segunda-feira, 30 de março de 2009

Fundações

A partir desta edição, mostraremos, como construir uma casa em steel frame. O steel frame é um sistema construtivo racional constituído de perfis leves de aço galvanizado, que formam paredes estruturais e não-estruturais depois de receber os painéis de fechamento. Por ser um processo industrializado de construção, permite executar a obra com grande rapidez, a seco e sem desperdícios. Como se observa na figura 1, esse sistema é formado por painéis que possuem perfis metálicos (montantes, guias, cantoneiras, chapas e fitas metálicas), formando uma espécie de esqueleto que se torna a estrutura da edificação.
Como se vê, uma grande vantagem do sistema é gerar uma estrutura leve e, conseqüentemente, as fundações podem ser, de maneira geral, simples. Por ser constituído de painéis, admite-se que a transmissão da ação da estrutura à fundação se dá uniformemente, ao longo de toda sua extensão. Fundações mais utilizadasAs soluções mais empregadas para fundações de construções em steel frame são o radier, sapatas corridas e vigas baldrame. Como qualquer fundação, requer uma boa impermeabilização a fim de se evitarem infiltrações e umidade.Por ser um sistema autoportante, a fundação deve estar perfeitamente nivelada e em esquadro, permitindo a correta transmissão das ações da estrutura. O sistema steel frame possui pouca maleabilidade para ajustes na obra e, portanto, não deve sofrer nenhuma interferência decorrente de desvios da fundação. Eventuais paredes fora de esquadro deverão ter as devidas soluções previstas na etapa de concepção do projeto.
Radier: O radier é um tipo de fundação rasa, constituída de uma laje em concreto armado com cota bem próxima da superfície do terreno, na qual toda estrutura se apóia. Geralmente, é dimensionado com base no modelo de placa sobre base elástica, seguindo a hipótese de Winckler. Neste caso, o solo é visto como um meio elástico formando infinitas molas que agem sob o inferior da placa, gerando uma reação proporcional ao deslocamento. Estruturalmente, o radier pode ser liso (como uma laje com espessura constante e sem nenhuma viga enrijecedora) ou formado por lajes com vigas de bordas e internas, para aumentar sua rigidez. A escolha de um ou outro esquema depende da resistência do solo, das cargas atuantes sobre o radier e da intensidade e aplicação das ações da estrutura. Na figura 3, temos um exemplo de radier sem vigas enrijecedoras e na figura 4, com vigas enrijecedoras.









A experiência e a literatura recomendam radier apenas quando a soma das áreas das sapatas é grande em relação à projeção da edificação. Porém, no caso de edificações residenciais, cujas cargas são relativamente baixas, a opção pelo radier para a fundação passa a ser interessante, principalmente se houver repetição, como é o caso de conjuntos habitacionais com edificações-tipo. Quando bem-executado e nivelado, prescinde de contrapiso, podendo receber diretamente o revestimento.O radier deve possuir certo desnível em seu contorno para que o painel fique protegido da umidade. A calçada deve ser executada de forma que permita o escoamento das águas pluviais, recomendando-se uma inclinação em torno de 5%. A distância do contrapiso ao solo, conforme recomenda a boa norma, deve ser de pelo menos 15 cm, para evitar a penetração de umidade (figura 5).A execução do radier permite locar as furações para instalações hidráulicas, sanitárias, elétricas e de telefonia. Essas locações devem ser precisas em relação às posições e diâmetro dos furos, para que não ocorram transtornos na montagem dos painéis, nas colocações das tubulações e dos acessórios e nos serviços subseqüentes. Os ajustes tornam-se muito difíceis se houver grande desalinhamento.





Observa-se, na figura 6, que as instalações executadas no radier encontram-se embutidas no painel. A figura 7 mostra a tubulação em local diferente do previsto, necessitando ajustá-la para a posição correta dentro do painel.O radier mostra-se mais competitivo quando a edificação possui um só nível e todos os painéis referentes ao primeiro pavimento são assentados na mesma cota.Considerando-o como uma estrutura de concreto armado, o radier é interessante, pois demanda poucas fôrmas, principalmente de madeira, cuja participação no custo da estrutura convencional pode chegar a 20%.Se a altura para dimensionamento do radier demandar que parte dele fique enterrado, pode-se utilizar o solo como fôrma em suas faces, desde que possua resistência necessária.Para a execução do radier é necessária a limpeza da superfície do terreno ou até mesmo a retirada de uma camada superficial que pode prejudicar a transmissão da carga para o terreno. Em seguida, deve-se proceder a correta compactação do solo, para se obter uma boa camada de suporte.Sapata corrida A sapata corrida é um tipo de fundação rasa contínua que recebe as ações dos painéis e as transmite ao solo. Pode-se dizer que é uma viga de concreto armado de base alargada (aba), para melhor distribuir a ação oriunda do painel (ou parede) ao solo. É construída numa vala sobre um solo cuja resistência é condizente com a intensidade de carregamento a ela transmitida pela largura da aba da sapata. O solo do fundo da vala deve ser apiloado e um lastro de concreto magro geralmente é colocado. A sapata corrida pode ser classificada em rígida ou flexível, dependendo das dimensões das abas. O dimensionamento da armadura leva em consideração essa diferença, devido à variação distinta da tensão normal no solo. Na prática, adota-se geralmente a sapata rígida. A sapata corrida é interessante em solos com boa resistência a aproximadamente 60 cm da superfície.



Observa-se, na figura 6, que as instalações executadas no radier encontram-se embutidas no painel. A figura 7 mostra a tubulação em local diferente do previsto, necessitando ajustá-la para a posição correta dentro do painel.O radier mostra-se mais competitivo quando a edificação possui um só nível e todos os painéis referentes ao primeiro pavimento são assentados na mesma cota. Considerando-o como uma estrutura de concreto armado, o radier é interessante, pois demanda poucas fôrmas, principalmente de madeira, cuja participação no custo da estrutura convencional pode chegar a 20%.Se a altura para dimensionamento do radier demandar que parte dele fique enterrado, pode-se utilizar o solo como fôrma em suas faces, desde que possua resistência necessária. Para a execução do radier é necessária a limpeza da superfície do terreno ou até mesmo a retirada de uma camada superficial que pode prejudicar a transmissão da carga para o terreno. Em seguida, deve-se proceder a correta compactação do solo, para se obter uma boa camada de suporte.Sapata corrida A sapata corrida é um tipo de fundação rasa contínua que recebe as ações dos painéis e as transmite ao solo. Pode-se dizer que é uma viga de concreto armado de base alargada (aba), para melhor distribuir a ação oriunda do painel (ou parede) ao solo. É construída numa vala sobre um solo cuja resistência é condizente com a intensidade de carregamento a ela transmitida pela largura da aba da sapata. O solo do fundo da vala deve ser apiloado e um lastro de concreto magro geralmente é colocado. A sapata corrida pode ser classificada em rígida ou flexível, dependendo das dimensões das abas. O dimensionamento da armadura leva em consideração essa diferença, devido à variação distinta da tensão normal no solo. Na prática, adota-se geralmente a sapata rígida. A sapata corrida é interessante em solos com boa resistência a aproximadamente 60 cm da superfície.
O contrapiso pode ser constituído de concreto ou de uma estrutura com perfis galvanizados apoiados na sapata.
A configuração da sapata corrida, contudo, determina a necessidade de executar o contrapiso de maneira independente. Nesse caso, pode-se fazer economia caso não haja necessidade de armadura, o que já ocorre na adoção do radier. As figuras 8 e 9 mostram a execução do contrapiso junto às fundações.



Viga baldrame:

A viga baldrame é uma estrutura que se apóia em blocos de fundação geralmente sobre estacas. Em residências, as estacas são geralmente brocas executadas de maneira tradicional. A opção por viga baldrame, em conjunto com os blocos de fundação, se dá quando a resistência do solo só é encontrada em profundidades maiores.


A viga baldrame permanece com a condição de possuir continuidade para o apoio dos painéis (paredes) como nos casos citados anteriormente. Estruturalmente, a viga baldrame pode ser considerada uma viga, por vezes contínua, que se apóia nos blocos com a ação de seu peso próprio e das cargas dos painéis. Pode-se dimensioná-la também como viga sobre base elástica, obtendo-se certa economia na armadura.


Qualquer que seja a opção especificada para a fundação de construções em steel frame, deve-se verificar o deslocamento de translação e rotação da estrutura pela ação do vento. Para que esses efeitos sejam impedidos, a fixação da estrutura deve ser executada de maneira que fique coerentemente ancorada à fundação.A translação é uma ação decorrente de um deslocamento lateral da estrutura que, supostamente fixa à base, desloca sua parte superior de maneira excessiva, além dos limites exigidos técnica e construtivamente. O tombamento é um deslocamento semelhante a uma rotação da estrutura que, pela ancoragem imperfeita, sob a ação do vento, pode criar a tendência de rotacionar a estrutura e desprendê-la da base. Para que o conjunto estrutura- fundação interaja de maneira a não causar esses deslocamentos, a ancoragem da estrutura deve ser bem dimensionada e executada. A ancoragem é a maneira construtiva que a estrutura deve se prender à fundação e permitir que a transmissão dos esforços impeça qualquer deslocamento indesejável. Pode-se fazer a ancoragem química com uma barra roscada colada à fundação em orifício executado após o concreto da fundação adquirir a resistência especificada. A colagem é feita geralmente com resina epoxídica, que permite uma ponte de aderência entre a barra e a fundação. A estrutura da edificação, então, é fixada à fundação com uma barra rosqueada através de uma peça de aço que se ajusta à guia do montante (um dos perfis verticais do "esqueleto" da estrutura) e aparafusada. O montante geralmente é de perfil duplo, conforme mostra a figura 10.



Outra forma de fixar a estrutura é utilizar uma fita metálica chumbada à fundação, para desenvolver a ancoragem. Nesse caso, a fita metálica - que nada mais é que uma fita de aço galvanizada, com dobras para aumentar a capacidade aderente - é chumbada à fundação para a fixação em conjunto com o montante. O montante geralmente também é de perfil duplo, como na figura 11.A ancoragem tipo "J" é executada com um chumbador (fixado à fundação), que se prende por parafuso a um pedaço de perfil e se fixa à guia. Essa, por sua vez, fixa os montantes, conforme mostra a figura 12.Outra forma de ancorar a estrutura é utilizar "parabolts". Trata-se de um chumbador de expansão com torque radial e uniforme. Perfura-se a fundação e fixa-se a guia com "parabolts" aparafusados.Todos os tipos de ancoragem requerem uma guia. Trata-se de um perfil estrutural na posição horizontal e nele são presos os montantes ou chamados perfis verticais.A ancoragem também pode ser provisória, um processo utilizado na montagem da estrutura, onde os painéis são fixados com pistola a pólvora, como mostra a figura 13.







Considerações finais: Todos esses sistemas de ancoragem são projetados de forma a racionalizar a execução e montagem da estrutura, dentro de critérios rígidos de qualidade. A fundação deve, portanto, adequar-se a esse nível de sofisticação, caso contrário o processo poderá ter gargalos. A concepção construtiva de uma edificação em steel frame, tal como um produto acabado, deve seguir padrões que, se bem observados, levarão a um nível ótimo a relação custo-benefício, justificando-se como sistema industrializado

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