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Estruturas mistas de concreto e aço: soluções híbridas
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Solução híbrida

08:00 04 junho in Matérias, Site
Diversas vantagens estão presentes nas estruturas mistas de concreto e aço, dentre elas economia, praticidade e eficácia
estruturas mistas de concreto e aço

Por Dellana Wolney

As estruturas mistas de concreto e aço já possuem uma história solidificada dentro da engenharia civil, com mais de um século de utilização. O método se baseia na concentração dos elementos híbridos aço-concreto, cuja combinação tem como finalidade aproveitar as vantagens de cada material, tanto em termos estruturais como construtivos.

O sistema misto, em que o perfil de aço trabalha juntamente com o concreto, pode formar pilares mistos, vigas mistas, lajes mistas e até mesmo ligações mistas. De acordo com o diretor e consultor-técnico da empresa CODEME, Roberval José Pimenta, a interação entre o concreto e o perfil de aço pode se dar por meios mecânicos (conectores, mossas, ressaltos etc.) ou por atrito. Uma estrutura mista é formada por um conjunto de sistemas mistos e os pilares mistos, por exemplo, consistem em um perfil de aço, I ou H, total ou parcialmente envolvido por concreto, ou um tubo de aço, circular ou retangular, preenchido com concreto.

“As vigas mistas são constituídas por um perfil de aço que suporta uma laje de concreto, apoiada em sua mesa superior e a ela ligada por meio de conectores. Já as lajes mistas são aquelas em que uma fôrma de aço (steel deck) é incorporada ao sistema de sustentação das cargas, funcionando, antes do endurecimento do concreto, como suporte para as ações permanentes e variáveis de construção e, depois do endurecimento, como parte ou toda a armadura de tração da laje. Finalmente, uma ligação é denominada mista quando a laje de concreto participa da transmissão de momento fletor de uma viga mista para um pilar ou outra viga mista no vão adjacente”, explica.

Sua definição também pode ser encontrada claramente na atual NBR 8.800 da ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) – “Projeto de Estruturas de Aço e Estruturas Mistas de Aço e Concreto de Edifícios” (NBR 8.800) que descreve que ambos os materiais trabalham solidariamente entre si, sem que haja deslocamento relativo expressivo entre eles, comportando-se basicamente como um só material.

Aplicação

As estruturas de aço e de concreto vêm sendo intensivamente utilizadas no mundo há cerca de 170 e 120 anos, respectivamente. A partir da década de 1960 passaram a ser mais utilizados, com o desenvolvimento de métodos e disposições construtivas que garantem o funcionamento conjunto desses dois materiais, ampliando de forma considerável as opções de projeto e construção.

Os sistemas mistos são em geral  empregados na construção de edifícios e pontes, e raramente em galpões. “Normalmente, edifícios cuja estrutura seja construída com aço, pode-se afirmar que, em sua quase totalidade, as vigas são projetadas e executadas como vigas mistas”, afirma Roberval José Pimenta.

Ele ainda esclarece que a utilização de sistemas mistos amplia consideravelmente a gama de soluções em concreto armado e em aço. Para exemplificar, nos pilares mistos, a contribuição do aço na resistência pode chegar a 90%, com a possibilidade de uso de diferentes perfis de aço estrutural, bem como diferentes disposições construtivas, comparando-se com as estruturas de concreto armado, em que essa contribuição normalmente não chega a 40%.

Outro exemplo é o das vigas mistas, em que os perfis metálicos de alma cheia podem ser interligados a uma laje apoiada sobre eles, aumentando consideravelmente sua resistência e rigidez. Também nesse caso, diferentes tipos de perfis de aço e estrutural podem ser usados. Com a utilização de ligações mistas, aproveitam-se as armaduras já existentes na laje, por exemplo, para controle de fissuração, alterando, se for o caso, a quantidade e o comprimento das barras. Nas lajes mistas, com o uso das fôrmas que são incorporadas ao sistema, a etapa de desfôrma é dispensada e a quantidade de armadura é reduzida.

Vantagens

Além da variedade de opções disponíveis e da possibilidade de obtenção de benefícios arquitetônicos e econômicos, Roberval José Pimenta ressalta que os sistemas mistos apresentam inúmeras vantagens em relação às estruturas de concreto armado, tais como: possibilidade de dispensa de fôrmas e escoramentos; redução do prazo de execução da obra; redução do peso próprio e do volume da estrutura, com consequente redução dos custos de fundação; aumento da precisão dimensional da construção em relação às estruturas de aço: redução considerável do consumo de aço estrutural; redução das proteções contra incêndio e corrosão; aumento da rigidez da estrutura.

Já a principal limitação das estruturas mistas de aço e concreto é a falta de cultura de uso eo pouco conhecimento construtivo e as principais diferenças, comparando-se às estruturas de concreto é que as de concreto armado ou protendido são executadas a partir de uma fôrma, normalmente de madeira, dentro da qual (ou sobre ela) a armadura é posicionada para, em seguida, proceder-se à concretagem do elemento, que pode ser um pilar, uma viga ou uma laje, por exemplo. No caso de uma estrutura mista, exceto nos casos de pilares mistos totalmente revestidos, a fôrma de madeira é substituída por um perfil de aço, que passa a trabalhar em conjunto com o concreto armado.

Para que a estrutura híbrida seja construída, o procedimento é similar à execução deestruturas de aço. Enquanto são realizadas as obras de terraplenagem e fundação da edificação (por exemplo, estacas, blocos e cintas), a estrutura básica de aço é produzida na fábrica de estruturas, onde os perfis e as chapas de aço recebem furação, corte, solda, contra-flecha e, finalmente, acabamento e pintura (caso exista). De acordo com o cronograma acertado com o cliente, a estrutura é transportada para o canteiro de obras.

Os perfis de aço são então montados numa sequência previamente acertada com as demais disciplinas envolvidas no projeto, visando à máxima eficiência de tempo e custo e permitindo a execução de várias etapas simultâneas. Enquanto na parte superior da edificação é montada a estrutura básica de aço, nas partes intermediárias é montado o steel deck e, nas partes inferiores, é realizada a concretagem das lajes e dos pilares mistos, seguida das demais etapas da obra (proteção contra fogo, alvenarias, revestimentos, instalações etc.).

O diretor e consultor-técnico da empresa CODEME, Roberval José Pimentafinaliza declarando que o principal desafio da etapa de projetos é a obtenção de uma coordenação adequada entre as disciplinas envolvidas na construção, dada a falta de conhecimento desse sistema construtivo por parte dos demais projetistas e profissionais.

Demolir para inovar

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