execução 3 e 4 é obrigatório que exista um Projecto de Execução que preveja e detalhe a montagem da estrutura (situação importante para o Projectista), segundo a prEN 1090 [3]. Contudo, existem alguns preceitos que são estabelecidos pelo ponto 9.6 da prEN 1090-2 [3], nomeadamente no que se refere à marcação das peças, ao manuseamento, armazenamento, aos ensaios de montagem e aos métodos de montagem. Os critérios de marcação estão previsto e referenciados no ponto 6.2 da prEN 1090-2 [3], o manuseamento e armazenamento tem de estar em conformidade com o estabelecido no ponto 6.3 da prEN 1090-2 [3], o armazenamento do material deve estar devidamente embalado e identificado, devendo ser armazenado num local seco. A identificação deve ser efectuada individualmente, para se identificar claramente a peça e saber qual a sua posição na montagem da estrutura. Essa identificação deve estar devidamente visível. O armazenamento e manuseamento das peças têm de ser efectuados com o mínimo risco possível de ocorrência de algum dano. No caso de alguma avaria terá de existir uma fase de estudo, ficando devidamente documentada, de modo a que se encontre a melhor solução para resolução do problema criado.


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Execução de Estruturas Metálicas Os ensaios de montagem devem estar em conformidade com o previsto no ponto 6.10 da prEN 1090-2 [3]. Nos métodos de montagem, para além de estar em conformidade com o estabelecido pelo projecto e planos de montagem, tem ainda que estar em conformidade com o estabelecido no ponto 9.6.5 da prEN 1090-2 [3], nomeadamente a presença de um núcleo resistente e suficientemente rígido que permita a segura e controlada montagem das diversas peças. Deste modo, e como já se aludiu, ao longo da montagem da estrutura pode ser necessário a colocação de elementos estruturais provisórios. Estes elementos, retirados quando a parte em causa da estrutura já esteja auto-suficiente, serão reutilizados no desenrolar da obra onde sejam reclamados. Pelo menos 1/3 dos parafusos a aplicar nos elementos de fixação terão se ser colocados antes que a estrutura comece a ter algum tipo de solicitação ao nível de estabilidade estrutural.

5.4 – Processo e metodologia de montagem Os processos e metodologias de montagem estão devidamente especificados no ponto 9.3 da prEN 1090-2 [3], neste ponto pode-se verificar os critérios que constituem o projecto base dos métodos de montagem e o método de montagem em construção.

5.4.1 – Aspectos genéricos Os critérios que constituem o projecto de métodos de montagem começam por ter em atenção a sequência da montagem, deste modo tem de se conjugar o transporte possível, com a disponibilidade do estaleiro para armazenar devidamente as peças a enviar. De realçar que tem de se ter em atenção o posicionamento e o tipo de uniões, bem ainda o tamanho e peso máximo das mesmas. Os elementos provisórios de auxílio de montagem da estrutura (escoramento e contraventamentos), estão devidamente previstos em todas as fases da montagem, sejam eles em apoios, contraventamentos, escoras, tirantes, etc. Quando este tipo de material deixa de fazer falta para a sustentação da estrutura, a sua fácil remoção também tem de estar devidamente pensada a acautelada. A vedação da obra também está devidamente regulamentada no capítulo 9 do prEN 1090-2 [3], utilizando aço perfilado e metal laminado para o efeito. Existem outros tipos de situações pensados para alguns casos particulares em situações que nem sempre ocorrem, tais como: 93 http://slide pdf.c om/re a de r/full/mc i-exe c uc a o-de -e str utura s-meta lic a s

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Execução de Estruturas Metálicas O posicionamento e os apoios que vão ser utilizados para os veículos de transporte e

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levantamento das peças metálicas, pois a sua insuficiente fundação pode gerar possíveis assentamentos dos apoios, o que poderia provocar deformações da estrutura parcialmente construída; A posição da grua e a sua eficácia de alcance aos materiais a levantar.

•

O método de montagem, em construção, na ausência de um processo/faseamento esquemático do Projectista, deve prevenir esforços importantes que possam surgir na fase de colocação das peças e para os quais estas possam não estar preparadas. Em caso do Projectista fornecer um Plano de Montagem, só poderá haver lugar algum tipo de alteração, ao método de montagem previsto, caso seja uma alternativa devidamente estuda, comprovada e segura. O plano do método de montagem, para além de descrever muito bem todos os critérios mencionados em 9.3.1 da prEN 1090-2 [3], deve ainda preencher todos os requisitos quanto a higiene e segurança da obra e dos seus trabalhadores.

5.4.2 - Ligações Em geral, será de observar o seguinte: Para o aperto de parafusos não pré-esforçados deverá ser observado o disposto no ponto 8.3 da

•

prEN 1090-2 [3]; Para o aperto de parafusos pré-esforçados deverá ser observado o disposto no ponto 8.5 da prEN

•

1090-2 [3]; O Empreiteiro indicará à Fiscalização a necessidade em espaço para armazenagem do seu

•

equipamento e materiais; Os perfilados serão arrumados sobre suportes de modo a isolá-los do solo e dispostos de modo a

•

evitar a retenção de águas sobre os ferros, bem como com apoios suficientes para não introduzir distorções nas peças, sendo colocadas sempre de modo que a flexão surja pelo eixo forte; O Empreiteiro assumirá a inteira responsabilidade pela protecção das peças da estrutura até ao

•

momento em que ela esteja montada e recepcionada; O Empreiteiro tomará as precauções necessárias para evitar a danificação da pintura e para

•

evitar a acumulação de lama, sujidade e outras matérias estranhas que impedirão uma boa aplicação de pintura no estaleiro;


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Execução de Estruturas Metálicas Antes de iniciar a montagem, o Empreiteiro verificará a implantação e os níveis de todos os

•

chumbadouros e de todos os maciços de fundação; O Empreiteiro assegurar-se-á, igualmente, que os maciços de fundação apresentam uma

•

superfície perfeitamente horizontal e que os alinhamentos previstos nos desenhos foram respeitados; O Empreiteiro assinalará imediatamente à Fiscalização qualquer defeito, sem o que este será

•

considerado como único responsável pelo posicionamento exacto e preciso; As estruturas serão montadas respeitando com precisão os eixos e níveis dados nos desenhos. O

•

conjunto da estrutura será devidamente posicionado, vertical e horizontalmente, antes da realização das ligações definitivas e da execução das selagens; Serão objecto de particular atenção o controle dimensional e a qualidade das ligações;

•

Antes da colocação dos parafusos a Fiscalização efectuará a vistoria das furações, a fim de

•

verificar a perfeição do trabalho e proceder às correcções julgadas convenientes; As ligações devem efectuar-se sem introduzir esforços importantes nas peças, sejam estes

•

provisórios quer residuais; O Empreiteiro obriga-se a aceitar realizar o acerto da estrutura por partes (vãos, troços de naves,

•

blocos separados, etc), a fim de permitir a continuação dos trabalhos nas zonas niveladas e acabadas ao mesmo tempo que executa o resto da montagem. As placas de base serão montadas sobre calços de aço até à regularização da estrutura, após o que a totalidade da placa de base será;

Salvo outra indicação em contrário, os parafusos deverão ser perfeitamente limpos incluindo o

•

eliminar de excesso de lubrificantes de protecção) e levarem duas demãos de primário com a espessura de 30 mícrones cada, se a estrutura levar um acabamento a tinta e após a montagem; As peças são mantidas em posição por parafusos de montagem e parafusos de resistência

•

ligeiramente apertados, de tal maneira que se obtenha a coincidência dos furos; Nas superfícies metálicas, que ficarão encostadas, será aplicada em oficina apenas uma

•

decapagem mecânica, não sendo pintadas com qualquer demão de tinta; No estaleiro, as superfícies em contacto, anteriormente decapadas, são limpas de poeira e da flor

•

da ferrugem, com uma escova metálica macia (não é necessário fazer desaparecer a cor da ferrugem); 95 http://slide pdf.c om/re a de r/full/mc i-exe c uc a o-de -e str utura s-meta lic a s

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Execução de Estruturas Metálicas O emprego de escovas rotativas é proibido e a acção da escova não deve diminuir a rugosidade

•

da superfície; Se as superfícies a ligar, decapadas, vierem de fábrica com revestimento de protecção, é

•

interdito o emprego de detergentes ou de produtos derivados do petróleo para a sua remoção ou limpeza.

5.4.3 - Alongamento de furos para parafusos No caso de furos desalinhados que não permitam a colocação adequada dos parafusos respectivos, poderá ser empregue o parafuso com o diâmetro seguinte. Neste caso deverá proceder-se à furação dos elementos a ligar para o novo parafuso a utilizar, devendo sempre ser respeitadas as distâncias mínimas regulamentares ao bordo da chapa, definidas na EN 1993-1-8. Não poderão ser empregues processos térmicos na execução das novas furações sem o consentimento expresso da Fiscalização (com eventual consulta ao Projectista).

5.4.4 - Colocação dos parafusos em obra Cuidados a observar: Depois da verificação do ajustamento das peças a ligar, será colocada a totalidade dos parafusos

•

da ligação e apertados a 75% do momento de aperto definitivo e assim devem permanecer pelo menos 3 horas. O aperto deverá ser dado na porca, mantendo imóvel a cabeça do parafuso (salvo situações excepcionais atrás identificadas); O Empreiteiro assegura-se que todos os parafusos estão apertados a 75%, assinalando-os

•

convenientemente, sendo o mesmo será efectuado com chave de choque ou chave dinamométrica; O encosto das superfícies em contacto será verificado visualmente, na periferia e nos furos de

•

ligação (em caso de necessidade será aplicado um aperto suplementar nas zonas onde o encoste parecer duvidoso).

5.4.5 - Aperto definitivo dos parafusos Cuidados a observar: O aperto definitivo duma união (a 100%), sempre com a Fiscalização presente, não será

•

realizado enquanto todos os parafusos da união não estiverem colocados e apertados a 75%;


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Execução de Estruturas Metálicas O aperto definitivo será sempre feito com a chave dinamométrica, progressivamente, sem

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pancadas e sem retrocesso; Os parafusos serão apertados, até 100%, sempre pela mesma ordem, iniciando-se pelos

•

parafusos centrais e executado no sentido rotativo dos ponteiros do relógio; Na medida do possível, as uniões do mesmo tipo serão apertadas pela mesma chave, para um

•

mesmo diâmetro de parafuso.

5.4.6 - Regulação das chaves de aperto A regulação das chaves dinamométricas será feita em laboratório avalizado e reconhecido. A regulação das chaves de choque é efectuada pelo Empreiteiro, sempre com a presença da Fiscalização, apertando alguns parafusos directamente nas uniões das peças. O Empreiteiro assegura-se do bom funcionamento da chave de choque, efectuando em cada recomeço de serviço a verificação da regulação por ocasião dos primeiros apertos. A regulação é corrigida por tentativas e considera-se em condição se forem obtidos bons resultados sobre uma série de 30 parafusos. O processo de verificação do aperto é o seguinte: Marcação da posição inicial da porca e da cabeça do parafuso (referência em relação a uma

•

aresta da porca); Desaperto da porca de 1/12 de volta mantendo imóvel a cabeça do parafuso;

•

Aplicação do momento de aperto, com chave dinamométrica (ver figura 35), correctamente

•

aferida, mantendo a cabeça do parafuso imóvel e fazendo aperto progressivamente, sem pancadas e sem retrocesso; Verificação da não rotação da cabeça do parafuso;

•

Comparação da posição da paragem da porca, com a posição inicial.

•

O aperto considera-se correcto quando a aresta da porca se imobiliza numa zona compreendida entre 1mm a 8mm depois da referência inicial feita na anilha. No entanto, se a porca se imobiliza antes da sua posição inicial, deverá ser levada a esta posição por um aperto suplementar.


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Figura 35 - Chave dinamómetro, micrómetro e paquímetro [13]

A soldadura em estaleiro não será autorizada, salvo os casos estipulados nos desenhos ou com a autorização da Fiscalização.

5.5 – Apoios e ancoragens Os apoios e ancoragens são uma das fases mais importantes do método de montagem para qualquer tipo de estrutura, pois trata-se da parte de sustentação de toda a estrutura. Um assentamento dos apoios, por qualquer motivo, seja ele por deficiência do estudo do terreno, seja por mau estudo do tipo de apoio a utilizar, pode trazer para a estrutura deformações que muitas vezes podem ser irrecuperáveis, podendo até haver a possível ocorrência de colapso da estrutura. O ponto 9.5 da prEN 1090-2 [3] refere exactamente isso, recordando a necessidade da inspecção dos apoios, a sua adequação, a possível necessidade de utilizar apoios temporários. Outra parte também importante que é a betonagem e impermeabilização adequada dos apoios.

5.6 – Chumbadouros e outros elementos embebidos em betão O responsável pela execução dos trabalhos de betão armado deverá assumir a responsabilidade da colocação dos chumbadouros, bem como outros elementos de aço que deverão ser embebidos em betão. Os chumbadouros deverão ser posicionados com recurso a equipamento que permita a precisão adequada. Estes elementos deverão ser fixados de forma conveniente de modo a manterem a posição adequada durante os trabalhos de betonagem. O plano de elaboração dos trabalhos de posicionamento e fixação dos chumbadouros, bem como os documentos onde se indica a localização dos chumbadouros em que se baseiam estes trabalhos, deverão 98 http://slide pdf.c om/re a de r/full/mc i-exe c uc a o-de -e str utura s-meta lic a s

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Execução de Estruturas Metálicas ser verificados e aprovados pelo responsável da montagem das estruturas metálicas antes do início dos trabalhos, com acompanhamento da Fiscalização. O responsável pelas estruturas metálicas deverá efectuar a sua própria inspecção para verificação do correcto posicionamento dos chumbadouros, devendo informar o Dono-de-Obra no caso de haver desvios superiores às tolerâncias permitidas. O espaço entre as chapas de base de pilar e os maciços de fundação deverá ser preenchido com recurso a argamassas de assentamento, imediatamente após a elevação e posicionamento destes elementos. Estas estruturas não deverão ser carregadas antes de se proceder a esta operação.


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Figura 35A – Método construtivo de estrutura mista aço-betão em edifícios correntes [21]


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Figura 35B – Designação dos elementos constituintes de pórticos metálicos correntes

5.7 – Inspecção, testes e correcções As inspecções, testes e correcções são sempre uma das fases mais importantes de uma obra, uma vez que é nessa fase que se vai verificar se esta decorre em conformidade que o que foi proposto. Deste modo a inspecção, testes e correcções de montagem estão referidos no ponto 12.7 da prEN 10902 [3]. Esse ponto faz referência ao estudo elaborado nesse âmbito e as posições a tomar em todas as fases de montagem de uma estrutura deste tipo. Os trabalhos de montagem das estruturas serão realizados de acordo com a última versão do plano de montagem. Os trabalhos terão início apenas após a aprovação do plano de montagem pela Fiscalização. As tolerâncias fabrico e montagem das estruturas metálicas deverão respeitar o especificado no capítulo 11 da prEN 1090-2 [3].

5.8 – Quantificação de custos de montagem A quantificação dos custos da montagem não é excepção às regras atrás apresentadas, sendo contabilizados todos os meios humanos, mecânicos e de consumo (a empregar/colocar na obra ou


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Execução de Estruturas Metálicas gastar durante esta) que directa e indirectamente forma mobilizados em função desta, sendo eles internos (da empresa) ou externos (subempreitada e aluguer).


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Conclusão Talvez a maior conclusão deste documento seja o tomar da consciência que o processo de elaboração das Normas Europeias ainda não está concluído, tendendo, contudo, para uma crescente estabilização. Porém é ainda manifesta a dispersão normativa, sendo corrente para uma mesma situação simples a necessária leitura de múltiplas normas, com toda a dificuldade de interpretação, organização e alguma sobreposição ou contradição. Muito trabalho e optimização documental ainda haverá a fazer nesta área, no sentido de estabelecer, em concreto e sem equívocos, as normas europeias EN de uma forma estrutura e racional, abandonando definitivamente outras congéneres (ISO, DIN, BS, etc.). No balanço do trabalho, propriamente dito, acredita-se que foram tocados os aspectos fundamentais que se encerram na temática da Execução de Estruturas Metálicas, partindo do conteúdo que o Projecto/Concepção deve incluir, até à montagem e ensaio de estrutura, passando pela sua importante fase de fabrico e mesmo transporte até ao local da obra. Identificou-se o material aço estrutural e suas principais características, tanto o corrente em perfis e chapas, como o utilizável nas ligações mecânicas e soldadas. Para tanto recorreu-se à normalização em vigor, sobretudo a norma europeia EN 10025 e o Eurocódigo 3. Estabeleceu-se, ainda que de forma sumária, o conteúdo basilar de um Caderno de Encargos para Construção Metálica, bem como se enumeraram as fases do processo de fabrico nos seus passos fundamentais, caracterizando-as e identificando as incidências normativas a respeitar. Designadamente apresentou-se, de forma bastante extensa, a prEN 1090 [3], nas suas partes 1 a 3, sendo certo que será a parte 2 a mais significativa no que à execução toca. Ultrapassou-se mesmo o mero âmbito das disposições reguladoras e completou-se com recomendações surgidas da prática diária da oficina. Neste contexto transmitiu-se a envolvente de todo o processo de Execução de Estruturas Metálicas, que se inicia no estudo do Projecto, com vista a correcta e optimizada aquisição dos materiais necessários, bem como ao seu melhor emprego. A traçagem, o corte, a furação, a enformagem, o desempeno de peças, soldadura e as ligações mecânicas foram assuntos abordados com uma relativa profundidade, bem ainda como o próprio tratamento das superfícies e o detalhamento construtivo. Dentro das ligações mecânicas e soldadas explicitou-se o sentido e o papel de uma e outra, na certeza que ambas acabam por ser contributos inseparáveis das ligações entre peças metálicas. Outra parte igualmente importante no fabrico destas peças estruturais é o tratamento (protecção anticorrosiva), desde a decapagem, passando pela metalização e terminando na pintura. 103 http://slide pdf.c om/re a de r/full/mc i-exe c uc a o-de -e str utura s-meta lic a s

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Execução de Estruturas Metálicas O transporte e também um dos pontos críticos, tendo sido elencados os cuidados principais a ter nesta etapa da Execução de Estruturas Metálicas. Desde logo os cuidados a ter no manuseamento das peças até à sua colocação no veiculo que irá efectuar o transporte, a sua estabilização e modo de fixação. A ordem e forma de descarga em obra mereceu igual preocupação. A última fase trata uma das mais importantes partes de todo o processo, que é a montagem em obra das peças da estrutura metálica. Todos os trabalhos, tal como os outros atrás mencionados, têm de estar de acordo com a legislação em vigor (nomeadamente a EN 1090 [3]). Faz-se referência a todo o processo e metodologias de montagem das referidas peças, incluindo as regras de fixação às fundações e o aperto global das ligações. Ficou ainda claro que durante e no final de todo o processo de fabrico é obrigatório realizar as inspecções, testes e correcções necessárias à completa verificação das peças, seguindo a mesma legislação anteriormente referida (prEN 1090-2 [3]) e outras que lhe sejam aplicáveis. Termina-se sublinhando a importância da minimização de custos e racionalização de meios, no sentido de cada vez mais tornar as Estruturas Metálicas uma solução construtiva de utilização crescente, não só pela sua beleza como pela facilidade de reciclagem. De facto, este é um tema de vanguarda num mundo cada vez mais concentrado em preocupações ambientais e de sustentabilidade. Ora, tal desiderato só pode ser concretizado no conhecimento bastante do comportamento estrutural e na melhor forma de bem construir.


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Bibliografia [1]

Associação Brasileira de Construção metálica

[Em linha]. Disponível em http://www.abcem.org.br [Consultado em 21/07/2007]

[2]

CEN - European Committee Eurocode 3 (EN 1993): Design of steel structures / Part 1-1: General rules for Standardisation and rules for buildings, June 2004.

[3]

CEN - European Committee Norma prEN 1090: for Standardisation prEN 1090-1: 2004 – Steel and aluminium structural components - General delivery conditions. prEN 1090-2: 2005 – Execution of steel structures and aluminium structures - Part 2: Technical requirements for the execution of steel structures - Stage 34. prEN 1090-3: 2005 – Execution of steel and aluminium structures - Part 3: Technical rules for execution of aluminium structures.

[4]

CEN - European Committee Norma EN 10025 - 2004: for Standardisation PART 1 General technical delivery conditions. PART 2 Technical delivery conditions for non-alloy structural steels. (Supersedes EN 10025 : 1993) 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)

[5]

CEN - European Committee EN 10164 - “Steel products with improved deformation properties for Standardisation perpendicular”

[6]

Costa Neves, Luís

[7]

ESAB – Welding &Cutting [Em linha]. Disponível em www.esabna.com/mexico/ producto.htm [Consultado em 19/08/2007]

[8]

Graciella - Comércio, [Em linha]. Disponível em www.graciella.com.br/ estrut.html. [Consultado Indústria e Construção, Lda. em 31/08/2007]

[9]

Guerra Martins, João

Aulas 9 e 10 da disciplina de Execução e Estruturas Metálicas, Mestrado e Pós-graduação em Construção Metálica e Mista, FCTUC, 2006.

Estruturas Metálicas – EC3, Cap. 6 - Ligações, UFP, Porto, 2005.

[10] INCM – Imprensa Nacional Regulamento de Estruturas de Aço para Edifícios, REAE, 1985. Casa da Moeda 105 http://slide pdf.c om/re a de r/full/mc i-exe c uc a o-de -e str utura s-meta lic a s

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[11] INETI – Instituto Nacional Guia Técnico – Sector da Indústria Marítima, Lisboa, Setembro, 2001. de Engenharia e Tecnologia Industrial [12] João M. Pereira Dias

Normas NP, ISO EN relacionadas comIST. Desenho Técnico, 2000, Departamento de eEngenharia Mecânica,

[13] Luís Carlos Prola, Igor Pierin

Resistência última de aço formado a frio pela análise linear de estabilidade, Escola Superior de Tecnologia de Tomar, Portugal

[14] Portal da Galvanização

[Em linha]. Disponível em http://www.portaldagalvanizacao.com.br/custos.asp [Consultado em 19/08/2007]

[15] Santos & Castro, Lda

[Em linha]. Disponível em http://www.santoscastro.pt [Consultado em 25/08/2007]

[16] Spare's Website

[Em linha]. Disponível em www.spare.it [Consultado em 22/08/2007]

[17] Unidade de Engenharia e Tecnologia Naval

Tecnologia Naval – Parte I – Tecnologia e Comportamento dos Materiais no Meio Ambiente, IST, 2005/2006

[18] VoestAlpine

[Em linha]. Disponível em http://www.voestalpine.com/ag/de.htm [Consultado em 12/09/2007]

[19] E. J. HEARN

MECHANICS OF MATERIALS 2, Butterworth-Heinemann, Oxford, Third edition, 1997

[20] Office Technique pour l’Utilisation de l’Acer

[Em linha]. Disponível em http://www.otua.org/v3/service.htm [Consultado em 12/02/2008]

[21] Alostaz, Yousef

Connections to concrete-filled steel tubes, PhD thesis, 1997, Urbana,

Mohammed

Illinois, University of Illinois


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Anexo 1 – Resumo dos Eurocódigos afectos a estruturas metálicas A.1.1 - Eurocódigo 1 – Acções em Estruturas EN 1991-1 Tráfego nas pontes.

•



EN 1991-1-1 Densidades, peso próprio e sobrecargas nos edifícios.



Generalidades;



Requisitos;



Estados-limite;



Acções em estruturas e influências ambientais;



Propriedades dos materiais;



Propriedades geométricas;



Modelação para análise estrutural e sua resistência;



Projecto por ensaios e controlo de qualidade;



Verificação através do método dos factores parciais.



EN 1991-1-2 Acções gerais – Acções na estrutura expostas a fogo.



EN 1991-1-3 Acções gerais – Neve



EN 1991-1-4 Acções gerais – Vento



EN 1991-1-5 Acções gerais – Sismos



EN 1991-1-6 Acções gerais – Acções durante a execução  EN 1991-1-7 Acções acidentais. EN 1991-2 Tráfego nas pontes.

•

EN 1991-3 Acções induzidas pelas maquinarias e guindastes.

•

EN 1991-4 Acções nos silos e tanques.

•

A.1.2 - Eurocódigo 3 – Estruturas metálicas Este Eurocódigo deve ser seguido complementando com os seguintes documentos: 107 http://slide pdf.c om/re a de r/full/mc i-exe c uc a o-de -e str utura s-meta lic a s

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Execução de Estruturas Metálicas 

EN 1990 “Base de projecto estrutural”



EN 1991 “Acções em estruturas”



ENs, ETAGs e ETAs para construção de produtos revelantes para estruturas metálicas.

 

prEN 1090 “Execução de estruturas metálicas – Considerações técnicas” EN 1992 para EN 1999 quando estruturas metálicas ou componentes metálicos são referenciados para,

Eurocódigo 3 está subdividido em várias partes: EN 1993-1 Estruturas metálicas: Regras gerais e regras para edifícios.

•

EN 1993-2 Estruturas metálicas: Pontes em Aço.

•

EN 1993-3 Estruturas metálicas: Torres, mastros e chaminés.

•

EN 1993-4 Estruturas metálicas: Silos, depósitos e oleodutos

•

EN 1993-5 Estruturas metálicas: Estacas

•

EN 1993-6 Estruturas metálicas: Estruturas de aparelhos de elevação

•

EN 1993-2 para EN 1993-6 refere a regras gerais em EN 1993-1. Parte das regras EN 1993-2 para EN 1993-6 suplemento de regras gerais em EN 1993-1.

EN 1993-1 “Regras gerais e regras para edifícios” compreende: EN 1993-1-1 Estruturas metálicas: Regras gerais e regras para edifícios.

•

EN 1993-1-2 Estruturas metálicas: Resistência ao fogo

•

EN 1993-1-3 Estruturas metálicas: Elementos e chapas finas enformadas a frio

•

EN 1993-1-4 Estruturas metálicas: Aços inoxidáveis.

•

EN 1993-1-5 Estruturas metálicas: Elementos laminares

•

EN 1993-1-6 Estruturas metálicas: Resistência à estabilidade de cascas.

•


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Execução de Estruturas Metálicas EN 1993-1-7 Estruturas metálicas: Resistência e estabilidade de elementos planos carregados

•

transversalmente. EN 1993-1-8 Estruturas metálicas: Ligações metálicas

•

EN 1993-1-9 Estruturas metálicas: Fadiga.

•

EN 1993-1-10 Estruturas metálicas: Fractura.

•

EN 1993-1-11 Estruturas metálicas: Dimensionamento de elementos traccionados.

•

EN 1993-1-12, Estruturas metálicas – Aços de alta resistência.

•

A.1.3 - Eurocódigo 8 – Projecto de estruturas em Zonas Sísmicas EN 1998 Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistance: (1) EN 1998-1 applies to the design of buildings and civil engineering works in seismic regions.

•

It is subdivided in 10 Sections, some of which are specifically devoted to the design of buildings. (2) Section 2 of EN 1998-1 contains the basic performance requirements and compliance criteria

•

applicable to buildings and civil engineering works in seismic regions. (3) Section 3 of EN 1998-1 gives the rules for the representation of seismic actions and for their

•

combination with other actions. Certain types of structures, dealt with in EN 1998-2 to EN 1998-6, need complementing rules which are given in those Parts. (4) Section 4 of EN 1998-1 contains general design rules relevant specifically to buildings.

•

(5) Sections 5 to 9 of EN 1998-1 contain specific rules for various structural materials and

•

elements, relevant specifically to buildings as follows: 

Section 5: Specific rules for concrete buildings;



Section 6: Specific rules for steel buildings;



Section 7: Specific rules for composite steel-concrete buildings;



Section 8: Specific rules for timber buildings;



Section 9: Specific rules for masonry buildings.

(6) Section 10 contains the fundamental requirements and other relevant aspects of design and

•

safety related to base isolation of structures and specifically to base isolation of buildings. 109


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NOTE: Specific rules for isolation of bridges are developed in EN 1998-2.

(7) Annex C contains additional elements related to the design of slab reinforcement in steel-

•

concrete composite beams at beam-column joints of moment frames. 

NOTE: Informative Annex A and informative Annex B contain additional elements related to the elastic displacement response spectrum and to target displacement for pushover analysis.

A.1.4 - Eurocódigo 9 – Projecto de estruturas de alumínio Parte 1-1 Regras gerais e regras para edifícios.

•

Parte 1-2 Resistência ao fogo.

•

Parte 2 Regras para as estruturas susceptíveis à fadiga.

•


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Anexo 2 – Comparação entre a Metalização e a Pintura Apresenta-se um estudo comparativo entre a zincagem por imersão a quente e a pintura, no sentido de se poder efectuar uma decisão mais informada e adequada a cada caso prático real [15, adaptado].

A.2.1 - Zincagem por imersão a quente Como vimos, é um tratamento que tem como finalidade a obtenção de uma camada de zinco sobre uma peça de ferro ou aço, sendo um tratamento por imersão a quente contra a corrosão conhecido no mundo todo há mais de 130 anos. Numerosos dados de vida útil de camadas de zincagem, nos mais variados ambientes, vêm sendo compilados através de ensaios reais de corrosão. Desse modo, actualmente é possível prever a durabilidade de um recobrimento de zinco obtido por imersão a quente com uma margem de erro muito menor que no caso da pintura. Isso se deve, sobretudo, ao facto de que as características de durabilidade de uma camada de zinco obtida por imersão a quente praticamente são independentes do seu processo de obtenção, ou seja, de acordo com o ambiente exposto e a camada de zinco pode-se prever a vida útil do material (podendo chegar a 50 anos, mas dependendo da agressividade ambiente - sendo que a velocidade de corrosão do zinco é 1/10 da velocidade de corrosão do ferro, o que é primordial no calculo da vida útil [1]).

A.2.2 - Pintura Existem vários sistemas de pinturas protectivas para metal, sendo as mais comuns os seguintes: Sistema alquídico – recomendado para ambientes normais, prevê as seguintes etapas:

•



Limpeza a jacto metálico (acabamento quase branco) – grau de decapagem SA 2 ½;



Duas demãos de primário zarcão alquídico: 35 mícrones (mínimo por demão);



Duas demãos de acabamento com esmalte alquídico: 30 mícrones (mínimo por demão);



Espessura total da película: 130 mícrones (mínimo).

Sistema epóxi - indicado para ambientes salubres ou expostos a vapores solventes, inclui:

•









Duas demãos de acabamento com esmalte epóxi: 60 micra mícrones (mínimo por demão);



Espessura total da película: 190 mícrones (mínimo). 111


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Execução de Estruturas Metálicas Sistema borracha clorada - recomendado para ambientes salubress ou expostos a gases ácidos,

•

inclui: 







Duas demãos de acabamento com esmalte borracha clorada: 60 mícrones (mínimo por demão);



Espessura total da película: 190 mícrones (mínimo).

De notar que, em todos os esquemas de pintura, o primário de zarcão alquídico está presente. Trata-se de um primário anticorrosivo à base de resinas alquídicas longas em óleo, pigmentado com óxido de ferro. Especialmente recomendado para aplicação em estruturas metálicas, em interior e exterior, em ambientes moderadamente corrosivos. Uma vez que este produto não contém chumbo, pode ser utilizado em sistemas onde sejam impostas restrições ao uso de primários de zarcão (óxido vermelho). Tem características de boa aplicabilidade, espalhamento, aderência e lixagem.

A.2.3 - Vida útil da pintura É extremamente difícil prever a vida útil de um recobrimento pintado, devido à dependência de diversos factores, como preparação da superfície, formulação e preparação da tinta, técnica de aplicação e espessura da película. A preparação inadequada da superfície, por exemplo, pode reduzir pela metade a vida útil da película, pois as pinturas alquídicas, quando expostas a ambientes agressivos, se saponificam em prazo bastante curto, provocando o destacamento da película. Todos esses itens explicam a escassez de dados práticos referentes à durabilidade de um sistema de pintura predeterminado. A vida útil apresentada a seguir é uma orientação quanto à ordem de grandeza dos sistemas de pintura analisados: 

Sistema alquídico – 4 anos



Sistema epóxi – 8 anos



Sistema borracha clorada – 7 anos.

Pelo exposto se compreende a preferência generalizada pelas tintas com base num resina epóxi, tanto mais que são mais económicas que a borracha clorada.


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A.2.4 - Aspectos Económicos da Pintura Dois tipos de custos são importantes na pintura industrial: o custo inicial e o custo de manutenção (retoques e repinturas). Custo inicial: é dado pela expressão Ci = C1 + Ct + Ca

•



Ci = custo inicial por m2;



C1 = custo de limpeza por m2;



Ct = custo das tintas por m2, para uma determinada espessura;



Ca = custo de aplicação por m2.

Custo de manutenção: constitui-se no somatório dos custos de retoques com os custos de

•

repintura. Custo acumulado: é obtido pelo somatório do custo inicial com os custos de retoques e

•

repinturas. Este custo, dividido pelo número de anos previstos para o esquema de pintura, fornece o custo anual. O custo de cada tinta é dado pelo quociente entre o preço do litro da tinta pelo rendimento

•

prático. O custo de aplicação representa cerca de 10 a 30% do custo inicial de uma pintura e constitui-se

•

na apropriação dos custos envolvidos que são: 

Custo da mão-de-obra;



Custo de materiais como solventes e outros materiais de limpeza;



Custo de energia (eléctrica ou pneumática);



Amortização dos equipamentos.

O custo da limpeza, representa 40 a 60% do custo inicial de uma pintura, constitui-se na apropriação dos custos a seguir indicados: 

Custo da inspecção;



Custo da limpeza com solvente (material e mão-de-obra);



Custo da remoção de defeitos superficiais (material, amortização de equipamento e mão de obra); 113


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Custo da limpeza mecânica (custo de energia, abrasivos, mão de obra, amortização de equipamentos e outros).

O custo das tintas representa 20 a 40% do custo inicial de uma pintura e constitui-se no

•

somatório dos custos das tintas referentes a cada demão aplicada.

A.2.5 - Aços zincados por imersão a quente versus aços pintados com tintas líquidas Na escolha de qualquer revestimento deve ser levado em conta sua vida útil, relacionada com o custo e despesas de manutenção. Apesar de poderem ter um custo de aplicação maior, podem ser mais vantajosos para aplicação em estruturas que exigem uma longa vida, sem necessidade de serviços de manutenção frequentes. Estudos comparativos dos custos entre ambos mostram que o custo da zincagem sobre a pintura, considerada uma vida útil de 25 anos é de 2 a 3 vezes menor (CORRÊA, Arnaldo; FERREIRA, J. D. – Corrosão e Tratamento Superficiais dos Metais, conforme citação na bibliografia [13]).

A.2.6 - Esquemas de Pintura de Aços Pintados com Tintas Líquidas Na tabela 25 apresentam-se três esquemas de pintura industrial. Tabela 25 – Esquemas tipo de pintura industrial [13] ESQUEMA DE PINTURA TRATAMENTO CONVENCIONAL

SEMINOBRE

NOBRE

LIMPEZA

St3 ou Sa2

Sa2½

Sa2½

TINTA DE FUNDO

2 demãos de Zarcão Alquídico Óleo Modificado, 35 μm película seca

TINTA INTERMEDIÁRIA

----

----

1 demão de Óxido de Ferro Epóxi, 35 μm película seca

TINTA DE ACABAMENTO

2 demãos de tinta Alquídica Brilhante, 3 μm película seca

2 demãos de Esmalte Fenólico Pigmentado com Alumínio, 25 μm película seca

2 demãos de Epóxi Alta Espessura, 120 μm película seca

2 demãos de Óxido de Ferro Epóxi, 35 μ película seca

1 demão de Zinco Etil Silicato, 75 μm película seca

Fontes (conforme citação em [13]): Prof. Horst Reiche Graus de Limpeza: 

St3 → limpeza mecânica (lixa, escova, etc.);



Sa2 → jacto abrasivo comercial;



Sa2½ → jacto abrasivo ao metal (acabamento quase branco – superfície brilhante afagada). 114


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A.2.7 - Durabilidade do revestimento de tinta dos aços pintados Na tabela 26 apresentam-se exemplos comparativos entre esquemas de pintura em aço (não galvanizado) em diferentes ambientes corrosivos, destacando-se que os valores constantes da tabela estão expressos em anos e são baseados em dados práticos, considerando-se tintas de boa qualidade, aplicação adequada e ausência de danos mecânicos. Tabela 26 – Exemplos comparativos entre esquemas de pintura em aço [13] TIPO DE ATMOSFERA ESQUEMA DE PINTURA

RURAL Retoques

Repintura

CONVENCIONAL

4a6

Parcial 6a8

SEMINOBRE

5a7

7 a 10

NOBRE

4a6

INDUSTRIAL

Repintura Total Retoques 8 a 10 10 a 12

8 a 12

12 a 16

Repintura

MARINHA

Repintura Total Retoques

2a4

Parcial 4a7

7 a 10

3a6

6a8

8 a 12

5a7

7 a 10

10 a 15

Repintura

Repintura Total

Parcial 0,3 a 0,8 0,8 a 1,5 0,5 a 1 2a4

1,5 a 2,5

1a2 4a7

2a4 7 a 10

Fonte (conforme citação em [13]): NUNES, L. P: - Pintura Industrial Tabela 27 – Exemplos comparativos em ambientes diferenciados [13] TIPO DE ATMOSFERA PARÂMETRO RURAL (BELÉM/PA)

INDUSTRIAL (COSIPA – CUBATÃO/SP)

MARINHA (FORTALEZA/CE)

Temp. Média ( C)

26

23

26

U.R. Média (%)

86

75

75

Taxa de SO2 (mg/m2.dia)

5 (baixa)

54 (alta)

5 (baixa)

Taxa de Cloretos (mg/m2.dia)

2 (baixa)

14 (baixa)

300 (muito alta)

Taxa de corrosão do aço nu (μm/ano)

27

160

118

Taxa de corrosão do aço galvanizado (μm/ano)

1,2

1,3

5,4

Durabilidade para camada de 90μm do aço galvanizado (ano)

78

69

17

˚

Fonte (conforme citação em [13]): MICAT – Mapa Iberoamericano de Corrosividad Atmosférica – Programa CYTED (valores aproximados)

A.2.8 - Durabilidade do revestimento zincado A tabela 27 integra o estudo do Mapa de Corrosão Ibero-americana, coordenados pelo Centro de Pesquisa de Energia Eléctrica (CEPEL) e Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) em conjunto com 115 http://slide pdf.c om/re a de r/full/mc i-exe c uc a o-de -e str utura s-meta lic a s

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Execução de Estruturas Metálicas os demais países latino-americanos e da península ibérica. No exemplo de ambiente rural temos uma cidade do interior do Amazonas, no industrial de uma cidade com forte indústria química e no de ambiente marinho uma cidade costeira do Atlântico Sul com intensa maresia.

A.2.9 - Comparação entre as diferentes atmosferas Ensaios de exposição de painéis de aço zincado, realizados pelo IPT, com duração de 12 anos nas atmosferas rural e industrial e de 17 anos na atmosfera urbana, conforme critérios recomendados pelas Normas ISO 9223 e 9224 demonstram que a taxa de corrosão do aço zincado decresce ligeiramente com o tempo, tendendo a uma estabilidade.

A.2.10 - Aços zincados por imersão a quente pintados com tintas líquidas (Sistema Duplex) Uma boa pintura pode prolongar a vida útil dos produtos zincados de 1.5 a 2.7 vezes a soma das expectativas de vida útil separadas (efeito sinérgico), além de proporcionar posteriormente manutenções fáceis e baratas (ver figura 36). Sua validade é nítida para atender a requisitos especiais de resistência à corrosão ou aparência).

Figura 36 – Recomendação sobre a utilização de galvanização e pintura [15]


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Anexo 3 – Caso de estudo Este anexo materializa um caso prático que pretende recriar uma situação real que concretize os conceitos teóricos atrás expostos no texto, utilizando-se a execução de um pórtico de uma nave industrial. A tarefa é proceder à execução do conjunto de peças cujos desenhos estão na figura 37 e 38, respectivamente a viga de cobertura e o seu pilar de suporte. O exemplo encerra 4 partes: 

Fabrico;



Transporte;



Montagem;



Manutenção (esta última meramente informativa e não pertencente à execução).

De frisar que a preparação dos desenhos e especificação das dimensões necessárias ao fabrico das peças metálicas deverá ser acompanhada pela Fiscalização, devendo merecer aprovação prévia à sua execução. De igual modo todo o processo de transporte e montagem severa ser acompanhado e assistido pela Fiscalização.


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Figura 37 – Viga-exemplo de cobertura do pórtico industrial a duas águas.

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Figura 38 – Pilar-exemplo de pórtico industrial a duas águas.

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A.3.1 – Geral Neste caso prático será adoptado, em geral, aço estrutural do tipo S355JR (EN 10025-2), dado possuir elevada relação preço/qualidade. Este aço será adoptado quer para perfis como para chapas (em geral, incluindo de topo, de reforço e de ancoragem), devendo surgir a sua identificação nas Peças Desenhadas e Medições. Todas as fases decorrerão em respeito pelo Projecto, pelo Caderno de Encargos e pelo conteúdo de todos os capítulos atrás patenteados, bem ainda como de acordo com a normalização e legislação em vigor.

A.3.2 - Fabrico/Produção da estrutura A selecção da natureza e qualidade dos materiais e o processo de fabrico terão de estar conforme o prescrito no texto deste trabalho, “Capítulo 2 – Caderno de Encargos” e ”Capítulo 3 – Execução”, respectivamente e de forma genérica. O fabrico, ou produção da estrutura, passa por uma série de fases que se encadeiam de forma lógica e relativamente dependentes entre si. Quer isto dizer que, na maior parte das vezes, não é possível dissociar uma fase da sua antecedente e precedente, sem que verifiquem atrasos e/ou situações de desconformidade qualitativa. Ir-se-á apresentar as diversas fases do processo de fabrico na sequência mais racional e usual. O aço escolhido, pelas razões atrás apontadas, será o S355JR para perfis e chapas. FABRICO - Fase 1 - Estudo do projecto e planeamento preliminar (encomenda e preparação dos trabalhos oficinais) A preparação da obra, seu planeamento e execução, é um aspecto decisivo no que concerne a: Estudar o Projecto no seu conjunto de Peças Escritas e Desenhadas;

•

Visitar o local da obra inteirando-se das suas características e condicionantes;

•

Estabelecer o processo de fabrico, tendo em vista os equipamentos e ferramentas a utilizar;

•

Quantificar o tipo e quantidade de mão-de-obra a utilizar e o tempo que cada vai ficar

•

hipotecada aos trabalhos a realizar (a medição do tempo por mão-de-obra permite saber a ocupação de equipamentos);


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Quantificar os materiais a adquirir e efectuar consultas de compra (eventualmente também

•

equacionar compra, ou aluguer, de equipamentos e ferramentas); Consultar subempreiteiros das especialidades a entregar no exterior (se for o caso);

•

Elaborar os cronogramas de tarefas tendo em vista o cumprimento do prazo de execução.

•

Existe já software específico para modelação e preparação de estruturas metálicas, o que permite minimizar erros de preparação, dado incluírem sistemas automáticos de detecção de erros, bem como possibilitam uma visualização tridimensional da estrutura. Neste caso os desenhos de fabrico podem ser gerados automaticamente pelo software referido. No final desta etapa de produção de desenhos de execução e acerto de medições (com verificação de erros e/ou omissões nas medições oficiais do Dono-de-Obra), automática ou manual, dá-se a preparação da encomenda dos perfis, chapas, parafusos e demais acessórios necessários à produção das peças. Também aqui se podem pedir preços para a parte de movimentos de terras e fundações de betão armado, se fizerem parte da empreitada adjudicada. Estas operações têm, como é óbvio, por base os desenhos e especificações do projecto de execução da estrutura. FABRICO - Fase 2 - Recepção dos materiais A triagem e armazenamento do material a aprovisionar em fábrica será realizada de acordo com a sequência e tipo de operações em que estes vão ser aplicados. Será recomendada a marcação do material logo na altura da sua recepção em oficina, no sentido de ficar claro qual a obra a que se destina. Será prevista a recepção seriada do material, separando-se a recepção da peça metálica, da dos parafusos, anilhas e porcas, bem assim como a recepção dos materiais para soldadura e pinturas. Em todos os casos temos de aplicar a mesma sequência de critérios a seguir, separar uma amostra para que depois seja ensaiada, se necessário, de modo a que se verifique se os critérios de aceitação estão a ser cumpridos. FABRICO - Fase 3 - Preparação das componentes individuais (sub-elementos das peças estruturais) O início das operações de fabrico pode ter lugar após a chegada dos materiais, de acordo com o Plano de Fabrico, sendo, em geral, a seguinte (contudo, poderão aqui existir situações em que é mais rentável trocar a sequência que se apresenta): 121 http://slide pdf.c om/re a de r/full/mc i-exe c uc a o-de -e str utura s-meta lic a s

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Operações de corte (chapas, perfis, tubos);

•

Operações de conformação (calandragem, dobragem, quinagem, etc);

•

Operações de furação (chapas e perfis);

•

Operações de soldadura (chapas e perfis).

•

Como se referiu, situações existem em que torna mais recomendável alterar este faseamento. Por exemplo, proceder primeiro à soldadura e só depois à furação, com vista a um mais fácil acerto entre peças as unir (maior coincidência entre os diversos furos). Contudo, à que chamar à atenção que as operações de soldadura a decorrer nesta fase, são, na sua maioria, de pequena monta, pois será em fase seguinte, após a verificação da geometria global da estrutura em pré-montagem, que se dão os grandes trabalhos de soldadura. Como será óbvio pequenas soldaduras que não influenciem, com significado, os acertos numa montagem global da estrutura, podem já ocorrer, optimizando o tempo de execução. Também sub-peças de difícil acesso após a assemblagem de peças principais devem agora ser soldadas. O mesmo pode suceder com certo tipo de operações de furação. Em termos de equipamento a utilizar para o diverso tipo de peças, este varia em função dos recursos de cada empresa, sendo comum: Perfis e tubos:

•



Operações de corte → processo executado com serrote automático (em geral de fita);



Operações de calandragem → processo executado com uma calandra;



Operações de furação → processo executado por equipamento automático de broca.

Chapas de ligação:

•



Operação de corte → processo executado com uma máquina de oxi-corte;



Operação de furação → processo executado no centro de furacão e maquinagem, através de brocas.

Na fase final destas operações são retiradas as imperfeições e restos de material provenientes do corte e furação, utilizando torno de esmeril ou rebarbadora.


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FABRICO - Fase 4 - Assemblagem prévia das componentes individuais e verificação topológica (pré-montagem sectorial da estrutura) Nesta altura estamos em condições de posicionar as peças soltas já preparadas, colocando-as na posição de projecto e fixando-as com pré-soldadura por pontos (“pingagem” da peça). Este posicionamento relativo dos diferentes elementos para formar as peças principais (vigas de cobertura, treliças, pilares compostos, etc.) é seguido de uma verificação de cotas. Caso as cotas estejam de acordo com o desenho de fabrico, passa-se à fase de seguinte, de soldadura efectiva e definitiva. O elemento estrutural é movimentado, então, para a zona de soldadura, já com todos os componentes colocados na sua disposição final. Por regra dá-se neste passo a marcação indelével da peça marcando-a por punção, num dos seus topos, com o número da componente a que corresponde no desenho de execução, incluindo a obra a que se destina. FABRICO - Fase 5 - Soldadura definitiva de peças estruturais Realiza-se, nesta fase, a soldadura definitiva das diversas componentes entre si, utilizando os processos correntes (MIG/MAG). Não deverá ser dado o trabalho por pronto enquanto não se proceder à verificação de todas as soldaduras executadas, de acordo com o Plano de Inspecção e Ensaios. Este plano é proposto pelo Empreiteiro à Fiscalização que deverá consultar o Projectista, previamente ao início do processo de fabricação da estrutura. As soldaduras são inspeccionadas visualmente, sendo feito um rastreio aleatório de inspecção a uma parte delas, em número convencionado, com recurso a ensaios não destrutivos, de acordo com o especificado no Caderno de Encargos. FABRICO - Fase 6 - Saneamento da soldadura definitiva e protecção superficial Encontrando-se as peças já produzidas efectua-se a limpeza das mesmas e procede-se à sua protecção anti-corrosiva e, eventualmente, anti-fogo. Esta operação decorre de acordo com o vertido anteriormente nos subcapítulos 2.4 e 3.10 deste trabalho. Deste modo, o passo seguinte consiste introduzir as peças na câmara de decapagem para lhes conferir o grau de decapagem necessário, neste caso, de acordo com o Caderno de Encargos com um nível SA 2½. 123 http://slide pdf.c om/re a de r/full/mc i-exe c uc a o-de -e str utura s-meta lic a s

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Esta operação permite remover da superfície toda a camada oxidada e outras sujidades, bem como dotar a superfície de um nível de rugosidade indicado para posteriormente serem aplicada a protecção. Neste caso de exemplo a escolha de protecção recairia numa metalização seguida de uma pintura em resina epoxy, conferindo uma protecção máxima. Na eventualidade de ser pretendida, pelo Dono-de-Obra, uma protecção também anti-fogo, com um menor custo de protecção anti-corrosiva, poderíamos optar por um esquema mais económico e muito usado em termos nacionais: 

Aplicação de um primário rico em zinco com 50µm seco ou 100µm húmido;



Uma demão de tinta intumescente (protecção ao fogo), com 260µm seco ou 375µm húmido;



Uma demão de acabamento acrílico com 50µm seco ou 100µm húmido.

Conforme Caderno de Encargos, no final das aplicações das camadas acima identificadas são efectuadas verificações da espessura de cobertura das mesmas (com equipamento apropriado), bem como de realiza inspecção visual para a detecção de defeitos de pintura, nomeadamente escorridos, bolhas de ar, incrustações e sujidades, etc. FABRICO - Fase 7 - Preparação das peças estruturais e material para expedição A última fase corresponde à preparação das peças estruturais e do material para expedição para o local da obra. Isto compreende não só a colocação das peças estruturais na ordem de montagem, como o embalamento identificado de acessórios (como parafusos, porcas e anilhas). FABRICO - Optimização de componentes e contabilização de desperdícios de fabrico Vai-se efectuar um estudo de optimização das componentes de fabrico de estruturas, tendo em contas as dimensões comerciais que o mercado impõe, tanto em termos de perfis como de chapas. Para as componentes necessárias temos o preço por unidade de peso na tabela 28.


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Tabela 28 – Caso de Estudo - Custo unitário do material (€/kg) Material

Custo Unitário (€/Kg)

Perfil laminado a quente do tipo HEA600 (178kg) Cantoneira laminadas a quente

0.75 0.78

Chapas laminadas a quente

0.80

Perfis laminados A viga de cobertura tem um total de 12038mm, contudo esta dimensão inclui as chapas de topo, com 30mmm ambas, pelo que o desperdício para um perfil HEA600 de 12000 será perfeitamente desprezível: 12038mm-2×30mm = 11978mm → 12000-11978mm = 22mm. Podemos considerar que a peça está optimizada e o peso em kg da perda não pode ser contabilizado, apenas o trabalho de corte é mensurável. Ainda no que trata à viga de cobertura, esta tem um reforço nos apoios por corte de um outro perfil HEA600, sendo certo que um mesmo perfil pode proporcionar dois reforços (corte simétrico, conforme esquema da figura 29). O comprimento do reforço é de 4845mm, pelo que o desperdício para um perfil HEA600 de 6000 será: 6000mm-4845mm = 1155mm → 205.6kg → ±154€ por pórtico (2 reforços) e 77€ por reforço. Poderíamos, então, optar antes por um perfil de 16000m, que daria 3 peças duplas e apenas um desperdício 1465mm, satisfazendo o fabrico de 3 pórticos. Mais, como o corte sucessivo de reforços se faz com a mesma inclinação a serão dispensados 3 cortes (de remate em cada peça) face ao que se teria de contabilizar para perfis de 6000mm (a figura 39 também mostra esse efeito).

Figura 39 – Um mesmo perfil proporciona dois reforços por corte simétrico do mesmo

Conclui-se que a peça está optimizada para um perfil de 16000mm, sendo que o custo de desperdiço será, agora de 16000mm-3×4845mm = 1465mm → 260,8kg → ±196€ por 3 pórticos (6 reforços) e ±32€ por reforço (um custo bastante menos significativo e menos de metade do anterior). No caso do pilar em que apoia a viga de cobertura, este tem um total de 10553mm, contudo esta dimensão inclui as chapas de topo, com 40mmm a de base e 20mm a de coroamento de pilar, pelo que o desperdício para um perfil HEA600 de 12000 será: 10553-40mm-20mm = 10493mm → 12000104938mm = 1507mm.


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Também poderemos considerar que a peça está optimizada, dado que, se assim entendermos, num 2.º pórtico poder-se-ia usar o desperdício para soldar a um perfil HEA600 de 9000mm, dado que: 9000mm+1493mm = 10493mm (comprimento do pilar), sendo a sobra deste pórtico 1507mm. A decisão de utilizar este desperdício passa por a soldadura ser mais económica do que a diferença entre um perfil de 9000m para 12000mm (3m x 178kg/m = 534kg, que a cerca de 750€ a tonelada, corresponde a cerca de 400€), bem como o Caderno de Encargos o permitir. Atendendo ao preço da soldadura (mão-de-obra e outros custos incluídos) seria uma possibilidade a considerar. A ser o caso o desperdício de perfil para pilar seria: 1507mm - 1493mm = 14mm, ou seja, não mensurável, muito embora surja uma soldadura a encarar. De notar que os perfis são rectos, pois se houvesse curvatura, com operação de calandragem, seria necessário um comprimento extra de perfil, para permitir a fixação dos perfis na calandra e realizar o raio de curvatura na zona pretendida, pelo que esta excepcional optimização não seria viável. Por último refira-se a existência de cantoneira de abas iguais, com 100mm, em pares, em troços de 120mm, aparafusadas nos banzos do pilar. Dado que este valor de comprimento é divisível por 3000mm, temos 25 componentes certas para um perfil dessa dimensão e desperdício nulo. Perfis enformados a frio As madres de cobertura são perfis enformados a frio, com 8mm de espessura. Uma vez que não sabemos a dimensão do afastamento entre pórticos e existe alguma liberdade na encomenda de peças este tipo, vamos considerar desperdício nulo. Desperdícios de chapa Para este pórtico temos 4 espessuras diferentes de chapa, 15, 20, 30 e 40 mm (a chapa de 15mm surge entre os banzos do pilar – com dois tipo de geometria, conforme corte e nos reforços da ligação de base de pilar, conforme figura 38). Sendo as chapas adquiridas com 2000mm×6000mm, e sendo as dimensões das diversas chapas constantes no quadro 29, temos a seguinte proposta de corte de chapa da figura 40 (por simplicidade limita-se ao caso da viga, verificando que no caso da chapa de 300m×600mm o remate é perfeito no final da peça 6000m×2000mm).


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Figura 40 – Caso de Estudo – Proposta de corte de chapas 300mm×600mm e 300mm×1095mm (assinalas com uma cruz “X” as partes em desperdício)

Tabela 29 – Caso de Estudo – aproveitamento de chapa (30mm) para vigas de cobertura Chapa - designação De topo na ligação viga-viga do perfil laminado a quente do tipo HEA600 (300mm × 600mm) De topo na ligação viga-pilar do perfil laminado a quente do tipo HEA600 (300mm × 1095mm)

Área do elemento

Quantidade

Área total

(m2) 0,18

(un) 60

(m2) 10,8

0,3285

30

9,855

Área utilizada

20,655

Área total

24

Desperdício

3,345

Para o aproveitamento, e por questões do processo de corte usado para chapas (oxi-corte, em geral), considerou-se uma distância mínima entre elementos ou entre os elementos e os bordos da chapa de 10 127 http://slide pdf.c om/re a de r/full/mc i-exe c uc a o-de -e str utura s-meta lic a s

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mm nas chapas com 15 mm de espessura e de 15 mm para as de dimensão superior a 15mm de espessura. Com outros tipos de corte, como a jacto de água, o desperdício no corte poderia ser inferior. Verifica-se que existe um desperdício de 3,345 m2, o que corresponde a ±773kg, ou seja, ±620€. Contudo, por cada cobertura de pórtico produzida – duas vigas a 2×2 chapas de topo - apenas corresponde a menos de 35€. FABRICO - Medições e Orçamento Para efeitos de uma estimativa orçamental do custo do pórtico vamos limitar-nos a uma avaliação de mercado (tabela 31), baseada no preço global por kg (preços de concurso a Obra Pública) de obra pronta (tipo chave na mão). De realçar que para ter em conta ligações, reforços e outros acessórios, ao peso dos perfis costuma-se agravar em 10 a 15% (em obras correntes de estruturas de edifícios). Obviamente que esta medição e orçamento apenas satisfaz o ponto de vista do Dono-de-Obra, sendo certo que o valor real de execução que o Empreiteiro fornece é resultado de um estudo muito mais exaustivo e detalhado em todos os passos do processo (materiais + fabrico + transporte + montagem), ponderando os seguintes aspectos pormenorizados, entre outros: Preço do perfil necessário incluindo o desperdício (tem-se que comprar com base nas dimensões

•

das peças de mercado, que variam conforme o tipo de perfil e sua altura) – ver exemplo na tabela 32 que incide sobre as vigas de cobertura de um pórtico; Quantidade de chapas necessárias incluindo o desperdício (tem-se que comprar com base nas

•

dimensões das peças de mercado, que variam conforme a espessura da chapa) – ver exemplo na tabela 33 que incide sobre as chapas de topo 300mm×600mm das vigas de cobertura de um pórtico; Corte;

•

Furação;

•

Decapagem;

•

Metalização e/ou pintura (incluindo, de forma separada, a tinta de protecção anti-corrosiva e a

•

de protecção ao fogo, sendo o caso – note-se que também aqui há desperdícios, por exemplo, o rendimento prático na aplicação da tinta durante as operações de pintura é inferior a 50%); Transporte (adiante faz-se uma abordagem mais cuidada e completa, para este exemplo);

•

Montagem (adiante faz-se uma abordagem mais cuidada e completa, para este exemplo).

•


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Em todos os casos deverá ser de diferenciar, unitariamente (a que multiplicará as quantidades): Custo do material;

•

Custo de mão-de-obra (atendendo ao rendimento por unidade de tempo, mas pode variar, como:

•

horas/m2/demão); Custo de equipamento (também aqui atendendo ao rendimento, que pode ser por diveros tipo de

•

unidade: m; m2; m3, hora, etc.); Subcontratação;

•

Outros custos directos e indirectos.

•

Tabela 31 - Caso de Estudo – estimativa orçamental do pórtico (montagem incluída)

Tabela 32 - Caso de Estudo – custo dos perfis laminados para as vigas de cobertura Perfis

Custo Unitário (€/Kg)

Necessário (mm)

Total (mm)

Desperdício (mm)

Massa Kg/m

Material Total (Kg)

Custo Total (€)

HEA600

0.75

2×11978

2×12000

2×22

178

4272

3204


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Tabela 33 - Caso de Estudo – custo das chapas de ligação das vigas de cobertura Chapa

e = 30mm

Custo

Necessário

Total de

Desperdício

Unitário (€/Kg)

(m2)

chapa (m2)

(m2)

0.80

2×0.18

2×0.194

0.014

Massa (Kg/m2)

Total (Kg)

Custo total (€)

231

44,814

35.8

A.3.3 – Transporte da Estrutura Os cuidados e regras de transporte já foram expostos anteriormente (Capítulo 4 - Transporte), ficando para este ponto a quantificação dos seus custos, determinado em função de:

•

Distância a percorrer (entre a instalação industrial e a obra);

Tipo de viatura e capacidade (em toneladas);

•

Quantidade de viagens (sobretudo em caso do transporte ser fretado fora o custo diminui em

•

função do número de percursos); Tempo de imobilização em carga e descarga (as paragens de tempo em carga e descarga podem

•

onerar o transporte, podendo obrigar a ajudadas de custo complementares – estadia do condutor e estacionamento da viatura); Necessidade de balizagem e/ou policiamento.

•

Se considera-mos o custo unitário do transporte de 50€ (franquia da viatura) a que soma 1,15€/km (preço médio no 2.º semestre de 2007), o local de fabrico em Barcelos e o local da obra e no Porto, a distância em causa é de 50Km (só é contabilizada a distância entre locais). Sendo assim, com uma carga aproximada de 9500 Kg (que corresponde a um pórtico - dois pilares e duas vigas), o que comercialmente totaliza 10 toneladas (para selecção da viatura), o custo da deslocação será de cerca 100€. Recordar que esta etapa de transporte é constituída por 3 fases: (i) preparação da carga; (ii) deslocação; (iii) descarga e armazenamento. TRANSPORTE - Fase 1 - Preparação e carga Que inclui os cuidados de acomodação para que não surjam empenos nas peças). TRANSPORTE - Fase 2 – Deslocação Que deverá seguir um percurso harmonioso – em traçado e estado do piso - e ser efectuada com uma responsável condução, que evite vibrações que possam mover a carga ou propiciar fricções entre esta. 130 http://slide pdf.c om/re a de r/full/mc i-exe c uc a o-de -e str utura s-meta lic a s

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TRANSPORTE - Fase 3 – Descarga e recepção Com armazenamento cuidado e de acordo com o Plano de Montagem, facilitando a mesma. De alertar, ainda, que estas 3 fase de transporte tem de decorrer para que se evite qualquer percussão nas peças, que proporcione corrosões pontuais.

A.3.4 - Montagem da Estrutura O processo de montagem tem de estar conforme o preceituado no corpo deste trabalho (Capítulo 5 – Montagem), genericamente. Em termos de equipamentos, porém, nada foi adiantado, pelo que essa parte será agora abordada. Existem diversos tipos de equipamentos mecânicos que são adequados à montagem de estruturas metálicas, sendo certo que também depende do tipo de estruturas: (i) edifícios industriais; (ii) edifícios urbanos; (iii) pontes rodo ou ferroviárias; (iv) estruturas especiais, como reservatórios, passadiços pedonais, antenas, etc. No caso (ii) e (iii) não diferem dos habituais, como as clássicas gruas ou guindastes de lança móvel, bem como estruturas autoportantes ou auto-lançáveis (iii); no caso (iv) podem usar-se gruas móveis e andaimes, entre outros; no caso (i), o mais comum, são usados desde empilhadores (menos eficaz e mais perigoso, excepto os do tipo empilhador telescópio – pequenas gruas hidráulicas de barco telescópico) até gruas móveis de maior ou menor porte (situação mais corrente e a ideal). Sendo o nosso exemplo um pórtico de um edifício industrial/armazém/grande superfície comercial iremos recorrer a uma grua móvel (28 toneladas) e a um cesto elevatório. A grua vai ter a função de descarregar a peça do camião e de a elevar no local exacto onde ela vai ser fixa, sendo acompanhada pelo cesto elevatório onde se encontram os oficiais de serralharia (montadores/soldadores) para proceder às uniões dos elementos estruturais. De salientar que os pilares serão elevados e alinhados verticalmente de forma individual, mas no caso das vigas de cobertura a opção é a montagem simultânea (colocação nos pilares), depois de aparafusadas na cumeeira ainda no solo. De facto estas vigas estão preparadas para este esforço, pois, na realidade, os extremos da cobertura serão os seus apoios definitivos nos pilares. Deste modo: 

Evita-se uma ligação em altura;



Torna-se mais simples o trabalho da grua;



Dispensa-se escoramento provisório ou a necessidade de outra grua; 131


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Como inconveniente surge a circunstância de as tolerâncias dimensionais serem mais estreitas, uma vez que a ligação viga-viga já se encontra terminada, existe menos margem de acertos por aperto final iterativo entre todas as ligações. MONTAGEM - Fase 1 – Colocação das peças junto ao local de implantação (com ou sem descarga directa dos camiões) Admite-se que o transporte da fábrica até ao local da obra foi feito anteriormente ou que outra equipa, ainda que no mesmo dia, já o colocou as peças na zona onde vão ser montadas. A não ser o caso a própria equipa de montagem retira directamente dos camiões e coloca junto ao local de implantação, com a grua móvel. MONTAGEM - Fase 2 – Montagem das componentes que são erguidas em blocos Na circunstância de serem elevadas partes já previamente montadas (as duas vigas unidas na cumeeira, no nosso caso de exemplo, figura 41) procede-se às necessárias ligações. Esta fase poderia ser executada depois dos pilares erguidos, mas deste modo pode-se efectuar uma primeira apreciação de compatibilidade das ligações entre as vigas e os pilares ainda no solo.

Figura 41 – Caso de Estudo – Fase 2 - Montagem das componentes que são erguidas em blocos (vigas de cobertura com união prévia no solo)

MONTAGEM - Fase 3 – Elevação e fixação provisória dos pilares nos chumbadouros São erguidos os pilares, posicionados e fixados, com apertos provisórios, nos chumbadouros, conforme figura 42 (a betonagem já teve lugar atempadamente, tendo o betão o endurecimento e a resistência apropriada). MONTAGEM - Fase 4 – Elevação e fixação provisória das vigas nos pilares Nesta fase erguem-se as vigas, já unidas entre si, pela zona das extremidades, mas com um cabo finco na cumeeira para evitar oscilações. São colocados os parafusos e dados apertos até 75% do momento final (figura 43).


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MONTAGEM - Fase 5 – Verificação de cotas com apertos iterativos até ao momento final Com a estrutura montada verificam-se as cotas, procedendo-se a acertos se necessário. Simultaneamente

vão-se

apertando

as

ligações até se atingir os 100% de momento. De notar nesta e em todas as fases anteriores a cesta elevatória albergada os oficiais serralheiros nas orações de colocação de componentes e aparafusassem. MONTAGEM - Fase 6 – Injecção de Fase 3

argamassa de assentamento e calço de base de pilar Procede-se à injecção de argamassa de

Pilar HEA600

assentamento para calçamento da chapa de base de pilar, sendo que esta se encontrava apoiada em porcas de nivelamento, que permanecem embebidas nesta argamassa espacial. Em caso devidamente

do

pórtico

se

estabilizado,

Chumbadouros (previamente colocados

encontrar

por negativo de chapa de base de pilar)

tornando-se

dispensáveis quaisquer apoios exteriores a

Fundação (pegão)

si, procede-se à remoção dos elementos de estabilização provisórios (escoramentos e/ou tirantes). Figura 42 – Caso de Estudo – Fase 3 - Elevação e fixação provisória dos pilares nos chumbadouros

MONTAGEM - Fase 6 – Verificação final das ligações e remates de pintura Nesta fase, um serralheiro irá proceder à verificação de todas as ligações (incluindo as pré-esforçadas, efectuando a verificação final aos momentos de aperto), enquanto outro o segue para realizar os últimos retoques de pintura na estrutura.


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Tabela 34 - Caso de Estudo – Meios humanos para montagem do pórtico Descrição

Número de elementos

Custo unitário (€/dia)

Custo total (€/dia)

Encarregado geral Montadores/soldadores

1 6

200 150

200 900

Total

1100

Tabela 34 - Caso de Estudo – Meios mecânicos para montagem do pórtico Descrição

Número de elementos

Custo unitário (€/dia)

Custo total (€/dia)

Grua móvel

1

350

350

Cesto elevatório

1

100

100

Total

450

Como é óbvio no custo da montagem tem de se contabilizar os meios humanos e os meios mecânicos, pelo que o custo de montagem de um pórtico com 9210 kg é de 1550€, sendo o trabalho realizado num dia útil.

Pilar HEA600

Chumbadouros (previamente colocados por negativo de chapa de base de pilar)

Fundação (pegão)

Figura 43 – Caso de Estudo – Fase 4 - Elevação e fixação provisória das vigas nos pilares


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A.3.5 – Inspecção e Manutenção (exploração) Introduz-se aqui este subcapítulo de forma extremamente breve e meramente informativa. A abordagem à manutenção dos edifícios evidenciou a necessidade da consciencialização, por parte de projectistas e construtores, de que o edifício não é somente constituído pela fase de produção, mas, principalmente, pela fase de uso. Enquanto a fase de produção engloba, de modo geral, as actividades técnicas de planeamento, projecto e execução, a fase de uso engloba as actividades de operação e manutenção. Os custos de manutenção dividem-se em fixos e periódicos. Os custos chamados fixos são aqueles relacionados com os componentes e equipamentos da edificação cuja frequência de serviços de manutenção é alta – mensal por exemplo (Contratos de Manutenção) – e periódicos, aqueles relacionados com componentes cujo desgaste é lento, como danos das superfícies de fachadas e pinturas. Manutenção periódica e programada Quanto mais eficientes forem as manutenções periódicas e programadas menores serão as proporções de recursos empenhados em processos correctivos. Estes podem ainda ser reduzidos ou minimizados através de vistorias e inspecções constantes, que permitam perceber a aproximação de uma situação de emergência antes que ela se instale. Durante a inspecção, deve ser dada uma atenção especial à alteração da cor ou desgaste do revestimento de acabamento, fissuras e deformação excessiva dos elementos. Estes factores representam um comportamento anormal da estrutura e deverão ser corrigidos. O planeamento deve, portanto, prever recursos adequados para atendimento destes serviços, além de cuidadosamente desenvolver planos de contingência para o enfrentar de situações de emergências. Manutenção excepcional Este é o conceito “consertar quando parte”, devendo ser a primeira regra a ser eliminada. Na verdade, se a atitude é a de corrigir o conceito não chega a ser o de manutenção. Este tipo de reparação é usado quando acontece algo que não era esperado, uma degradação precoce da estrutura ou materiais, uso indevido, acidente, alteração do uso, etc. Uma das mais frequentes manutenções que se faz é devido à degradação precoce das estruturas ou dos elementos de protecção, devido ao efeito da corrosão. 135 http://slide pdf.c om/re a de r/full/mc i-exe c uc a o-de -e str utura s-meta lic a s

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Para combater esta corrosão deve-se, logo desde a fase de projecto, ter em mente a presença deste tipo de problema, de modo a ser tomado em consideração pelos projectistas. Estes deverão decidir pelos tratamentos e protecções estruturais mais indicados, consoante o meio ao qual irão estar sujeitas as peças estruturais. Também se deve ter em consideração as boas práticas de execução dos elementos, de forma a reduzir ao máximo possíveis pontos de corrosão. Nos dias de hoje temos muitos tratamentos e revestimentos metálicos possíveis a aplicar nas estruturas metálicas, de forma a prevenir cenários como os da corrosão. Claro, que dependendo um pouco das condições financeiras de cada um, e das necessidades que o meio requer, pode-se optar pelo método mais adequado. Reparações Devem-se reparar estruturas metálicas danificadas ou deterioradas, de acordo com desenhos, fichas de trabalho ou esquemas de montagem, utilizando ferramentas adequadas e recorrendo, sempre que necessário, a equipamentos de elevação e transporte: 

1. Desmontar ou cortar os elementos a reparar ou a substituir;



2. Reparar ou substituir os elementos desmontados ou cortados, em função do seu grau de danificação ou deterioração, respeitando as suas dimensões, tolerâncias, formas, materiais e outras especificações técnicas;



3. Montar os elementos na estrutura metálica, utilizando parafusos, rebites ou processos simples de soldadura e efectuando, se necessário, ajustamentos.


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Anexo 4 - Tecnologias e medidas de prevenção aplicadas à operação de decapagem [11] A decapagem efectuada tem como finalidade preparar os componentes metálicos e a superfície para a pintura, sendo uma das maiores geradoras de resíduos. As maiorias das decapagens são físicas, apesar de existirem algumas decapagens químicas, nomeadamente na preparação e tratamento de componentes, tubagens e tanques. As tecnologias e medidas aplicadas à decapagem, tem como objectivo principal diminuir o volume de resíduos, passando pela substituição do abrasivo utilizado por abrasivos com maiores possibilidades de reutilização. Substituição de uma decapagem em meio aquoso por uma decapagem a seco com granalha Regra geral, em termos ambientais, uma decapagem a seco apresenta vantagens em relação a uma decapagem em meio aquoso, uma vez que os resíduos retirados das superfícies metálicas se encontram na fase sólida, podendo as poeiras produzidas ser aspiradas através de um sistema adequado e facilmente recuperadas para serem eliminadas com reutilização da granalha. Na decapagem por via húmida, os resíduos líquidos encontram-se mais dispersos e diluídos, constituindo volumes por vezes elevados e com características bastante agressivas, uma vez que se trata de operações em que se utilizam ácidos ou bases fortes. É necessário ter em conta no entanto que o tratamento mecânico pode criar descontinuidades na superfície das peças, fazendo com que nem todas as operações de decapagem química possam ser substituídas por processos mecânicos. Substituição da areia utilizada na decapagem por outros abrasivos de menor impacto ambiental Tradicionalmente, a areia era o abrasivo utilizado na decapagem, mas devido aos problemas ambientais e de saúde dos trabalhadores, tem vindo a ser substituída por outro tipo de abrasivo - a granalha. A escolha do tipo de granalha, deve passar não só pelo seu custo, mas principalmente pela possibilidade de reutilização; diminuindo-se assim o volume de resíduo gerado e os custos inerentes à sua deposição. Por vezes é economicamente mais viável, consumir um tipo de granalha inicialmente mais cara, mas com possibilidade de reutilização sistemática, tornando o processo mais económico ao longo do tempo, do que o consumo de granalha mais barata, mas que só pode ser utilizada uma vez. De seguida, apresenta-se alguns tipos de granalha possíveis de serem utilizados no sector. 137 http://slide pdf.c om/re a de r/full/mc i-exe c uc a o-de -e str utura s-meta lic a s

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Granalha de escória de cobre A escória de cobre é um subproduto da indústria do cobre. Actualmente devido ao ser baixo custo e eficiência em retirar a tinta velha, tem sido o tipo de granalha utilizado em substituição da areia. Esta granalha mineral, tem a possibilidade de ser reutilizada no máximo duas vezes, deixando depois disso de ser eficiente devido à pequena dimensão das partículas. Granalha de aço A granalha de aço é um abrasivo muito eficiente na preparação estrutural de chapa metálica, conferindo-lhe uma certa rugosidade, a qual possibilita uma boa aderência da tinta. Em termos do tratamento da estrutura do casco para uma nova pintura, é um excelente agente decapante da tinta envelhecida. Além disso a utilização da granalha de aço, tem a vantagem relativamente aos outros agentes decapantes de ser facilmente regenerada, podendo ser utilizada diversas vezes, sem perder as suas características. A recuperação da granalha pode ser efectuada por simples crivagem ou utilizando tecnologias mais avançadas como a ciclonagem. Consegue-se deste modo, retirar a maioria dos finos, partículas de ferrugem, calamina e restos de tinta. A utilização da granalha de aço tem como desvantagem, o facto do investimento inicial (custo da granalha e do sistema de recuperação) ser superior ao da areia e da escória de cobre. No entanto ao fim de algum tempo esse investimento é recuperado. Nas empresas nacionais o uso de granalha é restrito à decapagem em cabine. Granalha de plástico A decapagem com granalha de plástico é outro processo mecânico de retirar a tinta quando é necessária uma repintura, em alternativa à decapagem com areia. Este processo utiliza partículas angulares de plástico, podendo ser plástico termoendurecível ou termoplástico. Existem abrasivos de plástico de vários tamanhos e várias durezas, sendo a sua escolha dependente do tipo de material a tratar. A sua utilização é particularmente eficiente para retirar tinta envelhecida de superfícies frágeis, como o alumínio, zinco e fibra de vidro, sendo a decapagem efectuada a uma pressão ( ≤40 psi), muito menor do que na decapagem com granalha de aço. Outra das vantagens é a possibilidade de reutilizar cerca de 10-12 vezes, antes de se tornar pequena demais para remover eficientemente a tinta. Deste modo, diminui-se o volume de resíduos e consequentemente o custo de deposição. 138 http://slide pdf.c om/re a de r/full/mc i-exe c uc a o-de -e str utura s-meta lic a s

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No entanto, tem a desvantagem de poder não ser tão eficiente na remoção da corrosão. A recuperação da granalha efectua-se por ciclonagem, para retirar os finos, e por passagem num separador magnético. Utilização de granalha seca e calibrada A granalha antes de ser utilizada na decapagem necessita de ser seca num forno, gastando-se energia e perdendo-se granalha por formação de finos durante a secagem. A alternativa é comprar granalha ensacada e calibrada (mais cara), e guarda-lha ao abrigo das condições atmosféricas (chuva e vento). Esta medida já foi implementada em Portugal com vantagens. O custo da granalha é de 4 contos a tonelada, sendo o preço da granalha seca e calibrada de 11 contos/t. Apesar da granalha seca e calibrada ser mais cara, o investimento a longo prazo compensa, poupandose por eliminação da operação de secagem em termos energéticos (cerca de 230$00 por tonelada de granalha), de pessoal e de consumo de granalha nova. A adopção desta medida tem como vantagens: 

Evitar a operação de secagem, que origina a perda de cerca de 20% de granalha, por

formação de finos;  Evitar os custos energéticos e de mão-de-obra associados à operação de secagem; 

Apresentar melhor rendimento nas operações de decapagem;



Minimizar o consumo de granalha.

Substituição de uma decapagem com granalha por uma decapagem com jacto de água Sistemas de decapagem com jacto de água a média e alta pressão podem ser utilizados para remover tinta envelhecida. A pressão utilizada pode variar entre 3 000 e 15 000 psi, no caso do jacto de água a média pressão, atingindo 55 000 psi nas operações a alta pressão. A decapagem com jacto de água a média pressão necessita para aumentar a sua eficiência da adição de um abrasivo (por exemplo, bicarbonato de sódio), enquanto o sistema a alta pressão utiliza um jacto de água pura. Após a decapagem, a água residual é recolhida, sendo tratada através de um sistema de filtros para remoção de resíduos de tinta. Posteriormente, a água passa por um tanque de coalescência para 139 http://slide pdf.c om/re a de r/full/mc i-exe c uc a o-de -e str utura s-meta lic a s

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remoção de óleos e gorduras e por um sistema de desionização (para retirar iões lixiviados). Após este tratamento a água pode ser reutilizada. A aplicação desta tecnologia, tem como vantagens: 

Redução de resíduos na ordem dos 90%;



A lavagem do casco torna-se dispensável;



Redução nos custos de matérias-primas.

As desvantagens da implementação desta tecnologia são: 

Elevado capital inicial;



Remoção parcial da corrosão;

  

Necessidade de operadores especializados; A velocidade de decapagem está condicionada pelo tipo de tinta e espessura da pintura; Necessita de pintura em superfícies húmidas e por vezes corroídas, sendo necessário uma tinta que iniba a progressão da corrosão.

A decapagem com jacto de água, apesar do seu elevado custo inicial, já se encontra implementada numa empresa nacional. Utilização de resíduos de granalha noutras indústrias A granalha é considerada um inerte, sendo possível a sua incorporação em coberturas de aterros urbanos e no material de pavimentação de estradas, após se efectuarem testes de lixiviação. Outra das possibilidades de reaproveitamento dos resíduos de granalha é a sua incorporação na carga do forno das cimenteiras para aproveitamento do ferro.


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Anexo 5 - Tecnologia de materiais Tabela 35 – Propriedades mecânicas e físicas de diversos metais para engenharia [19]

Tabela 36 – Propriedades mecânicas e físicas de diversos não-metais [19]


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Tabela 37 – Outras propriedades mecânicas e físicas de diversos não-metais [19]


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MCI - Execucao de Estruturas Metalicas

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