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ANÁLISE EXIGENCIAL COMPARADA DE SOLUÇÕES DE COBERTURAS LEVES

DE ARMAZÉNS E EDIFÍCIOS INDUSTRIAIS

ANTÓNIO LUÍS FONSECA CARREIRO

Dissertação submetida para satisfação parcial dos requisitos do grau de

MESTRE EM ENGENHARIA CIVIL — ESPECIALIZAÇÃO EM CONSTRUÇÕES

Orientador: Professor Doutor Hipólito José Campos de Sousa

JULHO DE 2011

MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA CIVIL 2009/2010

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

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As opiniões e informações incluídas neste documento representam unicamente o ponto de vista do respectivo Autor, não podendo o Editor aceitar qualquer responsabilidade legal ou outra em relação a erros ou omissões que possam existir.

Este documento foi produzido a partir de versão electrónica fornecida pelo respectivo Autor.

Análise exigencial comparada de soluções de coberturas leves de armazéns e edifícios industriais

Aos meus Pais, Irmã e à Inês

O futuro pertence àqueles que acreditam na beleza dos seus sonhos

Eleanor Roosevelt


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AGRADECIMENTOS

Ao longo deste trabalho foram diversas as pessoas que directa ou indirectamente contribuíram para que este se tornasse possível. Desta forma quero que fique aqui registado o meu mais sincero agradecimento, particularmente:

− Ao Professor Hipólito Sousa, pelo modo cativante com que me transmitiu os seus conhecimentos, pela sua constante disponibilidade, aconselhamento, pelo apoio demonstrado, e pela indicação de inúmeros meios que me facultou.

− Ao grupo de Engenheiros da Martifer Inox, em especial à Engª Luísa Cruz pela consideração e esforço demonstrado, contribuindo para que os dados introduzidos neste estudo fossem o mais aproximados possível com a realidade.

− Aos meus amigos em geral, especialmente aos do ISEP, pela preocupação e disponibilidade demonstrada ao longo da realização deste trabalho.

− Ao Costa e ao Pedro pela amizade, pelo companheirismo e espírito de equipa que desde o ingresso na FEUP até ao último dia de conclusão deste trabalho sempre demonstraram.

− Aos meus Pais e Irmã, pela constante motivação, pelas palavras de conforto e pelo constante empenho na minha formação pessoal e profissional. Essencialmente pelo exemplo de vida que representam para mim e pela forma como sempre me apoiaram em todas as situações e barreiras da vida.

− À Inês, pela ajuda incansável, pela dedicação, por todo tempo dispensado e compreensão nos momentos de maior tensão. Essencialmente por a cada dia demonstrar ser uma pessoa fantástica, brilhante e uma companheira para a vida.


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RESUMO

O presente trabalho tem por objectivo o estudo de edifícios industriais e armazéns, particularmente as soluções de coberturas leves. Pretende-se aprofundar, adoptando uma perspectiva exigencial, o conhecimento dos aspectos mais condicionantes do comportamento das coberturas deste tipo de edifícios.

No que concerne aos sistemas estruturais, descreve-se de uma forma geral os aspectos de carácter geométrico e o tipo de soluções. Dá-se maior destaque a soluções de pórticos planos metálicos, treliçados ou de alma cheia, mas também se discutem outras soluções como a madeira lamelada colada, betão pré-fabricado ou estruturas mistas aço-betão.

No que diz respeito às soluções de revestimento, das coberturas são abordadas aquelas que melhor se adequam aos edifícios de configuração industrial, nomeadamente as chapas metálicas, o naturocimento, painéis sandwich, entre outras.

Além dos aspectos estruturais e de revestimento, analisa-se também aspectos que embora não parecendo, de igual forma são importantes, tais como os processos de drenagem, de ventilação e os sistemas de iluminação correntes.

Para além da exposição de soluções serão referenciadas todas as exigências funcionais aplicáveis ao tema e que deverão ser cumpridas.

Por último aplica-se esta avaliação a um caso de estudo prático.

Existem diversos aspectos a levar em conta na definição dos edifícios de configuração industrial, contudo a informação existente é por vezes dispersa, comercial, e nem sempre faz referência concreta e sequencial às soluções vigentes.

Este estudo pretende então colmatar algumas dessas lacunas e contribuir para uma visão mais integrada das soluções de cobertura como um sistema relacional entre estrutura e revestimentos, numa perspectiva exigencial.

PALAVRAS -CHAVE: exigências funcionais, sistemas estruturais de coberturas, sistemas de revestimento de coberturas, edifícios industriais, análise custo-beneficio.


v

ABSTRACT

The aim of this study is the analysis of industrial and storage buildings, with focus on the light cover options. The intention is to deepen, from a requirement perspective, the knowledge of the most relevant aspects of the behavior of these type of buildings covers systems.

In what structural systems are concerned, it is made a general description of the geometric nature features and the type of solutions. More attention is granted to metallic flat portal solutions, of truss or of steal profile, as well as other options are approached such as glued laminated wood, prefabricate concrete or mixed structures of steel-concrete.

With regard to coating options, it is considered the ones that better adequate to buildings of industrial configuration, which include metallic plates, the natural cement, sandwich panels, amongst others.

Besides of the structural and coating options, other issues are studied, which might not even look but are the same way important, such as the characterization of the drainage processes, ventilation and the continuing lighting systems.

Further to the exposition of solutions, it will be referred other functional demands applicable to the theme and which shall be observed.

Finally this evaluation is applied to the case study.

There are several processes to consider for buildings of industrial configuration, however the existing information is somehow disperse, commercial as not always accurate and sequential with regard to the current existing options.

This study intends to suppress some of such lacunas and contribute to vision of the cover options as a relational system between structure and coating, from a requirement perspective.

KEYWORDS: functional demands, structural cover systems, coating cover systems, industrial buildings, cost-benefit analysis.

Análise Exigencial Comparada de Soluções de Coberturas Leves de Armazéns e Edifícios Industriais

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ÍNDICE GERAL

AGRADECIMENTOS ................................................................................................................................... i

RESUMO ................................................................................................................................. iii

ABSTRACT ............................................................................................................................................... v

1. INTRODUÇÃO .................................................................................................................... 1

1.1. CONTEXTUALIZAÇÃO DO TEMA E CONSIDERAÇÕES PRELIMINARES ............................................. 1

1.2. OBJECTIVOS ..................................................................................................................................... 2

1.3. ESTRUTURAÇÃO DE CONTEÚDOS ................................................................................................... 3

2.PRINCIPAIS EXIGÊNCIAS DE DESEMPENHO DE COBERTURAS LEVES DE ARMAZÉNS E EDIFÍCIOS INDUSTRIAIS ............................................................................................................................. 4

2.1. INTRODUÇÃO .................................................................................................................................... 4

2.2. DIRECTIVA COMUNITÁRIA DOS PRODUTOS DA CONSTRUÇÃO E MARCAÇÃO CE ....................... 4

2.3. EXIGÊNCIAS FUNCIONAIS DE COBERTURAS – CARACTERÍSTICAS DE AVALIAÇÃO DE

COBERTURAS INDUSTRIAIS .................................................................................................................... 6

2.3.1. EXIGÊNCIAS DE SEGURANÇA ............................................................................................................. 7

2.3.1.1. Acção do vento ............................................................................................................................ 7

2.3.1.2. Risco de incêndio / Reacção ao fogo .......................................................................................... 8

2.3.1.3. Saúde dos ocupantes .................................................................................................................. 9

2.3.2. EXIGÊNCIAS DE APTIDÃO AO USO ...................................................................................................... 9

2.3.2.1. Estanquidade à água .................................................................................................................. 9

2.3.2.2. Estanquidade aos materiais em suspensão no ar .................................................................... 10

2.3.2.3. Susceptibilidade de condensações ........................................................................................... 10

2.3.2.4. Aspecto visual ........................................................................................................................... 10

2.3.2.5. Conservação da resistência mecânica ..................................................................................... 10

2.3.2.6. Isolamento térmico .................................................................................................................... 10

2.3.2.7. Isolamento sonoro e conforto acústico ..................................................................................... 11

2.3.3. EXIGÊNCIAS RELATIVAS À CONSERVAÇÃO DAS CARACTERÍSTICAS .................................................... 12

2.3.3.1. Efeitos dos agentes do meio ambiente ..................................................................................... 12

2.3.3.2. Comportamento ao gelo-degelo ................................................................................................ 12


viii

2.3.3.3. Permeabilidade ao ar ............................................................................................................... 13

2.3.3.4. Comportamento mecânico ....................................................................................................... 13

2.3.3.5. Compatibilidade de materiais ................................................................................................... 13

2.3.3.6. Acções biológicas e de animais ............................................................................................... 13

2.3.3.7. Efeitos de movimentos do suporte ........................................................................................... 13

2.3.3.8. Cargas de serviço ..................................................................................................................... 13

2.3.3.9. Circulação de pessoas ............................................................................................................. 13

2.3.3.10. Exigências geométricas, estabilidade dimensional, uniformidade do aspecto, iluminação e conforto visual ........................................................................................................................................ 13

2.3.4. EXIGÊNCIAS RELATIVAS À MANUTENÇÃO ......................................................................................... 14

2.4. CRITÉRIOS DE SELECÇÃO DE SOLUÇÃO ESTRUTURAL .............................................................. 15

2.5. DIMENSIONAMENTO ESTRUTURAL DE COBERTURAS DE GRANDES VÃOS ............................... 15

2.5.1. ACÇÕES ........................................................................................................................................ 16

2.5.1.1. Acções permanentes ................................................................................................................ 16

2.5.1.2. Sobrecarga ............................................................................................................................... 16

2.5.1.3. Acção do vento ......................................................................................................................... 17

2.5.1.4. Acção da temperatura .............................................................................................................. 18

2.5.1.5. Acção da neve .......................................................................................................................... 18

2.5.1.6. Acção sísmica ........................................................................................................................... 19

3.SISTEMAS ESTRUTURAIS DE COBERTURAS LEVES PARA EDIFÍCIOS INDUSTRIAIS ......................................................................... 20

3.1. INTRODUÇÃO ................................................................................................................................. 20

3.2. SISTEMAS ESTRUTURAIS DE COBERTURAS EM ESTRUTURAS METÁLICAS .............................. 21

3.2.1. INTRODUÇÃO ................................................................................................................................. 21

3.2.2. ESTRUTURA PRINCIPAL DE ARMAZÉNS/EDIFÍCIOS INDUSTRIAIS ......................................................... 22

3.2.2.1. Pórticos de alma cheia ............................................................................................................. 24

3.2.2.2. Pórticos treliçados .................................................................................................................... 26

3.2.2.3. Estrutura de cobertura em treliça espacial com pórticos em betão ......................................... 29

3.2.3 ESTRUTURA SECUNDÁRIA DE ARMAZÉNS/EDIFÍCIOS INDUSTRIAIS ...................................................... 30

3.2.4. LIGAÇÕES EXISTENTES NUMA ESTRUTURA METÁLICA ....................................................................... 32

3.2.4.1. Ligação entre elementos .......................................................................................................... 32

3.2.4.2. Ligação dos pilares à cobertura ............................................................................................... 34

3.2.4.3. Ligação dos pórticos á base ..................................................................................................... 35


ix

3.2.5. ELEMENTOS COMPLEMENTARES – PONTES ROLANTES ..................................................................... 36

3.2.6. CONJUGAÇÃO DE SOLUÇÕES PARA EDIFÍCIOS INDUSTRIAIS DE VÃOS MÚLTIPLOS ................................. 37

3.2.6.1. Soluções em treliça ................................................................................................................... 38

3.2.6.2. Pórticos em alma cheia ............................................................................................................. 39

3.2.7. FASES DE MONTAGEM DE ESTRUTURAS METÁLICAS ......................................................................... 39

3.2.8. CONSIDERAÇÕES, VANTAGENS E DESVANTAGENS FACE À UTILIZAÇÃO DE ESTRUTURAS METÁLICAS .. 40

3.3. SISTEMAS ESTRUTURAIS DE COBERTURAS EM MADEIRA LAMELADA COLADA ....................... 42

3.3.1. INTRODUÇÃO .................................................................................................................................. 42

3.3.2. MADEIRA LAMELADA COLADA .......................................................................................................... 43

3.3.3. PROCESSO DE FABRICO .................................................................................................................. 44

3.3.3.1. Disposição das lamelas ............................................................................................................. 45

3.3.3.2. Processo de produção (cuidados a ter em consideração) ........................................................ 46

3.3.4. CONFIGURAÇÃO ESTRUTURAL DE EDIFÍCIOS EM MADEIRA LAMELADA COLADA ................................... 46

3.3.4.1. Vigas Planas ............................................................................................................................. 46

3.3.4.2. Pórticos Curvos ou Arcos .......................................................................................................... 47

3.3.5. UNIÃO ENTRE PEÇAS ...................................................................................................................... 48

3.3.6. CONTRAPARTIDAS DO USO ........................................................................................................... 49

3.4. SISTEMAS ESTRUTURAIS DE COBERTURAS EM BETÃO PRÉ-FABRICADO ................................. 50

3.4.1. INTRODUÇÃO .................................................................................................................................. 50

3.4.2. LIGAÇÃO ENTRE ELEMENTOS DE BETÃO ARMADO PRÉ-FABRICADO ................................................... 51

3.4.3. PROCESSO DE MONTAGEM DE ESTRUTURAS EM BETÃO PRÉ-FABRICADO .......................................... 52

3.4.4. VANTAGENS E DESVANTAGENS DO USO DE ELEMENTOS PRÉ-FABRICADOS EM BETÃO ....................... 53

3.5. SISTEMAS ESTRUTURAIS MISTOS EM AÇO E BETÃO .................................................................. 53

4. REVESTIMENTO E IMPLICAÇÕES CONSTRUTIVAS ............. 55

4.1. INTRODUÇÃO .................................................................................................................................. 55

4.2. CLASSIFICAÇÃO QUANTO À GEOMETRIA E NÚMERO DE VERTENTES ........................................ 56

4.2.1. COBERTURAS PLANAS .................................................................................................................... 57

4.2.2. COBERTURAS INCLINADAS ............................................................................................................... 57

4.2.2.1. Vertente simples ou a uma água .............................................................................................. 58

4.2.2.2. Vertente a duas águas .............................................................................................................. 58

4.2.2.3. Vertente a três águas ................................................................................................................ 58


x

4.2.2.4. Vertente a quatro águas ........................................................................................................... 58

4.2.2.5. Vertente com configurações especiais ..................................................................................... 58

4.2.3. COBERTURAS AUTOPORTANTES ..................................................................................................... 59

4.2.4. COBERTURAS CURVAS ................................................................................................................... 61

4.3. DESCRIÇÃO GERAL DOS SISTEMAS DE REVESTIMENTO ............................................................ 61

4.3.1. NATUREZA DOS MATERIAIS DE REVESTIMENTO ................................................................................ 62

4.3.2. DIMENSÃO DOS MATERIAIS DE REVESTIMENTO DESCONTÍNUOS ....................................................... 63

4.3.3. OPACIDADE DOS ELEMENTOS DE REVESTIMENTO ............................................................................ 63

4.4. NATUREZA DOS MATERIAIS DE REVESTIMENTO ......................................................................... 64

4.4.1. REVESTIMENTOS METÁLICOS .......................................................................................................... 65

4.4.1.1. Revestimento em aço ............................................................................................................... 66

4.4.1.2. Vantagens e desvantagens na aplicação ................................................................................. 68

4.4.2. REVESTIMENTO EM NATUROCIMENTO .............................................................................................. 69


4.4.2.2. Procedimentos importantes a ter em consideração ................................................................. 70

4.4.3. REVESTIMENTOS EM PAINÉIS DE POLICARBONATO ........................................................................... 72


4.4.4. REVESTIMENTOS MISTOS ............................................................................................................... 74

4.4.4.1. Coberturas tipo painel Sandwich .............................................................................................. 74

4.4.4.2. Coberturas tipo “Deck” ............................................................................................................. 75

4.5. DRENAGEM DE ÁGUAS PLUVIAIS ................................................................................................. 76

4.6. VENTILAÇÃO .................................................................................................................................. 81

4.6.1. VENTILAÇÃO NATURAL ................................................................................................................... 82

4.6.2. VENTILAÇÃO INDUSTRIAL ................................................................................................................ 83

4.6.2.1. Ventilação local exaustora ........................................................................................................ 83

4.6.2.2. Ventilação geral diluidora ......................................................................................................... 83

4.7. ILUMINAÇÃO ................................................................................................................................... 85

5. CASO PRÁTICO - ANÁLISE ECONÓMICA E CUSTO-BENEFICIO ............................................................................................................................... 88 5.1. INTRODUÇÃO E OBJECTIVOS ........................................................................................................ 88

5.2. PROGRAMAS INFORMÁTICOS ....................................................................................................... 89

5.3. ANÁLISE DE SOLUÇÕES ESTRUTURAIS ....................................................................................... 90


xi

5.3.1. ESTRUTURA COM PERFIS EM ALMA CHEIA (VÃO DE 22M) .................................................................. 91

5.3.2. ESTRUTURA COM VIGAS EM TRELIÇA E PILARES DE ALMA CHEIA (VÃO DE 22M) ................................. 93

5.3.3. ESTRUTURA COM VIGAS EM PERFIS DE ALMA CHEIA E PILARES DE BETÃO ARMADO (VÃO DE 22M) ..... 94

5.3.4. CONFRONTO DE RESULTADOS DAS SOLUÇÕES (VÃO DE 22M) ........................................................... 96

5.3.5. ESTRUTURA COM PERFIS EM ALMA CHEIA (VÃO DE 44M) .................................................................. 98

5.3.6. ESTRUTURA COM VIGAS EM TRELIÇA E PILARES DE ALMA CHEIA (VÃO DE 44M) ................................. 99

5.3.7. ESTRUTURA COM VIGAS EM PERFIS DE ALMA CHEIA E PILARES DE BETÃO ARMADO (VÃO DE 44M) ... 100

5.3.8. CONFRONTO DE RESULTADOS DAS SOLUÇÕES (VÃO DE 44M) ......................................................... 103

5.3.9. SÍNTESE GERAL DE CUSTOS DAS SOLUÇÕES (VÃO DE 22M E 44M) ................................................. 104

5.4. ANÁLISE DE SOLUÇÕES DE REVESTIMENTO .............................................................................. 105

5.4.1. AVALIAÇÃO DAS CARACTERÍSTICAS MAIS RELEVANTES PARA O USO A QUE DESTINA ....................... 105

5.5. COMBINAÇÃO DE CUSTOS PARA SOLUÇÕES ESTRUTURAIS E DE REVESTIMENTO ................ 106

6. CONCLUSÃO .................................................................................................................. 107 6.1. CONCLUSÕES DO CASO EM ESTUDO ......................................................................................... 107

6.2. CONCLUSÕES GERAIS ................................................................................................................ 110

6.3. PERSPECTIVAS DE DESENVOLVIMENTO FUTURO ...................................................................... 111

7. BIBLIOGRAFIA ............................................................................................................. 112


xii


xiii

ÍNDICE DE FIGURAS

Fig.2.1 – Etapas para o Dimensionamento e Verificação de Segurança no EC ................................... 15

Fig.2.2 – Categorias de coberturas [9] ................................................................................................... 16

Fig.2.3 - Sobrecargas em coberturas (Categoria H) [9] ......................................................................... 17

Fig.3.1- Estrutura principal e secundária de um sistema de cobertura [12] ......................................... 21

Fig.3.2 - Distâncias-tipo entre pórticos [13] ............................................................................................ 22

Fig.3.3 - Componentes constituintes de um armazém industrial [14] ................................................... 22

Fig.3.4 - Pilares submetidos à compressão e flexão [14] ....................................................................... 23

Fig.3.5 - Distância entre pórticos............................................................................................................ 24

Fig.3.6 - Pórticos de alma cheia ............................................................................................................. 24

Fig.3.7 - Tipos de cobertura com vigas em alma cheia e vazada [12] ................................................... 25

Fig.3.8 - Vigas vazadas alveolares [18] ................................................................................................ 25

Fig.3.9 - Perfis metálicos em “I“, duplo “I” e ”H” ..................................................................................... 25

Fig.3.10 - Perfis metálicos em “U” (duas soluções) e em “I” soldado ................................................... 26

Fig.3.11 - Perfis mais utilizados em pilares metálicos [19] .................................................................... 26

Fig.3.12 - Exemplo de viga treliçada de cobertura ................................................................................. 27

Fig.3.13 - Vigas treliçadas para coberturas planas e inclinadas [11] .................................................... 27

Fig.3.14 - Vigas treliçadas para coberturas em arco [11] ..................................................................... 27

Fig.3.15 - Perfis que integram tipicamente estruturas treliçadas [19] ................................................... 28

Fig.3.16 - Configuração-tipo dos elementos de pilares treliçados [19] ................................................. 28

Fig.3.17 - Sistema de cobertura industrial com pórticos treliçados [21] ............................................... 29

Fig.3.18 - Treliça Espacial Plana para cobertura de grandes vãos [22] ................................................ 29

Fig.3.19 - Contraventamentos longitudinais de um edifício industrial [23]............................................. 30

Fig.3.20 - Perfis típicos de terças [19] .................................................................................................... 31

Fig.3.21 - Ligação aparafusada [24] ...................................................................................................... 32

Fig.3.22 - Ligação soldada [25] .............................................................................................................. 32

Fig.3.23 - Ligação aparafusada [25] ...................................................................................................... 33

Fig.3.24 - Fixação de perfil recorrendo a chumbadores e porcas [20] ................................................. 33

Fig.3.25 - Conexão entre vigas [11] ....................................................................................................... 33

Fig.3.26 - Pormenor de ligação entre a treliça e o pilar [28] .................................................................. 34

Fig.3.27 - Esquema estrutural de pórtico unido por duas rótulas ......................................................... 34

Fig.3.28 - Esquema estrutural de pórtico encastrado ........................................................................... 35


xiv

Fig. 3.29 - Exemplo de ligação entre a treliça e o pilar ........................................................................ 35

Fig.3.30 - Base rotulada [20] ................................................................................................................. 35

Fig.3.31 - Base encastrada [20] ............................................................................................................ 36

Fig.3.32 - Pórtico com consola, pilar escalonado ou coluna dupla para instalção de ponte rolante [30] 37

Fig.3.33 - Ponte rolante tipo [31] .......................................................................................................... 37

Fig.3.34 - Estrutura sem colunas intermédias em tesoura a duas águas [32] ..................................... 38

Fig.3.35 - Estrutura sem colunas intermédias, em treliça e a duas águas [32] ................................... 38

Fig.3.36 - Estruturas tipo “shed” apoiadas em treliças sem colunas intermediárias e a duas águas [32]39

Fig.3.37 - Pórticos apoiados em vigas rectas com vigas de pórticos intermédios [32] ......................... 39

Fig.3.38 -Fases de construção de um edifício industrial tipo [34] ........................................................ 40

Fig.3.39 - Edifício constituído estruturalmente por elementos de madeira lamelada colada [39] ........ 43

Fig.3.40 - Transporte de vigas lamelas coladas para obra [40] ........................................................... 43

Fig.3.41 - Elementos e dimensões standard das secções de lâmina colada (em milímetros) [43] ...... 45

Fig.3.42 - Lamelas horizontais e lamelas verticais [43] ......................................................................... 45

Fig.3.43 - Tipologia de encaixe recorrendo a juntas denteadas [43] ................................................... 46

Fig.3.44 - Exemplo de pavilhão realizado através de elementos planos em treliça [37] ...................... 47

Fig.3.45 - Madeira lamelada colada sob a forma plana [44] ................................................................ 47

Fig.3.46 - Pavilhão Multiusos (Atlântico) – Lisboa [45] ......................................................................... 48

Fig.3.47 - Madeira lamelada colada sob a forma de pórticos curvos ou arcos [44] ............................. 48

Fig.3.48 - Estrutura tipo em betão pré-fabricado [47] ............................................................................ 50

Fig.3.49 - Sistema estrutural de pórticos em betão para coberturas em duas e em múltiplas águas .. 51

Fig.3.50 - Inserção do pilar no elemento base de fundação [49] ......................................................... 52

Fig.3.51 - Secções transversais tipo de pilares mistos [51] .................................................................. 53

Fig.4.1 - Cobertura com configuração especial de vertentes [55] ......................................................... 59

Fig.4.2 - Associação de vertentes e materiais de revestimento para o mesmo pavilhão industrial (4 águas e configuração especial) ......................................................................................................... 59

Fig.4.3 - Cobertura inclinada com configuração especial de vertentes [56] ......................................... 59

Fig.4.4 - Cobertura autoportante [57] .................................................................................................... 60

Fig.4.5 - Transporte e montagem de cobertura autoportante [59] ........................................................ 60

Fig.4.6 - cobertura curva [60] ................................................................................................................ 61

Fig.4.7 - Cobertura curva com recurso a tirantes [61] ........................................................................... 61

Fig.4.8 - Elementos planos, ondulados e trapezoidais ou curvos trapezoidais [63] ............................. 63

Fig.4.9 - Elementos de revestimento opacos, translúcidos e transparentes ......................................... 64

Fig.4.10 - Detalhe de cobertura em chapa simples [64] ........................................................................ 65


xv

Fig.4.11 - Perfil de revestimento em chapa zipada e equipamento para realizar fixação das chapas [65] .......................................................................................................................................................... 66

Fig.4.12 - Galvanização do aço .............................................................................................................. 67

Fig.4.13 - Lacagem do aço ..................................................................................................................... 67

Fig.4.14 - configuração dos elementos em naturocimento .................................................................... 70

Fig.4.15 - Alinhamento e complanaridade de madres [66] .................................................................... 71

Fig.4.16 - pormenor de ligação do naturocimento ás madres metálicas através de grampos [66] ....... 71

Fig.4.17 - Sequência e sentido de montagem das chapas [55] ............................................................. 71

Fig.4.18 - Armazém com revestimento alternado em chapas de aço galvanizado e policarbonato alveolar ................................................................................................................................................... 72

Fig.4.19 - Chapas de policarbonato compactado e alveolar [70] ........................................................... 72

Fig.4.20 - Chapas de policarbonato reflectivo [71] ................................................................................. 73

Fig.4.21 - Exemplo de painel sandwich pré-fabricado ........................................................................... 74

Fig.4.22 - painel sandwich “in situ” e pré-fabricado [72] ........................................................................ 75

Fig.4.23 - Cobertura-tipo do tipo Deck [74] ............................................................................................ 76

Fig.4.24 - Colector pluvial de águas para edifico a duas águas [67] ..................................................... 77

Fig.4.25 - Colector de águas pluviais para coberturas planas [72] ........................................................ 77

Fig.4.26 - Colector de águas pluviais para coberturas planas em edifício com platibanda [72] ............ 78

Fig.4.27 - Colector de águas pluviais para coberturas de grande vão e do tipo shed [72] ................... 78

Fig.4.28 - Drenagem de águas numa cobertura em múltiplas de duas águas ...................................... 79

Fig.4.29 - Sistema “Geberit Pluvia” [75] ................................................................................................. 79

Fig.4.30 - Vantagens do sistema “Geberit Pluvia” em relação aos sistemas convencionais [75] ......... 80

Fig.4.31 - valores médios anuais de precipitação por região registados em Portugal [76] ................... 81

Fig.4.32 - Saídas de ar através de lanternim ou exaustor natural ......................................................... 82

Fig.4.33. - Ventilação por acção dos ventos [77] ................................................................................... 83

Fig.4.34 - Exemplo de ventilação local exaustora .................................................................................. 84

Fig.4.35 - Exemplo de ventilação geral diluidora ................................................................................... 85

Fig.5.1 - Representação 3D do pavilhão considerado .......................................................................... 90

Fig.5.2 - Alternativas em estudo (a), (b) e (c) ....................................................................................... 91

Fig.5.3 - Estrutura com Perfis em Alma Cheia (Vão de 22m) ................................................................ 92

Fig.5.4 - Quadro resumo (Robot) ........................................................................................................... 92

Fig.5.5 - Estrutura com Vigas em Treliça e Pilares de Alma Cheia (Vão de 22m) ................................ 93

Fig.5.6 - Secção transversal de perfil tubular quadrado ........................................................................ 94

Fig.5.7 - Quadro resumo (Robot) .......................................................................................................... 94


xvi

Fig.5.8 - Estrutura com Vigas em Perfis de Alma Cheia e Pilares de Betão Armado (Vão de 22m) ... 95

Fig.5.9 - Quadro resumo (Robot) .......................................................................................................... 95

Fig.5.10 - Secção transversal dos pilares em zona mista ..................................................................... 96

Fig.5.11 - Índice de valores de deformação (Robot) ............................................................................. 97

Fig.5.12 - Comparação de soluções (vão 22m) .................................................................................... 97

Fig.5.13 - Estrutura com Perfis em Alma Cheia (Vão de 44m) ............................................................. 98

Fig.5.14 - Quadro resumo (Robot) ........................................................................................................ 98

Fig.5.15 - Estrutura com Perfis em Alma Cheia (Vão de 44m) ............................................................. 99

Fig.5.16 - Secção transversal de perfil tubular quadrado ...................................................................... 99

Fig.5.17 - Quadro resumo (Robot) ..................................................................................................... 100

Fig.5.18 - Estrutura com Vigas em Perfis de Alma Cheia e Pilares de Betão Armado (Vão de 44m) 101

Fig.5.19 - Quadro resumo (Robot) ...................................................................................................... 101

Fig.5.20 - Secção transversal dos pilares em zona mista ................................................................... 102

Fig.5.21 - Índice de valores de deformação (Robot) ........................................................................... 103

Fig.5.22 - Comparação de soluções (vão 44m) .................................................................................. 104

Fig.5.23 - Conclusões gráficas finais para vão de 22 e 44m .............................................................. 104

Fig.5.24 - Esquema de combinação de soluções ............................................................................... 106


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ÍNDICE DE QUADROS (OU TABELAS )

Quadro 2.1 – Exigências para a concepção de edifícios definidas pela DPC ......................................... 5

Quadro 2.2 – Situação das estruturas face ao fogo [6] ........................................................................... 9

Quadro 2.3 – Considerações do RSA e EC1 ......................................................................................... 18

Quadro 3.1 – Tipos de ligações entre peças (madeira lamelada) [36] .................................................. 49

Quadro 3.2 – Tipos de ligações entre peças (betão pré-fabricado) [48] [49] ........................................ 51

Quadro 4.1 – Inclinações tipo (em função do tipo de revestimento) ...................................................... 56

Quadro 4.2 – Configuração estrutural de coberturas inclinadas [54] ............................................................. 57

Quadro 4.3 – Continuidade dos elementos [62] .......................................................................................... 62

Quadro 4.4 – Dimensão dos materiais de revestimento descontínuos .......................................................... 63

Quadro 4.5 – Natureza dos materiais de revestimento.......................................................................... 64

Quadro 4.6 – Sistemas de iluminação industrial .................................................................................... 86

Quadro 5.1 – Síntese de valores para perfis de alma cheia .................................................................. 93

Quadro 5.2 – Síntese de valores para vigas em treliça e pilares de alma cheia ................................... 94

Quadro 5.3 – Síntese de valores para vigas em perfis de alma cheia e pilares de betão armado ....... 96

Quadro 5.4 – Síntese de valores para perfis de alma cheia .................................................................. 99

Quadro 5.5 – Síntese de valores para vigas em treliça e pilares de alma cheia ................................. 100

Quadro 5.6 – Síntese de valores para vigas em perfis de alma cheia e pilares de betão armado ..... 102

Quadro 5.7 – Resumo Custos Finais para as três soluções ................................................................ 104

Quadro 5.8 – Quadro de Avaliação das Características Mais Relevantes .......................................... 105

Quadro 5.9 – Combinações a realizar para o vão de 22 e 44m .......................................................... 106

Quadro 5.10 – Custos por combinação (vão 22m) .............................................................................. 106

Quadro 5.11 – Custos por combinação (vão 44m) .............................................................................. 106


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xix

SÍMBOLOS E ABREVIATURAS

DPC - Directiva Comunitária dos Produtos da Construção

RSA - Regulamento de Segurança e Acções

EC - Eurocódigo

ELU - Estado limite último

3D - Três dimensões

DL - Decreto de Lei

VLE - Ventilação local exaustora

VGD - Ventilação geral diluidora


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1

INTRODUÇÃO

1.1. CONTEXTUALIZAÇÃO DO TEMA E CONSIDERAÇÕES PRELIMINARES

A indústria da construção tem um papel relevante para o desenvolvimento do sector produtivo nacional. Para acompanhar as tendências do mercado actual e ser competitivo, deverá dar-se relevância a todos os aspectos desde o projecto até à conclusão da obra. Em consequência disto, e cada vez mais implementado nos sistemas de gestão das grandes empresas de sucesso internacional, surgem temas ligados à qualidade de trabalho e motivação dos seus trabalhadores, o encadeamento e sistematização de processos, etc. Por outro lado, a criação de novos sistemas, métodos e tecnologias promove e estimula a evolução constante do sector, uma vez que através de um sistema eficaz de comunicação entre ambos, procura-se atingir de uma forma mais precisa os objectivos do consumidor final. Em suma, um bom sector comercial e organizacional, aliada a um nível tecnológico credível por parte das empresas permite uma aproximação vantajosa ao Cliente.

Assiste-se portanto a uma rápida evolução nos processos construtivos dos edifícios muito por consequência do desenvolvimento dos processos de informação, pela industrialização, bem como pela comunicação generalizada. Aliado a este facto há uma necessidade de acompanhamento do mercado, que incentiva ao contínuo melhoramento de soluções. A utilização da pré-fabricação, tão característica em construções de coberturas, e o desenvolvimento de processos construtivos eficazes e mais especializados farão reduzir por exemplo a quantidade de trabalho, tempos de execução e os custos.

As coberturas são constituintes bastante importantes num edifício, sendo que é a parte que está mais exposta às adversidades do tempo e do ambiente. A função básica da cobertura é a de protecção das actividades humanas e do conteúdo dos edifícios contra a chuva, vento, calor, frio, poeiras e gases do meio ambiente. Além disso, a cobertura de um edifício em termos económicos representa uma percentagem significativa do total da obra em questão. Particularmente em armazéns e edifícios industriais, para definir o tipo de cobertura, deve ter-se em consideração não só a forma desejada mas também todos os aspectos climatéricos da região onde o edifício se insere, a função a que este se destina e o custo. [1] Em coberturas de edifícios de natureza industrial existem inúmeras características pré estabelecidas, nomeadamente no que diz respeito a dimensões, pendentes e inclinações que os edifícios deverão cumprir.

Os revestimentos das coberturas industriais caracterizam-se na sua maioria por serem leves, uma vez que estes tipos de materiais cumprem na perfeição o seu papel por aliarem de uma forma eficaz qualidade e custo de exploração. Desta forma, é comum na actualidade o uso de materiais como os painéis de naturocimento, as chapas metálicas e de policarbonato, entre outros. Existem também


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soluções um pouco mais complexas, de que fazem parte as coberturas do tipo sandwich ou os sistemas “Deck”.

As questões relacionadas com atravancamentos e possibilidades de expansão de espaços e desobstrução dos mesmos são bastante importantes em edifícios industriais. Em geral, esta importância é maior em edifícios com vãos mais elevados do que em situações de vãos mais reduzidos.

Este tipo de soluções permite criar áreas internas maiores, facilitando a mobilidade e a liberdade que este tipo de edifícios necessitam. Além do revestimento de coberturas é também importante a tipologia das estruturas de suporte. Na actualidade, as soluções a adoptar assentam correntemente na aplicação de estruturas metálicas, em pórticos de alma cheia ou treliçados, a par dos respectivos contraventamentos.

Em termos estruturais além destas soluções, podem usar-se nomeadamente estruturas de betão pré-fabricadas, madeira lamelado colada ou soluções mistas aço-betão. Estas soluções são menos vulgares, mas poderão perfeitamente integrar o tipo de edifícios em estudo. Tal como nos revestimentos, a melhor escolha estrutural deverá ter em consideração o factor económico e o desempenho dos mesmos face ao uso a que se destina.

Um ponto importante a relevar será a exposição das diversas vantagens e desvantagens que caracterizam todas as soluções anteriormente descritas.

Para além dos factores apresentados, aspectos como a iluminação, ventilação, drenagem de águas, ligações entre elementos construtivos, entre muitos outros, são de extrema importância. São aparentemente menos relevantes mas poderão condicionar o desempenho de qualquer edifício.

As exigências de construção a que os edifícios de configuração industrial devem respeitar são o ponto de partida para que ao longo da sua vida útil todas as condições de utilização sejam garantidas. Assim requisitos ligados aos materiais como a resistência mecânica e estabilidade, a segurança contra incêndio, higiene, saúde e ambiente, segurança na utilização, conforto acústico e isolamento térmico são factores a ter cada vez mais em consideração.

1.2. OBJECTIVOS

O objectivo essencial deste trabalho passa por apresentar diversas propostas referentes a soluções para coberturas leves de armazéns e edifícios industriais, bem como o que directa ou indirectamente se relaciona com as mesmas.

Os principais objectivos a abordar são:

• contextualizar e perceber a evolução do tema em estudo; • enumerar as exigências funcionais que os armazéns e edifícios industriais com coberturas

leves devem satisfazer; • discutir os aspectos de segurança estrutural e dimensionamento de forma mais aprofundada,

designadamente atendendo às acções actuantes, bem como as questões de pormenorização e ligação;

• sintetizar vantagens e desvantagens de todas as soluções estruturais e de revestimento, estabelecendo quando possível comparações;

• estabelecer considerações face ao efeito do vento, a eventualidade de ocorrência de sismos, segurança contra incêndios, ventilação, disposições construtivas, entre outros, que passa


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pelo cumprimento de medidas legais, dando especial relevância às que se aplicam em Portugal;

Com a realização de um caso prático pretende-se ter uma noção prática da realidade do tema deste estudo. Através deste, demonstrar também a forma como se podem estudar as alternativas quanto aos sistemas estruturais e de revestimento de coberturas que o mercado oferece.

1.3. ESTRUTURAÇÃO DE CONTEÚDOS

Com vista a alcançar os objectivos anteriormente descritos, estruturou-se o presente trabalho em seis capítulos.

No primeiro capítulo faz-se uma breve introdução ao tema do trabalho, expondo os principais objectivos da sua realização.

No segundo capítulo, apresentam-se as exigências a cumprir no desempenho de coberturas leves de edifícios e armazéns industriais. Serão abordadas as suas principais exigências a cumprir recorrendo a práticas assertivas ao nível da configuração e propriedades dos elementos. Este capítulo aborda também os critérios de selecção de soluções estruturais e os cuidados referentes ao dimensionamento estrutural das coberturas.

O capítulo três é dedicado à apresentação dos diferentes sistemas estruturais, nomeadamente aos sistemas em estruturas metálicas, madeira lamelada colada, betão-fabricado e soluções mistas aço-betão. São abordados factores para cada solução tais como, as características dos elementos que as constituem, vantagens e desvantagens da sua utilização, processos construtivos, ligações entre elementos, etc.

Em seguida, no capítulo quatro, é feita uma descrição geral dos diversos sistemas de revestimento de coberturas dos edifícios bem como as implicações construtivas associadas a estes. São explorados pontos como a geometria e o número de vertentes dos edifícios. Quanto aos elementos de revestimento em si, são classificados segundo dimensão, opacidade e particularmente quanto à natureza. Este capítulo culmina com a abordagem a aspectos como a drenagem de águas nas coberturas, as formas de ventilação e iluminação aplicadas.

Relativamente ao quinto capítulo apresenta-se o estudo de um caso prático relacionado directamente com o presente tema. O seu desenvolvimento procura essencialmente apresentar a metodologia usada quando se pretende construir um edifício industrial. É dado especial relevo a uma análise económica das soluções estruturais tendo também em consideração o sistema de revestimento usado. A par disto, uma análise custo-beneficio auxiliará na escolha da melhor solução a adoptar quando é necessário vencer pequenos ou grandes vãos em pavilhões de configuração industrial.

Por fim, no sexto capítulo, são apresentadas todas as conclusões tanto em relação ao caso prático analisado como em relação à generalidade dos factores envolvidos com o tema apresentados ao longo de todos os capítulos.

Em anexos apresentam-se os elementos que serviram para a parte prática deste estudo, nomeadamente a planta e corte do pavilhão em estudo, diagramas de esforços para o dimensionamento das estruturas, tabelas de custo dos elementos de revestimento que as constituem, bem como os seus custos e características consideradas.


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2

PRINCIPAIS EXIGÊNCIAS DE DESEMPENHO DE COBERTURAS

LEVES DE ARMAZÉNS E EDIFÍCIOS INDUSTRIAIS

2.1. INTRODUÇÃO

O programa de execução de um edifício de natureza industrial implica o cumprimento de diversos parâmetros, de maneira a que todas as fases que envolvem o seu processo construtivo sejam cumpridas de forma legal e regulamentar. É fundamental caracterizar aspectos que aparentemente podem ser irrelevantes, mas que muitas vezes representam factores prioritários para o êxito de qualquer construção. Assim, aspectos como o contexto físico/localização das edificações, os aspectos ambientais existentes e o cumprimento de directrizes de zonamento são preponderantes. Deste a localização geográfica do terreno, a vegetação existente, a topografia dos terrenos, o clima, a orientação solar bem como a orientação dos ventos, são tudo factores que condicionam a definição da forma e dos limites dos edifícios, auxilia o estabelecimento da relação entre a organização e a implantação. Estas especificações encontram-se sintetizadas em regulamentos e normas que procuram cobrir a generalidade das exigências que as construções têm que cumprir.

Neste capítulo, pretende-se abordar as exigências funcionais para edifícios industriais com coberturas leves, embora que a sua segurança estrutural assuma um papel de destaque neste ponto. Procurar-se-á fazer referência às exigências e regras de qualidade que, directa ou indirectamente estejam relacionadas com o tema, nomeadamente ao nível de coberturas planas ou inclinadas bem com os materiais de revestimento dos mesmos.

Este ponto incorpora de forma relativa, regras de qualidade que derivam das exigências e referências normativas. As regras de qualidade concretizam e classificam a filosofia exigencial dos edifícios e estão, em geral, na base deste trabalho.

2.2. DIRECTIVA COMUNITÁRIA DOS PRODUTOS DA CONSTRUÇÃO E MARCAÇÃO CE [2] [3]

Tal como para os restantes materiais de construção, a comercialização de elementos que constituem as coberturas é condicionada pela prévia aposição da marcação CE. Esta marcação não constitui, objectivamente, uma certificação do produto, todavia garante ao comprador que o adquiriu, para além de cumprir com as exigências da norma que lhe é aplicável e satisfaz ainda os requisitos impostos pela directiva comunitária dos produtos da construção (DPC) (Directiva 89/106/CEE de 21 de Dezembro


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de 1988, alterada pela Directiva 93/68/CEE de 22 de Julho de 1993) estabelecendo as condições necessárias à atribuição da marcação CE.

De acordo com esta directiva, os materiais a incorporar na construção não podem pôr em causa requisitos essenciais da construção como a segurança estrutural, a segurança contra incêndios, a higiene e saúde dos utentes, a segurança na utilização, o conforto acústico e a economia de energia.

Para as soluções de revestimentos de coberturas, tais como as soluções em naturocimento, aço, painéis sandwich, entre outros, as exigências para que os fabricantes possam ter a marcação CE, são a de que o material seja submetido a ensaios iniciais, tais como ensaios de planimetria ao revestimento, ensaios de durabilidade, de resistência, entre outros, para verificar a sua conformidade com as normas. Caso cumpra os requisitos, os materiais podem então adoptar a referida marcação. Por outro lado, mesmo o material tendo a marcação CE, não invalida o facto do produto ter de ser submetido a exames periódicos e a uma certificação feita por entidades independentes.

O aspecto estético geral das coberturas e a uniformidade do mesmo devem igualmente ser analisados e comparados com o expectável por todos os intervenientes.

A DPC exige que os materiais de construção apresentem aptidão ao uso, através da verificação de um conjunto de seis exigências essenciais, segundo as obras a que estes venham a ser incorporados, por aplicação directa de especificações técnicas estabelecidas em documentos interpretativos. No Quadro 2.1 estão explicitadas as seis exigências essenciais a ter em consideração.

Quadro 2.1 – Exigências para a concepção de edifícios definidas pela DPC

Exigências Descrição

Resistência Mecânica e Estabilidade

Os edifícios devem ser concebidos tendo em conta todas as cargas em fase de construção e utilização de maneira a evitar:

• desabamento total ou parcial da obra; • deformações de grau inadmissível; • danos noutras partes da obra quer de instalações ou de

equipamento instalado em consequência de deformações importantes dos elementos resistentes;

• danos desproporcionados relativamente ao facto que esteve na sua origem.

Segurança Contra Incêndio

No caso da existência de um incêndio nos edifícios deve garantir-se que:

• a estabilidade dos elementos resistentes estejam garantidos durante um período de tempo determinado;

• a deflagração e propagação do fogo e do fumo dentro do edifício seja limitado;

• a propagação do fogo às construções vizinhas seja limitado; • os ocupantes possam abandonar ilesos os edifícios ou ser

salvos por outros meios; • a segurança das equipas de socorro tenha sido tida em

consideração.

Higiene, Saúde e Ambiente

Os edifícios devem ser concebidos e realizados de modo a não causar danos à higiene e à saúde dos ocupantes ou vizinhos, em consequência, nomeadamente da:


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• libertação de gases tóxicos; • presença no ar de partículas ou gases perigosos; • emissão de radiações perigosas; • poluição ou contaminação da água ou do solo; • evacuação defeituosa das águas residuais; • fumo e dos desperdícios, sólidos ou líquidos; • presença de humidade

Segurança na Utilização

A obra deve ser concebida e realizada de modo a não apresentar riscos inaceitáveis de acidentes durante a sua utilização e funcionamento, como, por exemplo, riscos de escorregamento, queda, choque, queimadura, electrocussão e ferimentos em consequência de explosão.

Conforto Acústico

A obra deve ser concebida e realizada de modo que o ruído captado pelos ocupantes ou pelas pessoas próximas se mantenha a um nível que não prejudique a sua saúde e lhes permita dormir, descansar e trabalhar em condições satisfatórias.

Economia de Energia e

Isolamento Térmico

A obra e as instalações de aquecimento, arrefecimento e ventilação devem ser concebidas de modo que a quantidade de energia necessária para a utilização da obra seja baixa, tendo em conta as condições climáticas do local e o conforto térmico dos ocupantes.

De acordo com a DPC estas exigências essenciais das obras devem ser satisfeitas durante um prazo economicamente razoável, condição que impõe uma exigência adicional de durabilidade.

A marcação CE de um determinado produto da construção, quer através da declaração de conformidade quer através de certificado de conformidade, só é possível desde que este evidencie a sua conformidade com especificações técnicas aplicáveis.

2.3 EXIGÊNCIAS FUNCIONAIS DE COBERTURAS – CARACTERÍSTICAS DE AVALIAÇÃO DE

COBERTURAS INDUSTRIAIS

As exigências funcionais podem ser definidas como um conjunto de requisitos a impor aos elementos construtivos de maneira a que estes desempenhem adequadamente as suas diversas funções. Podem estar ligados à parte de um edifício ou ao seu todo, tendo em vista a satisfação das necessidades dos utilizadores.

O cumprimento de dada exigência funcional num elemento de construção depende do desempenho do mesmo perante certas acções a que está sujeito durante a sua vida útil, que deverá sempre que possível ser avaliado de forma quantificada.

Há portanto uma absoluta necessidade de transmitir utilidade prática à filosofia exigencial e de traduzir de uma forma quantificada tal comportamento, obtendo regras ou recomendações através das quais é possível aferir o comportamento das exigências funcionais e, consequentemente, do elemento da construção em estudo.

O desempenho futuro de qualquer edifício dependerá pois, em grande medida, da garantia das exigências funcionais impostas aquando da elaboração do projecto específico do edifício. Assim, a


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escolha das soluções construtivas e técnicas a adoptar, deve tomar em consideração um elevado conjunto de exigências funcionais, as quais se encontram definidas e sistematizadas em normas, regulamentos nacionais e especificações técnicas.

Através da consulta de bibliografia da especialidade e de catálogos de empresas que comercializam revestimentos e estruturas para coberturas, verifica-se uma diversidade de materiais possíveis de ser aplicados. Por outro lado, os parâmetros a avaliar neste tema estendem-se às estruturas base de suporte, ligadas a edifícios de elevados vãos ou mesmo referentes aos materiais de revestimento, sendo sobre este que incidirá maioritariamente a presente avaliação.

Será feita uma análise geral aplicável a qualquer tipo de cobertura de edifícios de natureza industrial, quer seja destinado a pavilhões desportivos, pavilhões industriais, ou pavilhões para realização de eventos. Serão portanto apresentadas as exigências a satisfazer pelas coberturas (planas e inclinadas) e para os principais revestimentos de edifícios industriais, centrados na prática portuguesa. É importante realçar, que a posição plana de coberturas torna-as mais susceptíveis aos efeitos dos agentes atmosféricos, atendendo a que a sua incidência sob o plano da cobertura se concretiza de forma mais intensa que em coberturas de vertentes inclinadas.

2.3.1. EXIGÊNCIAS DE SEGURANÇA

2.3.1.1. Acção do vento [4]

A acção do vento consiste numa solicitação ao edifício que pode ser descrita pelo valor da sua pressão dinâmica correspondente, a partir da qual é possível determinar o peso sobre os elementos da estrutura. A complexidade de um carregamento dinâmico aleatório como o vento, leva a que no dimensionamento de estruturas se proceda à sua simplificação, por consideração um carregamento praticamente estático, isto é, recorrer a um conjunto de carregamentos estáticos equivalentes para estudar o seu efeito sobre a estrutura.

A acção exercida pelo vento sob as coberturas depende da sua localização, geometria e implantação, podendo originar sobrepressões e depressões localizadas importantes, as quais podem conduzir ao levantamento dos elementos que constituem as coberturas (remates, elementos fixadores, elementos de ventilação ou iluminação.

No estudo da acção das pressões devidas ao vento actuantes num edifício, definem-se coeficientes de forma ou coeficientes de pressão. Os coeficientes de pressão podem ser pontuais, médios ou integrados permitindo, estes últimos, o cálculo directo de esforços em função da pressão dinâmica do vento.

O valor das acções é obtido directamente pela multiplicação dos valores das pressões pelas suas áreas de influência. Para edifícios baixos esta acção apresenta algumas características dignas de atenção, em especial quando se verifica o desenvolvimento da edificação numa direcção em particular. Nesses casos é importante o estudo da resultante dos coeficientes de pressão interna e externa, especialmente relativo ao seu valor na cobertura.

É frequente a análise de diferentes incidências de vento, especialmente em estruturas dotadas de assimetria geométrica ou de aberturas não uniformemente distribuídas.

A amplitude das oscilações causadas pelo vento em estruturas pode ser reduzida, caso se adoptem alguns procedimentos, nomeadamente:

• rigidificação da estrutura;


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• aumento do amortecimento; • alteração da geometria.

Importa referir que as pressões internas são geralmente controladas pelos processos de ventilação.

Relativamente ao revestimento de coberturas, este deverá ser devidamente fixado à estrutura de base pois é de extrema importância que não se verifique o risco de levantamento, de arrancamento ou de rotura, quando submetido à acção do vento (sucção).

2.3.1.2. Risco de incêndio / Reacção ao fogo [5]

As características dos materiais que constituem a cobertura, devem ser tais que limitem a propagação das chamas à superfície, a penetração do fogo e a inflamabilidade dos materiais. Estas condições são usualmente obtidas pela camada de protecção, pelo tipo de revestimento, pelo suporte e pela pendente da cobertura.

A segurança contra incêndios representa geralmente um ponto fraco dos edifícios industriais mais antigos. A localização e constituição dos materiais constituintes dos edifícios antigos são um factor que prejudica muito o ataque aos incêndios.

No que diz respeito a matérias inflamáveis e combustíveis, eventualmente utilizados nas actividades desenvolvidas pela indústria, deve-se limitar ou anular o seu armazenamento, a não ser em edifícios e compartimentos adequados para esse fim, cumprindo a legislação e a regulamentação em vigor.

O comportamento dos revestimentos de cobertura face à segurança contra incêndio baseia-se na sua reacção ao fogo, ou seja, o seu contributo para originar e propagar incêndios. Tendo em atenção as suas características de combustibilidade, de inflamabilidade e de velocidade de propagação das chamas, os revestimentos devem cumprir exigências quanto à classe de reacção ao fogo, podendo ser classificados em:

• M0 - materiais não combustíveis; • M1 - materiais não inflamáveis; • M2 - materiais dificilmente inflamáveis; • M3 - materiais moderadamente inflamáveis; • M4 - materiais facilmente inflamáveis.

As exigências em relação à reacção ao fogo, devem ser fixadas não só consoante as características dos locais em que serão aplicados, mas também em função do tipo, dimensões, altura e número de ocupantes dos edifícios em que o local a revestir se insere.

As estruturas de aço quando expostas a altas temperaturas fazem degenerar as suas características físicas e químicas.

O Quadro 2.2 apresenta uma estimativa de valores que relaciona a temperatura a que a estrutura está sujeita com a resistência e com tempo de incêndio da mesma para elementos sem qualquer protecção.


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Quadro 2.2 – Situação das estruturas face ao fogo [6]

Temperatura [ºC] Situação de resistência

da estrutura [%] Tempo de incêndio (aproximado) [min]

400 100 20

500 80 25

600 40 30

700 20 40

800 10 50

Como se pode comprovar, o aumento da temperatura provoca uma significativa redução da resistência da estrutura e da sua rigidez, exemplificado que para uma temperatura de 500ºC, a estrutura apresenta 80% da resistência em estado normal e quando exposta a 700ºC, a resistência diminui para 20% da inicial.

Além disso, o tempo para a estrutura atingir temperaturas mais elevadas é maior ou menor, dependendo da robustez da estrutura.

2.3.1.3. Saúde dos ocupantes

A libertação de gases tóxicos ou de outros produtos que possam pôr em risco a saúde das pessoas, deve ser limitada.

2.3.2. EXIGÊNCIAS DE APTIDÃO AO USO

2.3.2.1. Estanquidade à água

Esta exigência é fundamental e aplicável a qualquer tipo cobertura, implicando a consideração de dois factores:

• impermeabilidade da cobertura (funcionamento global da cobertura); • impermeabilidade do material de revestimento.

É obtida pela inclinação do plano do telhado e pelo recobrimento dos elementos descontínuos de revestimento, permitindo a estanquidade perante a combinação de acções mais desfavoráveis (conjugação da água da chuva e do vento).

A estanquidade das coberturas é então definida pela protecção do espaço interior contra as intempéries, pela impossibilidade da entrada de água. A possibilidade de penetração da humidade e de chuva para o ambiente está directamente relacionada com a capacidade de ventilação e protecção da cobertura, uma vez que os dispositivos de iluminação e ventilação favorecem esta penetração para o interior. Assim sendo, o tamanho e as características das aberturas destes dispositivos são fundamentais.


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2.3.2.2. Estanquidade aos materiais em suspensão no ar

A infiltração de neve ou de poeiras sob as coberturas pode verificar-se perante os regimes de pressões e depressões que se desenvolvem nestas coberturas. Torna-se necessário evitar-se a infiltração de partículas prejudiciais ao desenvolvimento dos trabalhos e à saúde dos ocupantes.

2.3.2.3. Susceptibilidade de condensações

O risco de aparecimento de condensações pode provocar a humidificação dos materiais e o aparecimento de manchas de humidade ou mesmo a queda de gotas de água, devendo este fenómeno ser evitado.

2.3.2.4. Aspecto visual

O aspecto do sistema de cobertura deve ser o mais aceitável possível, apresentando linearidade e o mínimo de imperfeições, tal como, soldaduras deficientes, sulcos e pregas nos materiais, entre outros.

2.3.2.5. Conservação da resistência mecânica

O sistema estrutural deve apresentar resistência mecânica suficiente à manutenção das suas características e funções que estão associadas. Este parâmetro é importante de forma a evitar o deterioramento dos materiais e para que a segurança dos ocupantes esteja assegurada.

2.3.2.6. Isolamento térmico

O papel das coberturas no isolamento térmico dos edifícios é fundamental, dependendo do uso ou conforto e da necessidade da conservação de energia.

Algumas das variáveis mais condicionantes para o conforto térmico em edifícios ou pavilhões industriais são: [6]

• posição de saída do ar quente (por norma localizada no ponto mais alto da cobertura), e a posição de entrada de ar frio (no ponto mais baixo das fachadas laterais);

• pé-direito mínimo em função das dimensões do edifício; • iluminação natural zenital; • área disponível de passagem de ar através do sistema de entrada de luz; • orientação do fluxo de ar durante a passagem pelo elemento de protecção contra a entrada

de chuva (na sua eventual existência). • existência de aparelhos que condicionem a temperatura e a qualidade do ar; • simultaneidade com que portas ou janelas são abertas; • outras (mediante a actividade desenvolvida no edifício).

Quando o isolamento térmico se encontra bem quantificado, as actividades decorrem segundo melhores condições de conforto para os ocupantes. Por outro lado, permite a perfeita conservação dos materiais que se encontrarem armazenados no seu interior, embora que uns requeiram maior grau de exigência térmica para conservação do que outros.


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2.3.2.7. Isolamento sonoro e conforto acústico [7]

De uma forma geral, as condições acústicas de um ambiente devem ser entendidas sob dois aspectos:

• controlo das características de audibilidade do ambiente e da inteligibilidade da comunicação sonora, visando condições que favoreçam a qualidade dos sons e de ouvir bem;

• isolamento contra sons indesejáveis, evitando prejuízos causados por estes sons indesejáveis (ruído) no ambiente.

O primeiro ponto diz respeito a ambientes destinados à comunicação sonora como auditórios, salas de espectáculos ou eventos, entre outros. Nestes, a legibilidade dos sons, é essencial para a qualidade dos ambientes que necessitam de algum tipo de comunicação, mesmo que informal, como em habitações e recintos de lazer. O segundo aspecto do ruído ambiental é característico de locais públicos e locais de trabalho, onde os sons não são gerados directa e exclusivamente como fim de comunicação ou lazer.

Sob o ponto de vista industrial, surge a problemática dos ruídos industriais. A obtenção de valores precisos do ruído em ambientes industriais é uma tarefa quase impossível, pois a oscilação dos níveis de pressão sonora é contínua e extremamente discrepante em função das características e diversidade de fontes geradoras de ruído e da distribuição espacial aleatória destas fontes dentro do ambiente.

Os ruídos característicos podem ser reunidos em quadro grandes grupos:

• os impactos, que abrangem normalmente os ruídos mais intensos, como os causados por prensas, pistolas de fulminantes, rebitadoras, teares e pela movimentação de grandes cargas;

• ruídos provocados por vibração de peças, carcaças de equipamentos, muitas vezes gerados pela instabilidade de massas gigantes, em geral de baixa frequência;

• ruídos devidos à fricção entre partes móveis ou ao atrito de outros materiais contra os próprios equipamentos. Em geral, ruídos agudos e irritantes, actuando em faixas de frequências elevadas;

• turbulência do ar, gerada em sistemas de ventilação, nas ferramentas pneumáticas e na combustão de fornos e caldeiras, originando ocorrências mais graves.

O revestimento horizontal e vertical na tipologia industrial é extremamente importante e desempenha também a função de estanquidade ao ambiente. Por norma, quanto mais espessos forem os referidos elementos, maior será o seu isolamento.

Por outro lado, a combinação de painéis leves, afastados, formando espaços preenchidos pelo ar, pode isolar mais que o efeito produzido pela lei da massa para uma mesma espessura, é o chamado “efeito sanduíche”.

Em termos de ruído, quando uma frente de onda atinge os limites interiores dos edifícios ou qualquer obstáculo, parte da energia incidente é reflectida, parte é dissipada pelo obstáculo e o restante, atravessa os corpos, passando para o lado exterior. Neste estudo deverá ter-se em consideração os ruídos que são reflectidos internamente e aqueles que passam para o exterior, pela escolha de materiais que minimizem este fenómeno.

Resumidamente, o ruído industrial, quanto ao controle dos sons indesejáveis, deverá ter em consideração o controlo de soluções através de:


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• uso de materiais absorventes e isoladores de ruído na composição da estrutural dos edifícios;

• separação de actividades ruidosas, visando uniformizar os níveis de ruído, no programa arquitectónico;

• afastamento entre as fontes ruidosas e áreas de trabalho, visando o amortecimento do ruído pela distância.

Na fase de operação das unidade industriais, as formas de controlar o ruído, do ponto de vista do ambiente, passarão por:

• isolar as fontes de ruído pelo isolamento dos componentes ruidosos; • tratar acusticamente as paredes e divisórias para absorver e/ou reflectir o ruído; • criação de locais com baixos níveis de ruído para descanso dos usuários destes ambientes.

Além destas medidas, na área de segurança, pode adoptar-se a utilização de equipamentos de protecção individual com a utilização de auriculares e, em engenharia de processos, a manutenção ou substituição de máquinas e equipamentos ruidosos.

2.3.3. EXIGÊNCIAS RELATIVAS À CONSERVAÇÃO DAS CARACTERÍSTICAS

Os materiais devem conservar satisfatoriamente as suas características durante um período de tempo mínimo previamente estipulado, sob a acção dos agentes capazes de alterar as suas qualidades, especialmente sob o ponto de vista da estanquidade à água.

2.3.3.1. Efeitos dos agentes do meio ambiente

Existem vários agentes que podem influenciar os materiais, nomeadamente:

• o vento (pode deteriorar as coberturas, quer sob acção de rajadas de vento de maior intensidade, quer sob o efeito de fadiga nos materiais);

• a temperatura e as suas alternâncias bruscas; • a radiação solar - radiação ultravioleta e radiação infravermelha (provoca a degradação das

características essenciais dos materiais através do envelhecimento precoce e da rápida alteração das suas protecções);

• a água (pode surgir sob variadas formas, chuva, neve, granizo, gelo ou água estagnada, sendo que afecta primeiramente os revestimentos de impermeabilização);

• o efeito dos agentes químicos (em condições de exposição normal, de natureza marítima e industrial, e de agentes químicos específicos relacionados com os locais de aplicação dos revestimentos (terraços jardins, parques de estacionamento, etc.))

2.3.3.2. Comportamento ao gelo-degelo

A ocorrência de ciclos de gelo-degelo, curtos e frequentes, na massa de telhas de revestimento de determinada cobertura, caracterizados por serem bruscos e de grandes amplitudes, podem originar fenómenos de fadiga dos revestimentos.


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2.3.3.3. Permeabilidade ao ar

A permeabilidade ao ar não deve permitir desperdícios de energia excessivos, nem correntes de ar nos locais sob a cobertura. Os dispositivos de ventilação deverão também estar em concordância com este factor de modo a que os requisitos sejam cumpridos. Estes deverão contemplar factores como a permanência de pessoas ou a geração de calor devido a equipamentos de produção.

2.3.3.4. Comportamento mecânico

Tanto o revestimento das coberturas como a sua estrutura base de suporte, deverão apresentar resistência mecânica adequada quer às acções concentradas, quer quando solicitadas a esforços oriundos das diferentes direcções.

2.3.3.5. Compatibilidade de materiais

Os materiais utilizados tanto para revestimento como para a parte estrutural, devem ser totalmente compatíveis para que haja a total congruência de funcionamento do sistema.

2.3.3.6. Acções biológicas e de animais

O desenvolvimento de organismos vegetais e animais assim como acções de insectos, pássaros e pequenos roedores, devem ser fortemente limitados pelas coberturas.

2.3.3.7. Efeitos de movimentos do suporte

Aos movimentos transmitidos pelo suporte (deformações da estrutura resistente) e, especialmente, pela cobertura (movimentos cíclicos de alongamento-encurvamento), o revestimento de impermeabilização deve apresentar um comportamento satisfatório.

2.3.3.8. Cargas de serviço

A acção de cargas de serviço (estáticas ou dinâmicas), função da acessibilidade da cobertura, não deve provocar perfuração ou deformações prejudiciais no revestimento.

2.3.3.9. Circulação de pessoas

Devem sempre prever-se soluções construtivas, de forma a possibilitar a circulação de pessoas em situações pontuais de reparação ou de manutenção.

2.3.3.10. Exigências geométricas, estabilidade dimensional, uniformidade do aspecto, iluminação e conforto visual [7]

As exigências geométricas estabelecem limites dos coeficientes de planidade, de linearidade e de homogeneidade dos perfis transversais da cobertura. As exigências de estabilidade dimensional reportam-se a valores percentuais limite para as dimensões de elementos de revestimento.

O aspecto dos revestimentos de coberturas tem em atenção duas vertentes:


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• alteração do aspecto, traduzindo-se no envelhecimento do revestimento; • a homogeneidade da cor.

O conforto visual depende do maior ou menor esforço visual para a percepção e reconhecimento dos objectos visados e da eficiência visual na percepção destes objectos. O esforço visual está directamente relacionado com a iluminação do ambiente.

Neste contexto, a cobertura de um espaço industrial tem um papel preponderante no modelo de iluminação a implementar, uma vez que não se pode proporcionar ao ambiente interior radiação solar directa, sob pena de comprometer a actividade visual dos operários. Nesse sentido, quando possível, é preferível optar por uma radiação solar difusa controlada. O objectivo final de um bom sistema de iluminação natural/artificial num ambiente industrial é proporcionar comodidade visual ao operário.

Em suma, a eficiência visual, além da iluminação, depende de factores como:

• contraste entre o objecto e o fundo, que é caracterizado pela diferença de iluminação entre o campo do objecto visado e o restante do ambiente;

• brilho do objecto, que está relacionado com a reflexão da superfície do objecto; • relação entre a distância e as dimensões do objecto.

Em projectos e operações de edificações destinadas à produção industrial, tanto o esforço como a eficiência visuais são determinantes da eficácia dos usuários destes ambientes, tanto em termos da qualidade do trabalho executado como de sua saúde.

Os principais métodos de avaliação do conforto visual aplicados a situações de trabalho em indústrias, podem ser resumidos a procedimentos como:

• a iluminação de um posto de trabalho deve ser medida sobre o plano principal de trabalho com o ponto de leitura do equipamento posicionado perpendicularmente à principal direcção do fluxo luminoso;

• a iluminação restante do ambiente não deve ser menor que 1/10 da adoptada para o campo de trabalho e a iluminação mínima em qualquer ponto do campo de trabalho não deve ser menor que 70% que a iluminação média medida;

• a iluminação média é calculada através de equação matemática que considera o fluxo luminoso total das lâmpadas, da área total do plano de trabalho, do percentual de reflecção do tecto e das paredes, do tipo de iluminação e do factor de manutenção e conservação do sistema de iluminação e do ambiente;

• os valores de iluminação de um ambiente devem ser comparados com tabelas padronizadas que consideram parâmetros como, a iluminação geral ou adicional para as tarefas visuais, os tipos de tarefas visuais, a faixa de idade do observador e a velocidade ou precisão da visualização.

2.3.4. EXIGÊNCIAS RELATIVAS À MANUTENÇÃO

Os trabalhos de manutenção de coberturas deverão ter uma periodicidade frequente, dependendo do tipo de cobertura, de forma a evitar a sua degradação prematura. Naturalmente que o seu revestimento será a parte que necessitará maior atenção por estar mais exposta às intempéries. Deverá então ser realizada a inspecção da sua superfície corrente e dos seus pontos singulares (caleiras, embocaduras de tubos de queda, entre outros). Ao nível estrutural, cabe às empresas especializadas estipular um plano de manutenção mediante o sistema implementado.


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2.4. CRITÉRIOS DE SELECÇÃO DE SOLUÇÃO ESTRUTURAL [8]

A selecção da solução estrutural a optar quando se pretende construir um edifício de carácter industrial é particularmente importante, tendo em conta que a sua tipologia envolve factores directamente ligados à segurança estrutural dos mesmos.

Neste ponto pretende abordar-se os critérios a adoptar na verificação da segurança, sendo calculada para os estados limites e utilizando coeficientes de segurança aplicados a determinadas distribuições de probabilidades dos valores das acções e das propriedades dos materiais.

Quanto aos estados limites, consoante os prejuízos que podem resultar da sua ocorrência, distinguem-se estados limites últimos e estados limites de utilização, sendo associados determinadas durações. A consideração destes estados limites é em geral suficiente para traduzir as situações de ruína que interessa ter em conta na verificação da segurança das estruturas, seja qual for o seu tipo de material constituinte.

São então consideradas acções permanentes, acções variáveis e acções de acidente.

Quanto às combinações de acções, elas são formuladas tendo em conta a especificidade do estado limite considerado e a probabilidade de actuação simultânea das acções intervenientes, por utilização adequada dos valores das acções anteriormente referidos.

Os coeficientes de segurança relativos às acções são quantificados para os diversos estados limites, remetendo-se para os regulamentos dos diferentes tipos de estruturas e de materiais, considerando coeficientes de segurança correspondentes às propriedades dos materiais.

2.5.DIMENSIONAMENTO ESTRUTURAL DE COBERTURAS DE GRANDES VÃOS

Para o dimensionamento estrutural de coberturas de grandes vãos, é necessário realizar cálculos pormenorizados contabilizando todas as acções que contribuem para condicionar o desempenho estrutural dos mesmos. Assim, com este ponto pretende-se sintetizar todos os factores relacionados com as acções permanentes e variáveis que geralmente os edifícios estão sujeitos.

Para o dimensionamento e verificação da segurança o EC estabelece esquematicamente o representado na Fig. 2.1

Fig.2.1 – Etapas para o Dimensionamento e Verificação de Segurança no EC


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2.5.1. ACÇÕES

As acções a utilizar para uma análise estrutural encontram-se especificadas no Eurocódigo 1. As acções permanentes e as sobrecargas especificamente num projecto de estruturas podem agrupar-se segundo:

� Acções Permanentes • peso próprio da estrutura resistente; • peso próprio do revestimento; • peso próprio de elementos de iluminação ou suspensão de cargas.

� Acções Variáveis

• sobrecarga na cobertura; • efeito da variação da temperatura; • acções devidas ao vento; • acções devidas à neve; • acções devidas ao sismo.

2.5.1.1. Acções permanentes

O peso próprio da estrutura resulta da geometria da estrutura e o peso volúmico dos materiais que a constituem.

Relativamente ao peso próprio do revestimento, este varia consoante o tipo de solução adoptada, sendo que o seu peso normalmente é fornecido pelas fichas técnicas dos elementos que as empresas disponibilizam.

Em edifícios industriais é comum adicionar aos cálculos do seu dimensionamento uma parcela referente ao peso próprio, que varia consoante os componentes a suspender. Esta é caracterizada pelos elementos de iluminação, transporte ou suspensão de cargas, entre outros.

2.5.1.2. Sobrecarga

A sobrecarga a considerar varia consoante a categoria de utilização da cobertura, definida na Fig.2.2 (EC1).

Fig.2.2 – Categorias de coberturas [9]

As coberturas de edifícios industriais são classificadas na sua grande maioria como tendo categoria H. Os valores referenciais recomendados apresentam-se na Fig.2.3 e adoptam-se geralmente para a carga distribuída, qk=0,4 kN/m2 e para a carga concentrada, Qk=1,0 kN. Estas sobrecargas devem ser aplicadas na projecção horizontal da cobertura em causa.


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Fig.2.3 – Sobrecargas em coberturas (Categoria H) [9]

Devem-se verificar as acções de Qk e qk actuando separadamente. Contudo, fazendo uma análise rápida, deduz-se que a carga distribuída é sempre mais gravosa.

2.5.1.3. Acção do vento [4] [10]

Para o dimensionamento destas estruturas, o estudo do vento é de elevada importância para a segurança e conforto dos seus utilizadores sendo que representa a acção mais importante a ter em conta no projecto de estruturas. A maioria dos acidentes devidos ao vento ocorre em construções leves, principalmente de grandes vãos livres. As principais causas dos acidentes devidos ao vento em estruturas metálicas são:

• contraventamento insuficiente das estruturas de cobertura; • falta de ancoragem de madres; • fundações inadequadas; • deformabilidade excessiva da estrutura.

Em Portugal, este efeito poderá ser quantificado de acordo com o RSA (Regulamento de Segurança e Acções) e mais recentemente pelo EC1.

O EC1 - ponto 4, apresenta métodos para a determinação das acções naturais do vento com vista ao projecto de estruturas. Aplica-se a edifícios e obras de engenharia civil com alturas menores que 200m, dimensão que caracteriza praticamente a totalidade dos edifícios e pavilhões industriais. A norma Europeia EN 1991-1-4 (EC1) define procedimentos para o cálculo de acções devidas ao vento, abordando factores como:

• determinação da pressão do vento em superfície; • forças do vento; • velocidade do vento e pressão dinâmica; • valor de referência da velocidade média do vento;

a) velocidade média do vento; b) turbulência do vento; c) pressão dinâmica de pico.

O vento pode em geral ser considerado como actuando na horizontal, devendo admitir-se que pode ter qualquer rumo. O nível da sua influência é determinado pela tipologia dos edifícios e ligadas a factores como a pressão do vento, a área de referência estrutural e o factor estrutural. Quando o vento tem acção sobre uma superfície, existe geralmente uma sobrepressão (sinal positivo); porém em certas situações pode ocorrer o contrário, ou seja, existir sucção (sinal negativo) sobre a superfície. O vento actua perpendicularmente à superfície que impede a sua passagem. Os coeficientes de pressão são


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valores adimensionais que, no estudo da acção do vento em edifícios, permitem descrever a distribuição de pressões relativas no edifício.

O RSA analisa outras vertentes, tais como o zonamento do território, a rugosidade aerodinâmica do solo, a quantificação da acção do vento, os efeitos da acção do vento, pressão dinâmica do vento e coeficientes de forma pelos artigos 20º a 25º do presente regulamento. De maneira a confrontar os factores que o RSA e EC1 abrangem, apresenta-se no Quadro 2.3, as características de cada um evidenciando vantagens e desvantagens.

Quadro 2.3 – Considerações do RSA e EC1

RSA EC1

Definição em termos de zonamento do território, delimitando as zonas próximas do

mar e do interior (zona A e B).

Diferencia por zonas em função das condições térmicas, altitude (ligada à

velocidade do vento), e a ocorrência de neve

Escala de 2 níveis de rugosidade dos solos Escala de 5 níveis de rugosidade dos solos

Pressão dinâmica do vento de forma aproximada

Pressão dinâmica do vento inclui factor direccional e factor sazonal

Estruturas com altura mínima de 10 metros (rugosidade do tipo I) ou 15 metros

(rugosidade do tipo II)

Incluído o factor de exposição para alturas inferiores e superiores a 10 metros e para os

5 tipos de rugosidade do terreno

No cálculo dos coeficientes de pressão a inclinação nula da cobertura não é

contemplada (calculada por interpolação)

A inclinação nula para o cálculo dos coeficientes de pressão é considerada

Sem distinção

Considera um coeficiente de força, em função das arestas das secções, da esbelteza da estrutura e da percentagem de vazios das

secções.

Não contempla

Contempla efeitos dinâmicos em função de factores como as pressões de pico do vento nas superfícies e o efeito das vibrações da

estrutura devido à turbulência

2.5.1.4. Acção da temperatura

Uma vez que a acção da temperatura não se encontra explicitamente definida no EC1, existem duas opções para a sua definição:

• utilizar os valores de temperatura definidos no RSA; • utilizar os valores extremos de temperatura mais prováveis de ocorrer durante a vida útil da

estrutura.

2.5.1.5 Acção da neve

A acção da neve actua na projecção horizontal dos edifícios, tal como a sobrecarga de utilização, apresentando esta última valores superiores e mais significativos. O valor da carga da neve rondaria 0,1 kN/m², valor muito inferior a 0,4 kN/m² definido para a sobrecarga de utilização (ponto 2.3.1.2)


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2.5.1.6. Acção sísmica [11]

Para contabilizar a acção sísmica em Portugal, considera-se usualmente, o país dividido em quatro zonas, em que na ordem decrescente, de índice de sismicidade, são classificadas e designados por: A, B, C, D. A sua quantificação, em termos de incidência sísmica, é feita a partir de um coeficiente de sismicidade que o RSA define (Capítulo VII – Acção dos Sismos - Quando I). A delimitação pormenorizada destas zonas está no Anexo III do referido regulamento, bem como o mapa que tem por base todos os sismos sentidos em Portugal continental.

Para o estudo da acção sísmica, é ainda necessário satisfazer as disposições do EC8.


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3

SISTEMAS ESTRUTURAIS DE COBERTURAS LEVES PARA

EDIFÍCIOS INDUSTRIAIS

3.1. INTRODUÇÃO

Este capítulo é desenvolvido no sentido de clarificar algumas questões ligadas aos diferentes sistemas estruturais de coberturas leves mais usuais na actualidade. Em coberturas de edifícios industriais, a abordagem a este tema refere-se maioritariamente a estruturas de construção leve, existindo uma vasta diversidade de soluções que poderão ser aplicadas. Estas podem passar por recurso à estrutura metálica, à construção em madeira, à associação de materiais como o aço e o betão e a estruturas mistas dos mesmos ou a elementos de betão pré-fabricado.

Todas as soluções apresentadas serão abordadas, dando especial relevo à estrutura metálica, uma vez que para além de ser a solução mais corrente no mercado actual, existe uma vasta gama de alternativas que merecem alguma relevância e maior pormenorização.

De uma forma geral, um sistema de cobertura em estrutura metálica não é mais do que um arranjo estrutural composto de barras, formando um conjunto autoportante, tendo como característica principal a sua pré-fabricação. A padronização dos elementos e dos detalhes construtivos que as constituem, fazem com que o processo de fabrico e montagem seja mais simplificado e consequentemente mais rápido.

Procurar-se-á enumerar as vantagens e desvantagens da utilização deste sistema, as soluções passiveis de adoptar, bem como os seus métodos e detalhes construtivos. Este trabalho passará também por uma análise estrutural, sendo apresentada diferentes configurações da estrutura, onde será explorado o processo construtivo dos elementos que os constituem.

No que diz respeito a materiais como a madeira, será referenciado o típico caso da aplicação de madeira lamelada colada, uma vez que é sobre esta configuração que usualmente é dimensionada os edifícios ou pavilhões industriais de grande vão.

Relativamente, ao betão pré-fabricado, apesar de poder incorporar edifícios de natureza industrial, actualmente não é tão vulgar que suceda. Este tipo de solução foi mais frequentemente utilizada no passado, sendo que com o aparecimento de novas alternativas foi caindo em desuso. Assim será feita uma análise mais superficial onde se perceberá na generalidade quais as aplicações desta solução, os elementos que as constituem, processos de montagem, respectivas vantagens e desvantagens.

A associação de materiais como o aço e o betão, aplicados a pilares em betão representa uma solução bastante viável e correntemente aplicada aos edifícios em estudo. Por outro lado, utilização de


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estruturas mistas (aço-betão), representam cada vez mais uma alternativa aos tempos que correm, uma vez que permite uma associação de vantagens dos dois materiais.

3.2. SISTEMAS ESTRUTURAIS DE COBERTURAS EM ESTRUTURAS METÁLICAS 3.2.1. INTRODUÇÃO Um sistema estrutural em estrutura metálica é geralmente constituído pela estrutura principal e pela estrutura secundária (Fig.3.1). A primeira é formada por pórticos em alma cheia ou treliçada e a estrutura secundária é constituída essencialmente pelas madres, tirantes e outros elementos que as completam, sustentadas pela estrutura principal. O revestimento final será fixado à estrutura secundária.

Fig.3.1 - Estrutura principal e secundária de um sistema de cobertura [12]

A estrutura principal é a que se desenvolve no sentido do maior vão, o que significa que se encontra no plano transversal do edifício.

O desempenho estrutural está ligado à capacidade da estrutura em resistir a todas as acções que a solicitarão durante a sua vida útil, sem apresentar deslocamentos desmedidos e perda de estabilidade, eliminando a hipótese de ruína da estrutura.

Tal como em edifícios de outros materiais, nestas estruturas a ideia de economia na construção está ligada não só ao dimensionamento eficaz de todos os elementos que constituem um edifício, mas também, ao menor consumo de material e de mão-de-obra, sendo que estas dependem directamente das condições de fabricação, transporte e de montagem de cada obra.

A pré-fabricação das estruturas metálicas para além de introduzir inúmeras vantagens no processo construtivo, leva a uma padronização de dimensões, que para pavilhões desportivos, industriais ou supermercados rondam dimensões dos 10 aos 30 metros. Quando são estudados grandes vãos, superiores a 30 metros, será necessário prever soluções mais detalhadas de forma a garantir a estabilidade destes, sendo que a dimensão do vão é definido pelas diferentes actividades que cada sector produtivo poderá desenvolver.


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A tipologia mais correntemente utilizada em pavilhões é a que apresenta a estrutura principal formada por pórticos planos transversais, estabilizados longitudinalmente por estruturas secundárias. Esta solução é simples, económica e apresenta grande rapidez construtiva.

Em alternativa a coberturas planas e inclinadas, em pórticos treliçados ou de alma cheia, poderá recorrer-se ao uso de coberturas em arco, em poligonal ou mesmo de configurações diversas.

Para além da configuração atrás citada, quando existe a necessidade de cobrir grandes áreas, os edifícios industriais podem-se apresentar segundo estruturas de vãos simples ou vãos múltiplos. Este conceito surge pela necessidade de ter vãos desprovidos de pilares que condicionam as actividades desenvolvidas.

Para grandes superficies a cobrir, deve recorrer-se à utilização de pilares intermédios ou à construção de coberturas em vãos consequentes. (Fig.3.2) As dimensões podem variar também segundo as necessidades e requisitos locais, como sendo a altura requerida na construção ou as limitações dos terreno envolvente ao edificio.

Fig.3.2 – Distâncias-tipo entre pórticos [13]

3.2.2. ESTRUTURA PRINCIPAL DE ARMAZÉNS/EDIFÍCIOS INDUSTRIAIS Os armazéns/edifícios industriais são construções que, por norma, são caracterizadas por terem apenas um pavimento. Os pilares distribuem-se regularmente pelo espaço, estando presentes por todo o perímetro que comtempla a construção deste, podendo também serem inseridos no seu sector central.

A figura abaixo (Fig.3.3) representa o esquema estrutural tipo de um armazém industrial, caracterizando-se por uma cobertura com duas meias-águas em estrutura treliçada ou de alma cheia.

Fig.3.3 – Componentes constituintes de um armazém industrial [14]


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As vigas são um dos principais e mais importantes elementos estruturais dos edifícios. São geralmente usadas para transferir os esforços verticais recebidos da cobertura para os pilares ou para transmitir uma carga concentrada, caso sirva de apoio a um pilar. [15]

As vigas de cobertura suportam essencialmente as sobrecargas provenientes de acções climatéricas, o peso do revestimento, os contraventamentos, entre outras, sendo estes os principais factores que condicionam o dimensionamento dos seus restantes elementos. É habitual a utilização de soluções como treliças ou perfis em alma cheia ou alma vazada.

Os pilares têm a função de transmitir as acções actuantes na estrutura para as fundações, estando sujeitas à compressão, podendo ser introduzidos momentos flectores ou não. Por norma, os pilares encontram-se solicitados por acções verticais e por momentos flectores, Estas acções são originárias de cargas transversais, ou devido à ligação com as vigas, ou mesmo pela introdução de outros elementos, nomeadamente, pontes rolantes que acrescentarão sobrecargas descentradas do centro dos pilares. [11]

Fig.3.4 – Pilares submetidos à compressão e flexão [14]

Existe uma necessidade extrema de encontrar uma solução que reúna o perfeito equilíbrio na relação custo-qualidade, onde se satisfaçam as necessidades para as quais o edifício está a ser projectado de uma forma económica. A escolha de um edifício de natureza industrial poderá então passar por uma tomada de decisão acertada, nomeadamente ao nível da escolha correcta de secções dos vãos a constituir, garantindo desta forma um bom desempenho estrutural dos mesmos e se possível da forma menos onerosa possível.

Em edifícios de natureza industrial é comum optar-se por uma estrutura porticada, em que a análise da estrutura é avaliada como um todo. Um pórtico não é mais do que uma estrutura reticulada cujos elementos constituintes são todos complanares. As cargas admitidas neste são forças pertencentes a esse plano e os momentos perpendiculares ao mesmo. É geralmente formado por dois pilares, e uma ou duas vigas de cobertura, dependendo da tipologia das águas. A distinção particular entre as soluções estruturais é verificada pela variação de alternativas para a composição dos pilares e vigas que constituem a estrutura principal. [16]

O grau de continuidade entre os elementos estruturais condiciona o grau de transmissão de momentos flectores na estrutura, consequência inerente que surge das várias combinações de ligação passíveis de se realizar entre as vigas de cobertura e os pilares.

A distância entre pórticos transversais é também outro parâmetro importante a ter em consideração. A sua maior ou menor distância, de forma a aumentar ou diminuir o número de pórticos, é sem dúvida um factor que condiciona o comportamento estrutural dos edifícios. Na Fig.3.5 é visível a introdução de um pórtico transversal (a tracejado) que podem ser introduzido na estrutura em questão, fazendo diminuir para metade a distância, entre pórticos existentes (X/2).


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Fig.3.5 – Distância entre pórticos

3.2.2.1. Pórticos de alma cheia Os pórticos de alma cheia (Fig.3.6) são aqueles que mais são vistos na maioria dos edifícios de configuração industrial.

Fig.3.6 - Pórticos de alma cheia

A própria configuração do material, bem como os cuidados e a manutenção que este envolve, apresenta grandes vantagens, tirando grande partido da relação custo-beneficio da sua aplicação.

Os perfis que as estruturas desta natureza contemplam na generalidade dos casos para o nosso país são os perfis “U”, “I” e “H”, sendo que os pórticos em questão são economicamente competitivos para vãos livres da ordem de 20 metros.

Podem ser com altura constante para vãos até 30 m, ou variáveis, normalmente usados em grandes vãos (superiores a 30 m) para pavilhões sem ponte rolante (ver ponto 3.2.5). [17]

� Vigas de alma cheia

As vigas em alma cheia são constituídas por perfis laminados, soldados ou vazados. Para o seu dimensionamento é necessário ter em atenção pontos de união segundo duas perspectivas, ligação viga com viga (normalmente em edifícios com duas ou mais águas) e ligação viga com coluna. Estas poderão ter uma configuração de altura variável quando há a necessidade de vencer vãos de elevado comprimento, podendo realizar-se segundo altura constante quando os vãos apresentarem medidas inferiores a 25-30 metros.


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Fig.3.7 - Tipos de cobertura com vigas em alma cheia e vazada [12]

As vigas vazadas (Fig.3.7 (c) e 3.8) são peças com altura de alma significativa, executadas a partir de um único perfil e com a mesma massa inicial de material, variando apenas o tipo de corte, castelar (em losangos) ou alveolar (circulares).

Fig.3.8 – Vigas vazadas alveolares [18]

Nestes casos, como os perfis podem aumentar a altura em aproximadamente 50%, sem aumentar a massa linear, consegue-se vencer vãos até aproximadamente 60 m.

No caso de coberturas planas, podem ser utilizados perfis vazados, perfis laminados para vãos menores e perfis soldados para vãos maiores. Nesta perspectiva é sabido que os tipos de perfis mais adequados para estas vigas são aqueles que apresentarem maior inércia no plano da flexão, ou seja, com massas mais afastadas do eixo neutro. As figuras 3.9 e 3.10, mostram os tipos de perfis geralmente utilizados, embora que os da primeira seja aqueles que preferencialmente devam ser utilizados, o que nem sempre poderá ser vantajoso. Os perfis representados na Fig.3.9 requerem cuidados ligados ao dimensionamento e montagem, uma vez que necessitam de um cálculo dimensional para combinação de perfis ou necessidade de recorrer a soldadura para união de perfis.

Fig.3.9 – Perfis metálicos em “I“, duplo “I” e ”H”


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Fig.3.10 – Perfis metálicos em “U” (duas soluções) e em “I” soldado Contudo, a aplicação destes perfis em construções industriais terá também inconvenientes a ter em consideração, como sendo:

• grandes comprimentos de soldadura e possibilidades de empenar; • peso elevado e pouco aproveitamento da alma para a resistência do conjunto; • para grandes vãos essa solução deixa de ser economicamente viável.

� Pilares de alma cheia

Relativamente aos perfis metálicos de alma cheia que constituem os pilares, têm a particularidade de serem compostos por um ou diversos perfis, podendo ser laminados ou soldados, recorrendo a ligações mediante parafusos ou soldadura. A Fig.3.11 mostra a configuração de perfis mais correntes. Os perfis “I” laminados são normalmente utilizados em pilares secundários laterais com carregamentos pequenos. O perfil “H” laminado apresenta raios de giração muito próximos nas duas direcções. Quando é necessário introduzir pilares com alturas maiores, os perfis “I” e “H” soldados passam a ser vantajosos. No entanto existem outras opções que poderão ser aplicadas, nomeadamente, os perfis compostos, perfis com reforços em chapa, perfis de secção múltipla ou mesmo colunas treliçadas, tal como já foi abordado no ponto anterior. O perfil tubular apresenta grande vantagem por possuir o mesmo raio de giração nas duas direcções e uma elevada resistência à compressão. Para o caso de ser necessário fazer-se um reforço da estrutura, poderá também optar-se por preencher, por exemplo um perfil tubular com betão, aumentando portanto a resistência axial.

Fig.3.11 – Perfis mais utilizados em pilares metálicos [19]

3.2.2.2. Pórticos treliçados Os pórticos treliçados, são constituídos por perfis que compõe os elementos principais da estrutura. Uma treliça é caracterizada por ser um conjunto de elementos de construção, interligados entre si, sob forma geométrica triangular, com o objectivo de formar uma estrutura rígida, trabalhando


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predominantemente sob a acção de forças normais, sujeitos apenas a cargas aplicadas nas articulações (nós). [20]

Fig.3.12 – Exemplo de viga treliçada de cobertura

- Cordão Inferior - conjunto de elementos que forma a parte inferior - Cordão Superior - conjunto de elementos que forma a parte superior - Montantes - barra verticais - Diagonais - barras inclinadas

� Vigas treliçadas

As figuras 3.13 e 3.14 mostram uma vasta gama de soluções mais comuns de vigas treliçadas para coberturas planas, inclinadas ou em arco, passíveis de serem realizadas. Geralmente estes elementos apresentam também vantagens económicas para vãos maiores do que aproximadamente 30 metros.

Fig.3.13 – Vigas treliçadas para coberturas planas e inclinadas [11]

Fig.3.14 – Vigas treliçadas para coberturas em arco [11]

De referir que, por vezes é necessário cumprir exigências estruturais em função das solicitações externas a que os edifícios estão sujeitos. Estas peças são dispostas de forma inclinada, com a finalidade de melhorar o travamento da estrutura. Por outro lado se a condicionante a cumprir for inclinações de 0 a 10º para a cobertura é preferencial o uso de soluções em treliças com cordões paralelos. Se por acaso, existirem sobrecargas excessivas na estrutura, é comum reforçar os pilares de modo a que estes adquiram maior rigidez.


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A forma da treliça e a disposição das peças são escolhidas em função dos requisitos estruturais, económicos, estéticos e funcionais, dependendo muito da visão estrutural do projectista, uma vez que não há um determinado tipo de treliça específico para cada condição particular. Geralmente para a sua aplicação são usados perfis laminados e/ou formados a frio.

A escolha da melhor solução estrutural para estas vigas poderá estar relacionada, por exemplo, com a passagem de tubagens das diferentes especialidades a integrar ou até mesmo com as condições de iluminação a obter.

Quanto à sua constituição, são formadas por uma interligação de cantoneiras ou perfis, entre inúmeras soluções existentes, ligados geralmente por solda, rebites, pinos ou parafusos. A Fig. 3.15 ilustra algumas dessas soluções que mais se aplicam, como sendo cantoneiras simples, cantoneiras duplas, perfis em “I” e “U” e perfis tubulares com secções circulares rectangulares.

Fig.3.15 – Perfis que integram tipicamente estruturas treliçadas [19]

� Pilares treliçados

Os pilares treliçados têm a particularidade de serem contraventados segundo diversos perfis laminados ligados por cantoneiras ou chapas.

Este tipo de pilares requer na sua construção um aumento significativo de mão-de-obra, quando comparado com os perfis em alma cheia, resistindo a esforços muito similares.

Da mesma forma que cada viga em treliça pode ser aplicada, por exemplo, mediante condições a que o edifício está sujeito também nos pilares assim acontece. Desta forma, para pilares correntes, é usual aplicarem-se perfis como o representado na Fig.3.16(a), cumprindo este a sua função para as condições de esforços normais a que os edifícios se expõem. Uma secção em duplo “I” poderá ser outra solução a adoptar, especialmente quando se pretende dimensionar edifícios sujeitos a elevados esforços. (Fig.3.16(b)).Quando estamos perante casos de edifícios de elevado pé direito, com introdução de equipamentos auxiliares de produção como guindastes, gruas, entre outros a solução poderá passar pela conjugação de quatro cantoneiras em “L”. (Fig.3.16(c)).

Fig.3.16 – Configuração-tipo dos elementos de pilares treliçados [19]

A Fig.3.17 mostra um exemplo de um pavilhão industrial tipo, construído segundo pórticos metálicos totalmente treliçados.


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Fig.3.17 - Sistema de cobertura industrial com pórticos treliçados [21]

3.2.2.3. Estrutura de cobertura em treliça espacial com pórticos em betão [22]

Uma estrutura metálica espacial pode ser definida como um conjunto de elementos de aço que se caracterizam pela sua colaboração conjunta à resistência de esforços, que podem ser aplicados em qualquer ponto, actuando em qualquer direcção, e inclinados em relação à superfície da estrutura de metal, de qualquer ângulo. São deste modo, distintas das estruturas metálicas tradicionais, que se caracterizam por todos os elementos resistirem independentemente aos esforços neles aplicados.

Estas estruturas são geralmente compostas por perfis tubulares de secção circular, possuindo a capacidade de compor inúmeros arranjos geométricos. São capazes de vencer grandes vãos com um desempenho melhor comparativamente a outros sistemas estruturais.

Fig.3.18 - Treliça Espacial Plana para cobertura de grandes vãos [22]

Não é possível individualizar uma só geometria para este ou aquele caso. As estruturas espaciais são de um modo geral superfícies de revolução cilíndrica, parabólica e hiperbólica, sendo que as suas derivações são unidas por uma triangulação espacial de barras dispostas adequadamente.

As estruturas podem ser constituídas por uma só superfície, formada por uma triangulação no espaço, ou por duas superfícies, uma inferior e outra superior, unidas por um sistema de barras, formando uma triangulação espacial. A opção por um dos dois sistemas depende da estabilidade necessária para suportar as solicitações a que está sujeita a estrutura, sendo mais utilizado o sistema de uma só superfície em coberturas de pequenos vãos e o sistema de duas superfícies em cobertura de grandes vãos.


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O facto de vencer grandes vãos livres (dimensões que podem alcançar os 100 metros) é a principal vantagem da estrutura espacial, podendo realizar-se em aço ou alumínio.

As treliças espaciais mais comuns são formadas por malhas planas, podendo, também ser formadas por malhas curvas cilíndricas (arqueadas) ou malhas curvas esféricas (cúpulas).

As dimensões e configuração das malhas espaciais são determinadas em função das particularidades de cada edifício, sendo que os materiais do revestimento, as sobrecargas de utilização e os vãos livres entre apoios condicionam totalmente a geometria da estrutura.

Os pórticos que sustentam as estruturas em questão são geralmente realizados em betão e dimensionados para as sobrecargas transmitidas pela cobertura, tal como acontece no caso das vigas em treliça de pórticos planos.

3.2.3. ESTRUTURA SECUNDÁRIA DE ARMAZÉNS/EDIFÍCIOS INDUSTRIAIS

Os principais elementos que caracterizam a estrutura secundária são os contraventamentos que contemplam essencialmente as madres e os tirantes.

Os contraventamentos são elementos essenciais em edifícios de estrutura metálica sendo estes que conferem rigidez à estrutura. Em complemento com os pórticos transversais, que se encarregam da estabilização no plano principal das estruturas, os contraventamentos conferem aos edifícios a sua estabilidade longitudinal.

Para a sua incorporação nos edifícios é necessário estudar os esforços a que a estrutura está sujeita, nomeadamente ao nível da acção do vento, sobrecarga e cargas provenientes de outros elementos da estrutura, com o objectivo de determinar a localização de esforços de tracção e compressão.

Os materiais mais utilizados na sua construção são cantoneiras simples, cantoneiras duplas, barras redondas e por vezes perfis “T”.

Existem contraventamentos horizontais, localizados no plano da cobertura, e contraventamentos verticais, nas laterais dos edifícios. (Fig.3.19)

Fig.3.19 – Contraventamentos longitudinais de um edifício industrial [23]


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Relativamente aos contraventamentos horizontais há necessidade de considerar as cargas introduzidas pelo vento e os impactos laterais provocados pela existência de pontes rolantes, transferindo-as para os pilares. Os contraventamentos fazem com que haja uma melhor distribuição das cargas horizontais, minorando os deslocamentos e os momentos na base. Podem ser dispostos na cobertura dos edifícios industriais no:

• plano das madres para edifícios com pórticos; • plano das madres para configurações tipo “sheds” em vigas de alma cheia; • plano das madres e cordão inferior de sheds em meia tesoura; • cordões inferiores das tesouras para pilares principais com duplo espaçamento.

Quanto aos contraventamentos verticais:

• situam-se no plano dos pilares; • garantem a estabilidade da estrutura; • distribuem e encaminham até às fundações os esforços introduzidos pela acção

horizontal do vento e ponte rolante; • são dispostos de maneira a fazer uma distribuição sequencial pelo edifício de modo a

que os esforços sejam distribuídos simetricamente, o que leva a um melhor comportamento estrutural do conjunto.

Relativamente às madres têm como principal função, suster o revestimento de cobertura além de servirem como elemento estabilizador da estrutura. Estão situadas entre vigas principais e secundárias de pórticos ou tesouras, estando sujeitas a esforços de flexão, justificados pela existência de sobrecargas variáveis (chuva, etc). Por intermédio das madres, são também transferidos os esforços resultantes de sobrecargas, do peso do revestimento e vento, para as treliças.

O espaçamento entre madres está intimamente ligado a factores como:

• tipo e espessura do revestimento; • modo como o revestimento é apoiado na estrutura; • flecha ou deformação admissível para o revestimento; • carregamento actuante.

No que diz respeito às características geométricas destes elementos, na Fig.3.20 estão representados os perfis que por norma se aplicam.

Fig.3.20 – Perfis típicos de terças [19]


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3.2.4. LIGAÇÕES EXISTENTES NUMA ESTRUTURA METÁLICA

As ligações que se realizam entre os elementos são de extrema importância, uma vez que estes pontos constituem pontos onde poderão existir quebras ou condicionalismos no comportamento das estruturas. Torna-se importante caracterizar a ligação (caso seja necessária) entre vigas, ou, ter em consideração a forma como os pilares se encontram ligados à fundação. Estas ligações poderão majorar ou minorar de maneira significativa os esforços transmitidos entre os elementos, condicionando consequentemente o deslocamento horizontal da estrutura.

3.2.4.1. Ligação entre elementos

As ligações que as estruturas metálicas contemplam são preferencialmente ligações aparafusadas (Fig.3.21) ou ligações soldadas (Fig.3.22), sendo que, para casos especiais, a utilização de pernos, pode também ser uma solução.

Fig.3.21 - Ligação aparafusada [24]

Fig.3.22 - Ligação soldada [25]

As ligações aparafusadas, são mais vantajosas quanto à resistência pois resistem melhor às tensões de fadiga, bem como à retracção do material. Por outro lado, são ligações que permitem obter mais economia no consumo de energia, e não requerem o uso de mão-de-obra qualificada.

As ligações soldadas são usadas em aplicações de elevada responsabilidade solicitadas quer por cargas estáticas, quer por cargas dinâmicas. O projectista tem que proceder a um adequado dimensionamento dos cordões de soldadura, que constituem, muitas vezes, os pontos de ruína preferenciais da estrutura.

Perante um caso que se pretende juntar elementos de construção metálica, como vigas e pilares ao betão é utilizada uma placa de inserção com pernos (Fig.3.23). Estes elementos metálicos são soldados à placa e os esforços de corte são absorvidos pelo betão. Esta solução é vantajosa na medida em que permite a transmissão de esforços consideráveis. Poderão ser usados em zonas traccionadas e essencialmente, permite um ajuste optimizado nas ligações estrutura metálica/betão. [26]


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Fig.3.23 - Ligação aparafusada [25]

As placas de base (Fig.3.24) devem ser suficientemente capazes de resistir a esforços como momentos e cargas normais concentradas provenientes das colunas e de reacções provenientes do encastramento de vigas ou outros elementos. Um factor a ter em atenção é a forma como a placa de base está fixada à fundação (por norma em betão) e qual a resistência desta.

Os chumbadores (Fig.3.24) são elementos metálicos com o objectivo principal de fixar as chapas de base, fazendo a ligação aos pilares metálicos às fundações. Geralmente, são utilizadas barras redondas, podendo ser soldadas na face inferior da chapa ou proceder à fixação usando porcas. Estes elementos necessitam de ser previstos em situações que contemplem casos de bases rotuladas ou encastradas, uma vez que estes dois casos introduzem esforços diversificados que requerem diferentes dimensionamentos.

Fig.3.24 – Fixação de perfil recorrendo a chumbadores e porcas [20]

As juntas entre elementos estruturais funcionam como elementos complementares, de modo a permitir que haja uma transmissão de esforços entre peças, sem que este se altere. Estes elementos fazem com que a estrutura adquira maior resistência e segurança estrutural.

Fig.3.25 – Conexão entre vigas [11]


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3.2.4.2. Ligação dos pilares à cobertura [27]

Existem inúmeras maneiras de realizar a ligação dos pilares à cobertura, ora recorrendo a rótulas pela união de perfis através de elementos como parafusos ou então recorrendo à soldadura ou mesmo através do assentamento directo da estrutura de cobertura nos pilares dos diversos tipos (Fig.3.26).

Fig.3.26 – Pormenor de ligação entre a treliça e o pilar [28]

No caso em que se recorre a rótulas, apesar de esta não ser a solução mais corrente no mercado, importa referir que podem ser aplicadas em estruturas com os mais variados materiais existentes. Estas poderão ser total ou parcialmente treliçadas, não apresentando qualquer restrição no que diz respeito à sua forma geométrica, vinculação ou carregamento. Assim sendo:

� Ligação de treliça simplesmente rotulada

Nesta solução, a rótula que se forma na ligação transfere aos pilares esforços horizontais e verticais através de momentos flectores que por sua vez serão transmitidos até às fundações.

Fig.3.27 – Esquema estrutural de pórtico unido por duas rótulas

� Ligação de treliça duplamente rotulada

Neste caso, o afastamento entre as duas rótulas faz com que surja um par de esforços. Com isto a ligação treliça/pilar absorve os momentos, fazendo com que as duas estruturas funcionem como um pórtico bi-encastrado, ou até mesmo bi-rotulado, o que evita momentos nas fundações.

Trata-se de um caso mais resistente e económico do que o primeiro, resultando esforços relativamente menores para o conjunto treliça, pilares e fundações.


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Fig.3.28 – Esquema estrutural de pórtico encastrado

A Fig.3.29 mostra o pormenor de ligação entre a treliça e o pilar para esta solução, recorrendo a chumbadores:

Fig.3.29 – Exemplo de ligação entre a treliça e o pilar

3.2.4.3. Ligação dos pórticos à base

� Bases rotuladas

As bases rotuladas são responsáveis pela transmissão de esforços normais e esforços transversos da estrutura para a fundação. Por norma, são formadas por uma placa soldada na ligação pórtico/fundação com dois chumbadores ao centro. Estas bases são mais económicas para as fundações e mais indicadas nos casos de locais com solos de reduzida capacidade de suporte, embora que, conduzam a estruturas mais pesadas.

Fig.3.30 – Base rotulada [20]

� Bases encastradas

Este tipo de ligação é responsável pela passagem de esforços da estrutura para as fundações através da transmissão de esforços normais e transversos como também de momentos flectores. Trata-se de fundações mais dispendiosas do que as do ponto anterior embora levem a estruturas economicamente mais vantajosas por haver uma melhor distribuição de esforços. Por norma os armazéns e os edifícios industriais, contemplam na maior parte dos casos pilares rotulados na base, representando isto uma diminuição de esforços nas fundações mas ao mesmo tempo uma majoração no dimensionamento dos


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pórticos. Isto permite a que, por exemplo os estudos geotécnicos para avaliar a capacidade resistente dos solos que vão suportar o edifício possam ser desvalorizados em parte.

Por outro lado, o deslocamento horizontal da estrutura é também influenciado pela forma como os pórticos estão integrados nas fundações, devendo isto ter-se em consideração quando a construção é realizada, por exemplo, em zonas de grande exposição ao vento. Assim, se as bases forem encastradas, é sabido que os deslocamentos horizontais são menores quando comparados com os das bases que usam rótulas.

Um exemplo comum de um pórtico encastrado, é o caso em que este se encontra soldado a uma placa de base, através de chumbadores na periferia desta. A placa de base é colocada na ligação entre os pórticos e a fundação, normalmente de betão, evitando-se assim o esmagamento do betão das fundações, uma vez que o carregamento é distribuído.

Fig.3.31 – Base encastrada [20]

� Bases rotuladas e bases encastradas

Existe uma dualidade de conceitos que impede a classificação de qual a melhor solução a adoptar, uma vez que estas dependem da estrutura a aplicar e as condições onde será colocada. Se uma base rotulada é vantajosa num caso pode ser desfavorável no outro.

Para edifícios industriais típicos, em que as alturas geralmente rondam os 8 metros, procura-se reduzir o custo das fundações, aplicando pilares rotulados, sendo que ao mesmo tempo, estes adquirem secções transversais variáveis com o objectivo de reduzir o consumo de aço.

Em suma, o uso de pórticos rotulados nas bases é vantajoso no sentido que:

• as fundações são mais económicas; • permite implantações dos edifícios em terrenos com reduzida capacidade de suporte.

Por outro lado, os pórticos encastrados nas bases em relação ao caso anterior, permitem:

• distribuição de esforços mais favorável; • dimensionamento mais económico; • deslocamentos horizontais menores; • maior facilidade de montagem.

3.2.5. ELEMENTOS COMPLEMENTARES – PONTES ROLANTES Pontes rolantes são equipamentos destinados à movimentação horizontal e vertical de cargas dos mais variados tipos, utilizadas nos diversos setores industriais. [29]

Os edifícios indústriais que necessitem de ponte rolante, introduzem, de certa forma, esforços que vão condicionar em larga escala o seu dimensionamento estrutural. Assim, este factor para além de


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acrescentar esforços verticais, horizontais e momentos à estrutura, introduz também impactos que os pórticos têm de “absorver”. Por outro lado, requere que a estrutura em si se adapte a esta condição, já que é necessário criar de uma forma segura um caminho de rolamento.

Cada solução é estudada em função das diferentes sobrecargas a que a ponte rolante introduz, sendo necessário por vezes minorar ou majorar esforços e por consequência a configuração dos pilares. Soluções comuns em perfis laminados ou soldados, em pórticos com consola, pilares escalonados ou pilares duplos, são apresentadas na Fig.3.32. São apresentados da esquerda para a direita mediante suportem pontes rolantes leves, médias ou pesadas.

Fig.3.32 – Pórtico com consola, pilar escalonado ou coluna dupla para instalção de ponte rolante [30]

Fig.3.33 – Ponte rolante tipo [31] 3.2.6. CONJUGAÇÃO DE SOLUÇÕES PARA EDIFÍCIOS INDUSTRIAIS DE VÃOS MÚLTIPLOS

Para edifícios industriais ou armazéns, é vulgar a existência de variadas configurações estruturais recorrendo às mais diversas soluções para vãos simples. Contudo, é necessário ter em consideração que as grandes indústrias pretendem atingir principalmente soluções estruturais com grande liberdade superfícies. Assim, é necessário considerar soluções em vãos múltiplos, quando se pretendem vencer vãos de comprimentos elevados.

Para isto, apresentam-se diferentes alternativas como treliças e perfis em alma cheia, adoptando diferentes geometrias quando comparados com os vãos simples.


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3.2.6.1. Soluções em treliça

Para esta solução especificam-se quatro alternativas mais correntes:

a) Estrutura base em treliça

A configuração da Fig.3.34 a duas águas obriga a que exista uma pequena altura de construção na viga de apoio do eixo central, de maneira a que as treliças sejam projectadas em balanço. Trata-se então de um caso de uma estrutura sem colunas intermediárias, treliça a duas águas.

Fig.3.34 – Estrutura sem colunas intermedias em tesoura a duas águas [32]

As coberturas de vãos múltiplos como a representada na Fig.3.35 requerem apenas que haja uma altura de construção satisfatória de modo a que a treliça de apoio do eixo central tenha espaço para ser colocada. Trata-se de uma solução bastante vantajosa uma vez que é uma solução esteticamente bastante agradável aliando uma boa razão custo-beneficio.

Fig.3.35 – Estrutura sem colunas intermédias, em treliça e a duas águas [32]

b) Estrutura base tipo “Shed” [33]

Este tipo de estrutura está especialmente talhada para edifícios que necessitem de obter taxas de renovação de ar (ventilação) com alguma regularidade ou mesmo níveis de iluminação natural alta.

Podem ser adaptados a vãos simples ou múltiplos, vencendo grandes vãos quer no sentido longitudinal quer no sentido transversal.

Os painéis responsáveis pela introdução de iluminação no interior dos edifícios têm a particularidade de poderem ser adaptáveis, segundo inclinações regulares de modo a que a luz possa ser aproveitada da forma mais desejável.


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Fig.3.36 – Estruturas tipo “shed” apoiadas em treliças sem colunas intermediárias e a duas águas [32]

3.2.6.2. Pórticos em alma cheia

A construção de edifícios em pórticos de alma cheia poderá realizar-se segundo a configuração de vãos múltiplos sempre que os pórticos assim o permitirem, sendo que a alternativa estrutural mais comum poderá passar pela introdução de vigas de pórtico assentes em pilares laterais e vigas centrais.

Fig.3.37 – Pórticos apoiados em vigas rectas com vigas de pórticos intermédios [32]

3.2.7. FASES DE MONTAGEM DE ESTRUTURAS METÁLICAS [34]

O processo de montagem de edifícios industriais é uma das fases mais importantes de entre todas as fases que existem deste o início do projecto até à fase final da obra.

Esta fase requer sempre um planeamento detalhado de modo a que a sejam especificados os equipamentos usados, o material a aplicar e os passos pormenorizados a cumprir.

O sucesso da estrutura pode ser então determinado pela existência de um projecto credível, uma boa pormenorização de tarefas, boa adaptabilidade na fabricação e bons métodos de montagem.

De seguida, apresentam-se de uma forma generalizada os principais passos para a construção de um edifício industrial tipo com vigas em treliça (Fig.3.38):


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1. montagem dos pilares; 2. montagem dos contraventamentos verticais; 3. montagem das vigas laterais e de beiral que fazem a interligação entre os pilares; 4. montagem da viga de pórtico entre os pilares do primeiro eixo; 5. escoramento desse pórtico; 6. montagem da segunda viga de pórtico; 7. interligação do primeiro e do segundo pórtico recorrendo a terças de cobertura; 8. montagem dos contraventamentos no plano da cobertura; 9. remoção das escoras e alinhamento de eixos; 10. montagem dos pilares consequentes ao vão de contraventamento; 11. montagem das vigas laterais e de beiral de interligação entre os pilares; 12. montagem da viga de pórtico entre as colunas e escoramento desta; 13. interligação do núcleo contraventado e o novo pórtico através de terças de cobertura.

Fig.3.38 – Fases de construção de um edifício industrial tipo [34]

3.2.8. CONSIDERAÇÕES, VANTAGENS E DESVANTAGENS FACE À UTILIZAÇÃO DE ESTRUTURAS METÁLICAS A utilização de estruturas metálicas tem vindo a ser uma aplicação cada vez mais corrente na construção, sendo associado à ideia de modernidade e inovação.

As vantagens dos sistemas construtivos em aço vão muito para além dos aspectos estéticos. Assim, aliado ao facto de a partir deste se obterem “construções limpas” e de baixo custo, esta solução permite uma redução do tempo de construção quando comparado com outras, nomeadamente em betão.

As desvantagens surgem muitas vezes por questões exteriores à própria construção, relacionadas com o fabrico e o transporte do material.

A construção em aço apresenta vantagens significativas quando comparadas com os sistemas construtivos convencionais, tais como:

• Redução do prazo de execução da construção; • Desperdício mínimo de material e racionalização de mão-de-obra; • Custos;


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• Organização do estaleiro; • Adaptabilidade; • Menor dimensão dos pilares e da altura de vigas; • Compatibilidade com outros materiais; • Alívio de carga/ economia de fundações; • Comportamento intrínseco do material; • Comportamento sísmico; • Facilidade de manutenção e reciclabilidade; • Redução do prazo de execução da construção.

Recorrendo a este tipo de construção, será possível trabalhar em diversas frentes de obra em paralelo, justificado pela independência da construção destas estruturas face ao processo construtivo, sem que as condições climatéricas a condicionem e onde se verifica uma redução de escoramentos.

Uma vez que a estrutura metálica não carece de processos construtivos morosos como por exemplo, a execução de cofragens, escoramentos ou armações de ferro, isto traduz-se num aumento de produtividade. Além disso, há uma redução significativa dos desperdícios de materiais, uma vez que estas estruturas são pré-dimensionadas em fábrica de acordo com o exigido especificamente na montagem em obra.

Os custos de obra podem ser minorados, pela facto que o preço de material do aço, não supera o do betão, pois possibilita a redução de custos indirectos da obra, tais como custos de estaleiro e uma maior rapidez na execução da obra reduzindo honorários em obra a larga escala. A velocidade de execução da obra, origina também um ganho adicional pela ocupação antecipada do edificio e pela rapidez no retorno do capital investido.

Quando comparado com o betão estas estruturas são também vantajosas uma vez que não necessitam de áreas para processos como por exemplo a realização de betão, que requerem zonas de armazenamento de areia, brita, cimento e madeira para cofragens. Isto faz com que o estaleiro se torne mais organizado e limpo, não obrigando a tão volumosas áreas de trabalho por vezes economicamente muito desvantajosas.

Estas estruturas adaptam-se na perfeição aos edifícios industriais pela sua configuração que facilita em grande escala a passagem de redes de especialidades tais como as redes informáticas, condutas de ventilação, entre outras.

Reduzindo a dimensão dos pilares e da altura de vigas obtém-se um aumento significativo da área útil dos edifícios, o que muitas vezes não é possível quando se realiza construções em betão. As estruturas metálicas com dimensões mais reduzidas quando comparadas com o betão, sustentam maiores cargas que o segundo, sendo que desta forma é possível fazer um aproveitamento mais rentável dos espaços (factor preponderante em edifícios de configuração industrial).

Actualmente é cada vez mais comum a combinação de elementos construtivos a funcionar em conjunto com o objectivo de optimizar as construções. Posto isto, o aço será mesmo o material que hoje em dia é mais visível em termos de conjugação com outros materiais uma vez que facilmente incorpora panos de alvenaria, lajes de betão, placas de variados metais, pavimentos, painéis sandwich, entre outros.

O custo das fundações poderá ser reduzido por implementação de estruturas metálicas, que possuindo características leves, levam a uma redução de peso próprio das estruturas e consequente ganho económico pela equivalente redução de dimensão das fundações.


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As estruturas metálicas possuem grande ductilidade em relação a muitos outros materiais, e é esta característica que faz com que elas possuam um comportamento sísmico bastante positivo, sendo esta uma particularidade importante a ter em conta no dimensionamento de edifícios industriais. A ductilidade consiste então na capacidade de um material sofrer deformação plástica sem rotura nem fissuração. São reduzidos os esforços introduzidos por acção dos sismos, reduzindo deslocamentos causados por efeitos de 1ª e 2ª ordem que o EC1 contempla. [35]

Salvo casos particulares, este tipo de estruturas apenas requerem manutenção muito pontualmente, incidindo essencialmente sobre a renovação de pintura, representando assim custos baixos a médio-longo prazo.

Por outro lado, estas estruturas podem ser facilmente desmontadas e aplicados em diversos meios uma vez que o aço é um material reciclável na sua totalidade, podendo assim tirar-se rentabilidade em futuras aplicações.

Contudo existem também condicionalismos que contemplam as construções desta natureza. Um factor a ter em atenção é que determinadas situações de carregamento das estruturas podem ser irrelevantes para o dimensionamento destas quando realizadas em betão, o que não acontece quando são realizadas em estruturas metálicas. Assim, surge a necessidade de contabilizar de uma forma mais precisa todos os esforços que poderão sobrecarregar uma estrutura metálica uma vez que esforços sobredimensionados poderão dar origem a estruturas dispendiosas.

Por outro lado, estamos perante estruturas que necessitam de mão-de-obra e equipamento especializado tanto para a sua fabricação como para a parte da montagem. O custo de transporte é geralmente oneroso, sendo que este muitas das vezes condiciona a fabricação por razões ligadas à disponibilidade de veículos especiais tanto para o seu transporte como para o seu acompanhamento nas vias.

3.3. SISTEMAS ESTRUTURAIS DE COBERTURAS EM MADEIRA LAMELADA COLADA [36] [37] [38]

3.3.1. INTRODUÇÃO

As estruturas de madeira lamelada colada têm tido uma utilização crescente no nosso país, representando uma alternativa viável, nomeadamente na substituição das estruturas de aço ou de betão nos edifícios industriais ou desportivos de grandes proporções.

Torna-se importante referir que a madeira é um dos materiais estruturais mais antigos ligados ao sector da construção, sendo que com o avanço tecnológico e construtivo deste sector foi gradualmente substituído pelo betão armado e pelo aço, sendo actualmente mais aplicado a revestimentos ou elementos secundários dos edifícios.

Contudo, e tendo em conta que o futuro do sector está inerentemente ligado a causas como a preservação do ambiente e o desenvolvimento sustentável, o uso da madeira como material estrutural é plenamente pertinente. Em comparação com outras alternativas é caracterizada por ser uma solução que pelas suas características, diminui em grande escala o impacte ambiental, uma vez que é um material oriundo de uma fonte de regeneração contínua, que pode ser transformado recorrendo a consumos reduzidos de energia. Quando comparado com as restantes alternativas, é caracterizado por ter baixo peso específico, facilitando a sua laboração, e um aproveitamento total de desperdícios.

Quando é necessário tomar uma decisão quanto à solução estrutural a escolher, apesar da madeira por vezes não ser a mais económica ou mesmo a mais vantajosa, critérios ligados à conservação ambiental e ao impacto ambiental ganham prioridade em função do preço ou da qualidade das soluções.


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Quanto às suas aplicações mais correntes, este tipo de material está bastante ligado à construção de estruturas com cobertura de grande vão, como grandes industrias, centros comerciais e pavilhões desportivos, sendo cada vez mais vulgar a sua aplicação em habitações, passagens pedonais ou reabilitação de edifícios.

Fig.3.39 – Edifício constituído estruturalmente por elementos de madeira lamelada colada [39]

Obtém-se portanto soluções estruturais como vigas rectas, pórticos e arcos sendo tecnicamente viável a realização de estruturas de grandes vãos, acima de 100 metros, limitados apenas pela capacidade de transporte e montagem e pela capacidade das fundações, dado que os grandes vãos são resolvidos geralmente por estruturas em arco parabólico.

Fig.3.40 – Transporte de vigas lamelas coladas para obra [40]

Neste ponto pretende-se perceber as características, e as principais vantagens e desvantagens deste material no sector da construção. Por outro lado, explorar os tipos de construção na qual esta solução pode ser integrada, salientando alguns pontos ligados à sua concepção, fabrico e manutenção.

3.3.2. MADEIRA LAMELADA COLADA [41]

A madeira lamelada colada para a formação de vigas não é mais do que um material formado por lamelas de madeira de espessura pré-dimensionada (máx.45mm) coladas entre si por sobreposição. Na sua constituição são usadas colas de grande resistência e durabilidade, sendo que antes do processo de colagem dos elementos, é feita uma selecção do material, rejeitando as partes que apresentarem anomalias.


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As madeiras lameladas coladas podem ser produzidas a partir de várias espécies de árvores, sobretudo resinosas, contudo, a mais utilizada é a Epicea, vulgarmente denominada casquinha, pouco comum em Portugal, mas abundante nos países Nórdicos. Contudo actualmente já é possível optar por usar Pinho Bravo Nacional. Estes elementos passam por um processo de selecção, sendo classificados segundo a sua resistência mecânica aos vários tipos de solicitação.

Através desta técnica é possível atingir elementos estruturais de elevadas dimensões, uma vez que verifica uma distribuição equilibrada de esforços entre lamelas. As tensões geradas por algumas são então compensadas pela absorção de outras, evitando por exemplo a fendilhação dos elementos.

Para a sua aplicação é necessário dar especial atenção a processos como o corte do material, a sua secagem, a uma correcta manutenção.

Para melhor compreensão das características deste material estrutural são apresentadas algumas particularidades inerentes ao mesmo:

� Características mecânicas:

• boa relação entre o peso e a resistência mecânica; • perfeita homogeneidade e isotropia; • grande estabilidade dimensional.

� Tipos de agressões a que resiste:

• ao fogo; • a ambientes quimicamente agressivos; • às variações higrotérmicas (temperatura e humidade) interiores e exteriores; • às solicitações mecânicas ligadas ao transporte, montagem e manutenção; • ao cloro das piscinas; • a ambientes marítimos.

Em suma, as grandes secções transversais associadas a este tipo de material garantem uma maior inércia à oscilação das condições ambientais (temperatura e humidade relativa do ar) e, por consequência, uma estabilidade dimensional eficaz.

Conduzem também a uma elevada resistência ao fogo destas estruturas, muito porque as colas utilizadas no fabrico de elementos lamelados colados não sofrem alteração significativa com a temperatura abaixo da temperatura de carbonização da madeira, comportando-se estes elementos como elementos sólidos.

3.3.3. PROCESSO DE FABRICO [42]

As estruturas em questão são compostas pela sobreposição de lamelas coladas nas faces através da colagem de diversas peças de madeira de comprimento variável, topo-a-topo. A figura 3.41 apresenta as dimensões standard das secções de madeira laminada colada que actualmente o mercado disponibiliza.


45

Fig.3.41 – Elementos e dimensões standard das secções de lâmina colada (em milímetros) [43]

A ligação topo a topo das diferentes peças de madeira constituintes de uma lamela, é executada por juntas em bisel ou pela utilização da técnica de entalhes múltiplos (finger joint), processo este muito mais vulgar, por se adaptar bem à produção em série e reduzir o desperdício de madeira.

Para melhor perceber a forma como estes elementos funcionam, são apresentados de seguida os principais cuidados a ter e fases do seu processo de execução.

3.3.3.1 Disposição das lamelas

� Lamelas horizontais e lamelas verticais

Fig.3.42 – Lamelas horizontais e lamelas verticais [43]


46

� Juntas denteadas

Fig.3.43 – Tipologia de encaixe recorrendo a juntas denteadas [43]

3.3.3.2 Processo de produção (cuidados a ter em consideração)

Existem alguns cuidados a ter em consideração:

a) Preparação das lamelas

Para a preparação das lamelas será conveniente executar uma secagem em estufa, seguido do corte do material com recurso a material de corte específico. Classifica-se a resistência das lamelas, seguido da preparação dos topos dos elementos e o armazenamento dos mesmos.

b) Ligação dos elementos através de juntas denteadas

A ligação é feita pela aplicação de cola nos topos das lamelas e pela posterior compressão hidráulica unindo as lamelas unitárias topo a topo. Daqui obtém-se as lamelas contínuas, que ao fim de um pequeno período de secagem estão prontas a ser cortadas à medida requerida.

c) Colagem

A aplicação de cola é feita após as lamelas estarem regularizadas correctamente nas secções pretendidas. O processo de colagem é realizado por pressão controlada dos elementos, sendo concretizada face a face, com a configuração do tipo de viga pretendido. Em condições ambientais regularizadas, num período de tempo determinado, a cola aplicada sofre o processo de secagem.

d) Acabamento

Os trabalhos de acabamento estão relacionados com a regularização envolvente das vigas bem como a execução de pinturas protectores do material, furos para ligações, entre outros.

Por fim, após estarem concluídos os elementos contínuos que formam a madeira lamelada colada é necessário criar as tipologias curvilíneas de grandes dimensões. Assim, para que isto seja possível, é indispensável recorrer á utilização de moldes metálicos com a forma do intradorso pretendido para o arco ou pórtico, contra os quais são prensadas as lamelas durante o período de colagem. Estes moldes estão talhados para se deslocarem sobre carris, o que lhes confere a possibilidade de definir a forma geométrica pretendida.

3.3.4. CONFIGURAÇÃO ESTRUTURAL DE EDIFÍCIOS EM MADEIRA LAMELADA COLADA [43]

3.3.4.1 Vigas Planas

A madeira lamelada colada sob a forma de vigas planas tem essencialmente três tipos de utilização:

• vigas associadas em treliças, formando grandes elementos; • vigas simplesmente apoiadas (para vãos máximos que por norma vão até aos 25 metros);


47

• elementos secundários funcionando à tracção ou à compressão; • suplemento aos grandes elementos.

Fig.3.44 –Exemplo de pavilhão realizado através de elementos planos em treliça [37]

A Fig.3.45 apresenta as formas standard das vigas mais comuns para estruturas recorrendo a madeira lamelada colada sob a forma plana, indicando o vão, inclinação, o afastamento em apoios e o número de águas (aos casos a que se aplica).

Fig.3.45 –Madeira lamelada colada sob a forma plana [44]

3.3.4.2 Pórticos Curvos ou Arcos [43]

Os pórticos curvos ou em arco têm a particularidade de se adaptarem a edifícios cujo vão a vencer seja maior. Estes por norma podem atingir vãos que podem superar os 100 metros de comprimento. Exemplo disso, e com grande relevo no contexto europeu, localizado em Portugal, o Pavilhão Multiusos (Atlântico) – Lisboa, é um excelente exemplo da potencialidade da aplicação dos lamelados colados com um vão que atinge 113 metros (Fig.3.46).


48

Fig.3.46 – Pavilhão Multiusos (Atlântico) – Lisboa [45]

Contudo, apesar de esta ser uma solução que abrange múltiplas vantagens, não deixa de ser uma opção que acarreta bastantes encargos económicos, o que justifica o facto de correntemente só ser aplicada a obras de elevada importância social ou de carácter público.

A Fig.3.47 apresenta as formas standard das vigas mais comuns para estruturas recorrendo a madeira lamelada colada sob a forma de pórticos curvos ou arcos, indicando o número de articulações, vão a vencer, inclinação e afastamento entre pórticos (aos casos a que se aplica).

Fig.3.47 – Madeira lamelada colada sob a forma de pórticos curvos ou arcos [44]

3.3.5. UNIÃO ENTRE PEÇAS

Relativamente à união entre peças, é possível serem separadas segundo duas vertentes. Desta forma, existem uniões de peças que se efectuam durante o processo de fabrico para a constituição das lamelas e as uniões referentes à ligação entre estas e as vigas existentes em obra.

No que diz respeito ao segundo caso, estas estão intimamente ligadas ao facto de que na maior parte dos casos, ser impossível transportar para obra pelas suas excessivas dimensões. Contudo, este facto tem implicações, nomeadamente ao nível da perda de resistência das peças aos momentos flectores, sendo por vezes uma opção viável projectar peças com ligações mediante rótulas que não acusarão essa problemática.

Os diversos tipos de ligações a realizar em obra, poderem ser executados conforme o Quadro 3.1.


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Quadro 3.1 – Tipos de ligações entre peças (madeira lamelada) [36]

Tipo de ligação Pormenor da ligação

Encaixe de madeira com madeira

Órgãos metálicos

Ligação de elementos metálicos e cola

Do primeiro tipo têm-se as uniões por juntas dentadas que, se forem realizadas paralelas às fibras de madeira lamelada, levam a uma eficiência da ligação de cerca de 80% para os momentos flectores. Se as ligações forem executadas formando um certo ângulo com as fibras, a eficiência da união é reduzida, devido à inferior resistência da madeira. 3.3.6. CONTRAPARTIDAS DO USO [46]

A seguir são apresentados os principais benefícios e inconvenientes na aplicação da madeira lamelada colada na construção, recorrendo à comparação com soluções em aço, betão e madeira maciça.

As vigas lameladas coladas têm uma elevada resistência mecânica (flexão, compressão, tracção e corte), apresentando vantagens quando comparadas a estruturas de aço e betão como:

• excelente resistência a ambientes corrosivos; • são mais económicas e na generalidade dos casos de maior rapidez de execução; • melhores características térmicas e acústicas; • produto mais ecológico e integralmente reciclável; • sensação de conforto e satisfação visual; • construção de formas mais complexas.

Relativamente à madeira maciça, os lamelados colados apresentam as vantagens como:

• teor em água controlado; • dimensões precisas; • permite obter peças com secção e comprimento desejados; • aproveitamento de peças de pequena espessura; • esteticamente agradável; • excelente reacção ao fogo distinguindo-se pela lenta carbonização; • permite obter peças com formas variadas;


50

• material mais homogéneo onde os defeitos que reduzem a resistência mecânica na madeira maciça estão dispersos e limitados à espessura da lâmina onde ocorrem.

Contudo, na generalidade esta solução estrutural poderá também apresentar desvantagens essencialmente quando comparada com estruturas em aço, nomeadamente ao nível de variações dimensionais (ligadas à humidade), tendência para dilatar, ou mesmo por ser um elemento com maior grau de combustibilidade. Está mais sujeito a ataques dos agentes biológicos, apresentando também baixa durabilidade quando em contacto directo com água.

3.4 SISTEMAS ESTRUTURAIS DE COBERTURAS EM BETÃO PRÉ-FABRICADO

3.4.1. INTRODUÇÃO

De igual modo como os sistemas estruturais referidos anteriormente, os sistemas pré-fabricados têm especial relevo em construções como os edifícios industriais, sendo que o betão pré-fabricado representa uma solução viável na construção destes edifícios. Trata-se de uma solução que há vários anos atrás era prioritária face a qualquer outra e que cumpre de modo satisfatório e eficaz as exigências de qualidade técnica e económica, tão importantes em construções industriais.

Fig.3.48 – Estrutura tipo em betão pré-fabricado [47]

Os elementos pré-fabricados são caracterizados sob a forma de pórticos planos usados como sistema estrutural. Podem ser aplicados a edifícios com tipologia de duas ou múltiplas águas (Fig.3.49), tendo já comprovado ser uma boa solução perante uma análise custo-beneficio. São caracterizadas por se aplicarem em edifícios térreos, quando é necessário vencer grandes vãos (em média até 30 metros) e sem apoios intermédios. Por vezes, em estruturas que exijam maior complexidade ou reforço estrutural, poderão ser introduzidos contraventamentos entre pilares, geralmente na direcção perpendicular à das vigas (Fig.3.49).


51

Fig.3.49 – Sistema estrutural de pórticos em betão para coberturas em duas e em múltiplas águas

3.4.2. LIGAÇÃO ENTRE ELEMENTOS DE BETÃO ARMADO PRÉ-FABRICADO [47]

O dimensionamento destas estruturas requer um especial cuidado na fase de projecto uma vez que é necessário ter particular atenção na ligação entre as vigas e os pilares, pilares e fundações e entre vigas.

A ligação entre elementos são geralmente consideradas segundo duas vertentes, uniões rígidas ou uniões articuladas. Contudo, para edifícios industriais, é assertivo considerar a união viga-pilar, como ligações articuladas ou deformáveis, executada através de consola e chumbadouro ou através de encaixe em cunha estrutural (Quadro 3.2).

Em relação à ligação pilar-fundação e viga-viga, por norma, o primeiro poderá ser encastrado nas fundações ou recorrer a ligação articulada (Quadro 3.2). A segunda poderá ser tratada como uma articulação ou ligada com recurso a chumbadouro ou parafusos.

Quadro 3.2 – Tipos de ligações entre peças (betão pré-fabricado) [48] [49]

Tipo de ligação

Pormenor da ligação

Ligação em consolo e chumbadouro

(Viga-Pilar)

Ligação de encaixe em cunha estrutural para pilar simples e duplo

(Viga-Pilar)


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Articulada

(Pilar-Fundação)

Em suma, o seu comportamento estrutural destes edifícios rege-se a grande escala pela deformabilidade à flexão da ligação viga-pilar, bem como pela forma como esta condiciona a distribuição de esforços solicitantes nas estruturas.

Neste tipo de construções é necessário estabelecer folgas e tolerâncias, dimensionando os elementos e as ligações, tendo em consideração desvios de produção, de locação e verticalidade da obra e de montagem dos elementos.

3.4.3. PROCESSO DE MONTAGEM DE ESTRUTURAS EM BETÃO PRÉ-FABRICADO

O processo de montagem destas estruturas, distingue-se dos outros sistemas já estudados, um pouco pela simplicidade que merece. Assim sendo, para a execução de fundações para os pilares, procede-se a:

• escavação para a colocação de betão de nivelamento das fundações (espessura de aproximadamente 15cm);

• colocação dos elementos suporte em betão pré-fabricado para futuro encaixe com os pilares; • os pilares são inseridos nos elementos base da fundação e aprumados nos sentidos;

transversal e longitudinal do edifício (Fig.3.50); • as vigas de sustentação serão elevadas, encaixadas sobre as cabeças dos pilares e

conectadas, nos pontos de cumeeira, formando os pórticos; • colocação de terças, distanciadas de maneira adequada para susterem o revestimento final

da cobertura.

Fig.3.50 – Inserção do pilar no elemento base de fundação [49]

Torna-se importante referir que os vãos entre os pilares deverão ser mantidos constantes e a distância entre pórticos, no sentido longitudinal da edificação, deverá estar compreendida entre 4 a 6 metros.


53

3.4.4. VANTAGENS E DESVANTAGENS DO USO DE ELEMENTOS PRÉ-FABRICADOS EM BETÃO

Como vantagens podem relevar-se os seguintes factores:

• redução dos serviços da obra; • redução dos prazos de entrega; • velocidade de execução com qualidade; • menor custo com mão-de-obra; • menores custos de materiais; • elevada produtividade.

As desvantagens com maior relevância são:

• condicionalismos de transporte de elementos; • montagem especial de certos elementos; • ligações por vezes complexas.

3.5 SISTEMAS ESTRUTURAIS MISTOS EM AÇO E BETÃO [50] Os benefícios da associação de aço e betão estão actualmente a ser mais explorados, sendo que esta conjugação sob a forma de perfis de aço e peças (pré- fabricadas ou moldadas in situ) encontram-se hoje em dia mais vulgarizadas. Para pavilhões industriais, mais precisamente sob a vertente de pilares, esta solução é mais uma alternativa a ter em conta na sua construção. Trata-se de peças compostas de maneira a utilizar as qualidades do betão à compressão associada a capacidade e esbelteza do aço. Para compatibilizar os dois materiais são utilizados conectores. Uma das vantagens da utilização de pilares mistos é o facto de estes dispensarem protecção contra fogo. A forma da secção transversal e o arranjo dos componentes destes, são geralmente utilizados segundo três tipos de soluções, como sendo, pilares mistos preenchidos (a), revestidos (b) ou parcialmente revestidos (c). (Fig.3.51)

Fig.3.51 – Secções transversais tipo de pilares mistos [51]

Uma solução bastante comum para a ligação de vigas em perfis metálicos a pilares de betão, é a introdução de pilares mistos a 0,5m da altura total do pilar.

O uso dos pilares mistos pode trazer diversas vantagens em relação ao pilares metálicos e/ou de betão armado como:

• grande capacidade resistente com secção transversal de dimensões reduzidas; • possibilidade de atingir deformações plásticas com comportamento dúctil; • desempenho superior face ao fogo;


54

• poucos problemas com a encurvadura local; • redução da quantidade de formas e escoramentos; • possibilidade de pré-fabricação; • redução do peso próprio da estrutura e consequente diminuição de esforços transmitidos às

fundações.


55

4

REVESTIMENTO E IMPLICAÇÕES CONSTRUTIVAS

4.1. INTRODUÇÃO

A construção tem sofrido uma grande transformação com a investigação de novos materiais e desenvolvimento de novos sistemas construtivos.

As coberturas que actualmente são usadas em edifícios industriais são também o resultado disso mesmo, sendo estas estruturas definidas pela forma e características mediante a função a que se destinam e o estilo arquitectónico pretendido.

O revestimento de edifícios ou armazéns industriais têm a particularidade de ter como principal objectivo, a protecção dos edifícios da acção das intempéries, a par das funções utilitárias e estéticas, aliando cada vez mais, economia e funcionalidade de soluções.

De uma forma geral, as coberturas devem cumprir as seguintes condições:

• funções estéticas: forma e aspecto em harmonia com a linha arquitectónica envolvente, dimensão dos elementos, textura e coloração dos elementos;

• funções utilitárias: impermeabilidade, leveza, isolamento térmico e acústico; • funções económicas: custo da solução adoptada, durabilidade e fácil conservação dos

elementos. A crescente necessidade em cobrir edifícios com vãos elevados, fez com que a construção se fosse adaptando segundo estruturas com grandes vãos livres entre apoios, e revestimentos de elevadas dimensões, práticamente planos. Por consequência, a construção de edifícios industriais adaptou-se na globalidade dos casos ao uso de materiais mais económicos, “limpos”, e portanto vantajosos. As estruturas ficaram mais esbeltas e os revestimentos passaram a adquirir um papel preponderante neste enquadramento, sob a forma de elementos resistentes que cobrem as áreas requeridas.

Apesar da têndencia da configuração de coberturas ir cada vez mais ao encontro de soluções planas, existem muitas outras soluções alternativas que podem ser consideradas. De referir que as coberturas planas apesar de o aparentarem ser, adquirem inclinações minima por forma a garantir a drenagem de águas com sucesso, sem que hajam eventuais patologias justificadas pela concentração elevada de água em qualquer ponto da cobertura.

Desta forma estas podem ser classificadas segundo quatro vertentes ligadas directamente à inclinação dos elementos. Denominam-se por sistemas de revestimento de coberturas planas, inclinadas, curvas e autoportantes.


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Quando se faz a escolha do revestimento de coberturas, deve-se ter como factor de consideração predominante, o estudo da região onde se insere o edifício. Uma boa solução de cobertura será aquela que será compatível com os factores climatéricos, como a chuva, o vento, a neve, as amplitudes térmicas, entre outros.

Deverá ter-se ainda em consideração os sistemas de drenagem de águas pluviais a implementar, incluindo rufos, calhas, colectores, tubos de queda, caixas de derivação, entre outros, que irão garantir o eficaz escoamento das águas pluviais.

Neste capítulo será realizada uma classificação das soluções mais correntes para revestimento de cobeturas de edificos e armazéns industriais, descrevendo sucintamente essas mesmas soluções, referindo o campo de aplicação, casos práticos de aplicação, bem como as suas vantagens e desvantagens.

O revestimento lateral de fachadas é um aspecto importante a ter em consideração, embora não esteja enquadrado directamente no âmbito deste estudo. Contudo, é importante referir que as alternativas que se adaptam às fachadas vão muitas vezes ao encontro das soluções realizadas para as coberturas, com o objectivo de proporcionar leveza e qualidade estetica aos edifícios.

4.2. CLASSIFICAÇÃO QUANTO À GEOMETRIA E NÚMERO DE VERTENTES [52]

A configuração ou geometria das coberturas deve estar enquadrada com o meio envolvente em termos arquitectónicos, conciliando factores como a economia, facilidade de execução e drenagem de águas conveniente.

Por outro lado, o tipo de revestimento a usar e as condições climatéricas existentes, influenciam directamente a inclinação que as coberturas devem ter.

Existem portanto inclinações mínimas expressas em percentagem em função do tipo de material usado que devem ser respeitadas de acordo com requisitos regulamentares e indicados pelos fabricantes. Estes valores padrão têm uma relação de dependência directa com a altura, a orientação e o desenvolvimento das vertentes dos edifícios. Como exemplo, para revestimentos metálicos ou em naturocimento os valores referidos são os apresentados no Quadro 4.1

Quadro 4.1 – Inclinações tipo (em função do tipo de revestimento)

Tipo de revestimento

Metálico

Ondulado aço

galvanizado 10%

Ondulado

alumínio 5%

Naturocimento Ondulado 20%

Modelado 10%

O tipo de revestimento deve ser então escolhido em função da inclinação base existente na estrutura do edifício, uma vez que por norma cada material está vocacionado para ser aplicado segundo


57

determinadas pendentes. De referir que as inclinações adoptadas são da responsabilidade dos projectistas, podendo estes cumprir ou não com os parâmetros estipulados.

Como já referido anteriormente, as coberturas de armazéns e edifícios industriais poderão ser classificadas como coberturas planas, inclinadas, curvas e autoportantes.

4.2.1. COBERTURAS PLANAS

As coberturas planas são caracterizadas essencialmente por visualmente serem superfícies (aparentemente) horizontais. Por norma, as suas pendentes rondarão no máximo 8% de inclinação sendo que este factor poderá introduzir problemas, nomeadamente ao nível da drenagem das águas resultantes das chuvas. Estas coberturas apresentam inúmeras vantagens, nomeadamente ao nível do aproveitamento do volume dos espaços, embora para que não sejam soluções problemáticas, carecem de medidas específicas em termos de drenagem de águas (ponto 4.5). O exemplo típico que caracteriza este ponto são as soluções de coberturas tipo “Deck” (ponto 4.4.4.2). [53]

4.2.2. COBERTURAS INCLINADAS

As coberturas inclinadas, por convenção, são caracterizadas por terem uma pendente superior a 8%.

No Quadro 4.2 encontra-se representada a configuração estrutural de coberturas deste tipo.

Quadro 4.2 – Configuração estrutural de coberturas inclinadas [54]


58

4.2.2.1. Vertente simples ou a uma água

As coberturas a uma água são as mais simples em termos construtivos. Estas coberturas têm apenas uma pendente, que cobre a totalidade da área edificada, formando um plano inclinado, que encaminha a água para uma das fachadas dos edifícios. A partir de determinado vão, podem ser introduzidas madres ou meias-asnas.

4.2.2.2. Vertente a duas águas

Este é o tipo de cobertura mais comum. As coberturas deste tipo unem-se na cumeeira central, sendo que a inclinação delas é independente, podendo ser ou não iguais.

Existem no entanto casos em que a cumeeira deixa de ser o ponto de ligação de ambos os elementos, sendo só coincidente em planta. Esta poderá ter uma utilização mais vulgar em edifícios que tenham exigências mais específicas de ventilação ou iluminação. (Quadro 4.2)

4.2.2.3. Vertente a três águas

Este tipo de coberturas é destinado aos edifícios caracterizados apenas pela existência de uma única empena. Assim, para além das duas águas mestras paralelas às fachadas, existe uma terceira água, que correntemente se designa por tacaniça, formando três áreas triangulares.

Este tipo de configuração pode introduzir problemas de definição estrutural aos edifícios na medida em que existe a necessidade de acertar os pórticos em uniformidade com a cumeeira.

4.2.2.4. Vertente a quatro águas

As coberturas a quatro águas são por norma caracterizadas por serem dimensionadas para edifícios cuja forma seja um quadrilátero. As suas vertentes unem-se formando a cumeeira comum a todas. No caso de coberturas em que as vertentes apenas se intersectam num ponto, estas são denominadas por vertentes em pavilhão e aplicam-se geralmente em edifícios com área quadrada a cobrir.

4.2.2.5. Vertente com configurações especiais

As coberturas tipo “shed” são um exemplo frequente de uma cobertura com vertente mediante configuração especial. Estas poderão ter uma utilização mais vulgar em edifícios que tenham exigências mais específicas de ventilação, iluminação (Fig.4.1), ou drenagem para grandes vãos (Fig.4.2).


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Fig.4.1 – Cobertura com configuração especial de vertentes [55]

Fig.4.2 – Associação de vertentes e materiais de revestimento para o mesmo pavilhão industrial

(4 águas e configuração especial)

Contudo, com o avanço cada vez mais fugaz dos sistemas de cobertura, actualmente já é corrente verificarem-se coberturas inclinadas recorrendo a formas bastante alternativas, como exemplo da Fig.4.3.

Fig.4.3 – Cobertura inclinada com configuração especial de vertentes [56]

4.2.3. COBERTURAS AUTOPORTANTES

As coberturas autoportantes são caracterizadas por representarem estruturas modernas e eficientes e em plena ascensão no mercado nacional.

Trata-se de uma alternativa vanguardista pelo seu sistema, ideal pela resistência e economia, aliado à capacidade de respostas e rapidez de execução.


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Na sua constituição inclui por norma chapas perfiladas em aço zincado, justapostas e interligadas através de parafusos galvanizados com arruelas de vedação e fixação.

As chapas são fixadas à estrutura de sustentação através de suportes de fixação A cobertura funcionam então como uma casca metálica de configuração complexa, com funções estruturais e de protecção, simultaneamente. Devido a forma geométrica da telha e às características do material que a constitui, consegue-se maior resistência mecânica, o que permite vencer grandes vãos sem apoios intermédios. A Fig. 4.4 trata-se de um pavilhão desportivo de vão livre com 42 metros de extensão recorrendo telhas autoportantes curvas, que dispensou sustentação intermédia, tornando o pavilhão visualmente agradável.

Fig.4.4 – Cobertura autoportante [57]

No sistema autoportante, a necessidade de interposição das tradicionais asnas de apoio da cobertura é eliminada. As chapas autoportantes são longos perfis metálicos não seccionados, planos ou em arco, que se apoiam unicamente nas extremidades.

Esta solução pode ser aplicada em edifícios de estrutura metálica ou betão armado. Esta solução permite aplicações em prazo record, com uma relação custo/qualidade imbatível, comparativamente a outros sistemas. [58]

As vantagens relacionadas com este tipo de solução são essencialmente:

• maior rapidez de execução e montagem; • diminuição de carga/m² em relação aos revestimentos tradicionais; • soluções construtivas inquebráveis, de longa durabilidade; • segurança estrutural; • dispensa manutenção.

A principal desvantagem reside no transporte e colocação em obra dos elementos que constituem estas soluções. Por serem elementos pré-fabricados é necessário recorrer a medidas especiais tanto no transporte como na colocação em obra.

Fig.4.5 – Transporte e montagem de cobertura autoportante [59]


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4.2.4. COBERTURAS CURVAS

As coberturas curvas são caracterizadas por possuírem um eixo curvilíneo adquirido no processo de fabrico, complementadas por um conjunto de tirantes e contraventamentos.

Fig.4.6 – Cobertura curva [60]

Os tirantes são por norma realizados em aço de alta resistência e representam um acessório essencial que complementa este sistema de cobertura. Isto porque absorverem os impulsos horizontais nos apoios devidos à curvatura da estrutura, fazendo com que apenas haja esforços verticais, como o peso próprio, a ser transmitidos aos pilares.

Os contraventamentos representam no fundo os elementos que asseguram a segurança da estrutura pela correcta transmissão de esforços para as estruturas de suporte da cobertura quando se introduzem esforços excessivos, devidos, por exemplo, à acção do vento. Encontram-se dispostos regularmente, variando o seu espaçamento em função dos critérios estruturais.

Com base nestes elementos, estas coberturas permitem vencer vãos maiores quando comparadas com as coberturas planas.

Fig.4.7 – Cobertura curva com recurso a tirantes [61]

4.3. DESCRIÇÃO GERAL DOS SISTEMAS DE REVESTIMENTO

De uma forma mais particular, os revestimentos em geral podem classificar-se quanto à:


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• natureza dos materiais de revestimento; • continuidade dos elementos de revestimento; • forma dos elementos de revestimento; • dimensão dos elementos de revestimento; • opacidade dos elementos de revestimento; • tipo de estrutura de suporte.

4.3.1. NATUREZA DOS MATERIAIS DE REVESTIMENTO

Este ponto abrange um elevado número de soluções distinguindo-se os sistemas de revestimento mediante as suas características intrínsecas. A abordagem a esta questão detalhar-se-á no ponto 4.4

a) Continuidade dos elementos

Quanto à continuidade dos elementos de revestimento podem distinguir-se dois tipos, como sendo, elementos contínuos e elementos descontínuos.

Quadro 4.3 – Continuidade dos elementos [62]

Elementos Contínuos Elementos Descontínuos

Tipos Exemplo Tipos Exemplo

- Membranas - Feltros - Telas.

- Telhas - Chapas - Soletos - Cascas metálicas - Placas betuminosas

b) Forma dos elementos

Existem diversas configurações quanto à forma dos elementos. Podem ser:

• planos; • ondulados; • curvos; • trapezoidais


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Fig.4.8 – Elementos planos, ondulados, trapezoidais ou curvos trapezoidais [63]

Importante referir também que a forma dos elementos está directamente ligada a factores com a resistência dos materiais e por consequência com a inércia dos mesmos. Desta forma, para estes elementos, quanto mais ondulada for a superfície das placas, mais estas resistem às cargas ou esforços aplicados. Quando se passa de uma superfície lisa para uma ondulada ou corrugada dá-se um aumento da inércia e assim o aumento da respectiva da resistência. A escolha de soluções é muitas vezes condicionada por esta questão.

Geralmente os elementos ondulados são aplicados para estruturas em forma de arco, pois, devido à baixa altura da onda, adapta-se facilmente a curvaturas. Já os trapezoidais, são aplicados em situações em que há sobrecargas concentradas, sendo bastante utilizados em estruturas em duas águas, shed e espacial.

4.3.2. DIMENSÃO DOS MATERIAIS DE REVESTIMENTO DESCONTÍNUOS

Geralmente os materiais de revestimento descontínuo quanto à sua dimensão classificam-se por tamanhos pequenos, médios e grandes.

Quadro 4.4 – Dimensão dos materiais de revestimento descontínuos

Dimensões

Pequenas Médias Grandes

- Telhas - Soletos

- Chapas

- Painéis - Canaletes - Cascas

4.3.3. OPACIDADE DOS ELEMENTOS DE REVESTIMENTO

Existem três tipos de elementos de revestimento quando avaliado o seu grau de opacidade. Desta forma inúmeram-se elementos:

• opacos; • translúcidos; • transparentes.

Estas características estão directamente relacionadas com a iluminação interna dos edifícios, podendo ser compatíveis com as características dos restantes elementos de revestimento. A Fig. 4.9 mostra a


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perspectiva interna e externa de uma cobertura com alternância de chapas opacas, translúcidas (revestimento superior) e transparentes (revestimento lateral).

Fig.4.9 – Elementos de revestimento opacos, translúcidos e transparentes

4.4. NATUREZA DOS MATERIAIS DE REVESTIMENTO

Relativamente à natureza dos materiais de revestimento, o mercado disponibiliza inúmeras soluções com as mais diversas propriedades, e os mais variados orçamentos.

Assim sendo, quanto à natureza dos materiais de revestimento, os elementos classificam-se segundo o Quadro 4.5.

Quadro 4.5 – Natureza dos materiais de revestimento

Metálicos

- Chapas de aço galvanizado - Chapas de aço inoxidável - Chapas de zinco - Chapas de alumínio - Folhas de cobre

Pétreos naturais

- Soletos de ardósia

Pétreos artificiais

- Telha cerâmica; - Telhas de microbetão; - Placas de naturocimento

Betuminosos - Chapas betuminosas com fibras.

Plásticos

- Chapas de policloreto de vinilo (PVC); - Chapas de poliéster reforçado com fibras de vidro; - Chapas de polimetacrilato de metilo (acrílicas); - Chapas alveolares de policarbonato.

Mistos

- Chapa de aço revestidas com betume e folhas de alumínio; - Painéis sandwich com camada de isolamento térmico; - Telhas metálicas revestidas com grânulos minerais; - Painéis tipo “Deck”; - Telhas asfálticas.


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Contudo, é importante referir que embora aqui explicitadas, nem todas as soluções se adequam à aplicação em edifícios de configuração industrial. Assim sendo, analizar-se-á apenas aqueles que correntemente são utilizados e que por norma são os mais indicados para tal fim.

4.4.1. REVESTIMENTOS METÁLICOS

O revestimento metálico apresenta-se como uma solução bastante comum no mercado actual de construção de coberturas de grandes vãos.

Aliado à evolução de técnicas construtivas, este tipo de revestimento tem vindo a obter melhorias significativas na sua qualidade, sendo cada vez mais uma solução nas mais diversificadas construções.

Se antigamente apenas era usado em edifícios agrícolas, instalações provisórias e alguns pavilhões industriais, actualmente já é uma alternativa corrente em pavilhões desportivos, industriais ou até mesmo em habitações. A Fig. 4.10 representa a configuração tipo de como poderá ser enquadrada a instalação de chapa metálica numa estrutura com vigas em alma cheia.

Fig.4.10 – Detalhe de cobertura em chapa simples [64]

Por outro lado, em caso de necessidade, e em complemento a este tipo de chapas existem os componentes para efectuar o isolamento termoacústico dos edifícios. A lã mineral (lã-de-rocha e lã-de-vidro), o EPS (Poliestireno) colado em telhas trapezoidais e painéis e o PU (Poliuretano rígido) injectado em telhas trapezoidais e painéis são soluções que poderão ser adoptadas.

Quando confrontados com coberturas de elevadas dimensões, outra solução a ter em conta poderá passar pela aplicação de revestimento em chapa zipada. Como complemento a esta, será necessário recorrer à utilização de clips fixados às terças que sustentam o revestimento final. Os clips para além do referido, evitam que haja a necessidade de perfurar as chapas e permitem que os elementos ganhem margem de dilatação.

Esta hipótese é cada vez mais comum, e eficiente em casos em que a inclinação da cobertura seja baixa (aproximadamente 3%), e vãos que poderão atingir dimensões de 60 a 80 metros.

Contudo, quando confrontados com elementos em chapa corrente, o processo de fixação recorrendo a parafusos pode também constituir uma alternativa viável.


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Fig.4.11 – Perfil de revestimento em chapa zipada e equipamento para realizar fixação das chapas [65]

Sob o ponto de vista do fabrico, as chapas na sua generalidade poderão ser perfiladas a partir de bobinas naturais ou pré-pintadas em aço, alumínio e aço inox, em larguras que rondam geralmente os 0,5 metros e comprimento conforme o requerido. A chapa é então moldada a frio na forma desejada e os formatos usados nas estruturas são obtidos por perfilagem. Estas peças variam tanto na secção como na espessura conforme o fim a que se destina o elemento estrutural.

4.4.1.1. Revestimento em aço

O aço é o elemento que caracteriza os revestimentos metálicos, sendo que para ser aplicado necessita de tratamentos de acabamento de maneira a estar protegido contra acções externas como por exemplo a corrosão das chapas. Existem portanto dois mecanismos de protecção do aço, como sendo, a protecção catódica e a protecção por barreira mecânica.

Na primeira, a protecção da chapa é realizada por um processo onde é utilizado um metal mais reactivo que o aço, que ao consumir lentamente realiza a devida protecção.

O segundo caso trata-se de um processo em que é aplicada um revestimento sobre a superficie do aço, impedindo o seu contacto com o meio. Com isto, é possivel prolongar a vida útil do material, conservando as suas caracteristicas mecânicas. O tempo de protecção que o revestimento garante varia em função de factores como:

• natureza química; • espessura; • forças de adesão e coesão; • resistência à passagem de água.

As chapas de revestimento de aço podem ser de secção ondulada ou trapezoidal, e devem ser aplicadas com inclinação mínima de 5%, para garantir a estanqueidade.

No caso de existirem condicionalismos que não o permitam, devem ser previstos materiais de vedação.

Em suma, o revestimento recorrendo ao aço é obtido pela realização de chapas obtidas por laminação a frio e conformada em perfiladeiras, obtendo-se deste processo um perfil com a secção transversal um perfil, que pode ter configuração ondulada ou trapezoidal.

� Aço galvanizado

Para além da proteção por barreira atrás referida, poderão realizar-se tratamentos quimicos com o objectivo de aumentar a resistência e aderência dos revestimentos ás chapas.


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Um dos processos utilizados mais comuns é a galvanização a quente, que não é mais do que um processo de zincagem da chapa onde esta é banhada numa solução de zinco fundido, que faz com que se crie uma pelicula anti-corrosiva.

O zinco tem a particularidade de usar as suas caracterisiticas, de forma a que quando sujeito a oxidação, cria a sua própria protecção contra a corrosão. Após a oxidação, o zinco forma carbonato, que por si só adquire caracteristicas de impermeabilização e aderência que garante a protecção do material. A título de exemplo, este fenómeno ocorre frequentemente nas bordas, nos locais onde são fixadas as chapas ou mesmo em eventuais arranhões que surjam na colocação destas e é denominada correntemente por protecção catódica.

Para além do revestimento a zinco é comum em chapas de aço ser aplicado um tratamento final em pré-pintura ou lacagem.

A Fig. 4.12 e 4.13 representa a sequência de aplicação dos processos de galvanização e lacagem.

Fig.4.12 – Galvanização do aço

Fig.4.13 – Lacagem do aço

A pintura final complementa assim as caracteristicas das chapas, baseando-se segundo aplicações diversas, como sendo, pintura liquida, a pó e pré-pintura.

O tratamento da superfície adoptado na preparação de chapa metálica para aplicação da pintura, é um factor decisivo para o resultado final da pintura, bem como para a sua durabilidade e estabilidade da cor.

Para uma correcta aplicação do esquema de pintura é recomendado seguir os seguintes processos:

• analisar o tipo de estrutura e sua utilização; • localização do edifício; • analisar a agressividade do meio ambiente; • estipular o período de vida útil do esquema de pintura.


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A liga do aço utilizada bem como a configuração das suas secções, espessuras e orifícios, espaçamento entre peças e conexões, incluindo a quantidade de galvanização devem estar de acordo com a legislação estabelecida pelos Eurocódigos em vigor.

� Aço inox

O uso do aço inox tem crescido nas últimas décadas, muito devido à sua aparência e à agradabilidade estética deste material. Por outro lado, a facilidade de manutenção, os baixos custos de ciclo de vida, a alta resistência à corrosão, impacto, abrasão e durabilidade têm contribuído para o desenvolvimento deste material.

O aço inoxidável é altamente resistente à corrosão na maior parte dos ambientes agressivos e por essa razão tem sido utilizado em estruturas localizadas à beira mar, petrolíferas, na indústria e armazenamento de alimentos. A sua resistência à corrosão resulta de uma camada transparente e bem aderente de óxido, tendo por base o crómio que se forma à superfície na presença do ar ou de outro qualquer ambiente oxidante. Este material, caso apresente alguma patologia, como sendo, quebras , risco ou cortes, a camada superficial regenera-se na presença de oxigénio.

� Alumínio

A principal vantagem do alumínio como material estrutural é a sua relação resistência/peso, levando a estruturas metálicas económicas. Outra vantagem do uso das chapas em alumínio é a sua grande resistência à corrosão ambiental, sendo este menos reagente quando comparado com o aço.

Nos tempos que correm, já é possível aliar as qualidades do Zinco com as vantagens do Alumínio. Desta forma, foi desenvolvida uma liga destes dois metais e pequenos teores de Silício, criando o revestimento comercialmente conhecido como Aluzinco. Este revestimento, oferece excelente resistência à oxidação, principalmente em ambientes industriais agressivos. Existem no mercado em secção ondulada e trapezoidal, e por norma terão de adquirir inclinação minima de 10%.

Contudo, quando comparado com a chapa zincada comum esta solução poderá não ser tão vantajosa, nomeadamente ao nível economico e de durabilidade.

4.4.1.2. Vantagens e desvantagens na aplicação

Existem diversas vantagens na aplicação de revestimentos metálicos, tais como:

• rapidez na execução da estrutura; • fácil colocação com mão de obra não especializada; • fácil reparação; • grande estabilidade dimensional e cromática; • pequeno número de juntas; • possibilidade de montagem e desmontagem da estrutura, permitindo a reutilização do

material em outra obra; • a tecnologia limpa torna possível a execução de ampliações e reformas sem perturbar os

ocupantes; • menor peso e volume da estrutura com consequente alívio das fundações; • grande versatilidade de formas e vãos; • compatível com inclinações reduzidas; • boa adaptação às variações de temperatura; • requer estruturas de suporte diminutas que possibilita diminuição da altura do vigamento e

consequente ganho de espaço útil;


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• boa durabilidade e baixos custos de manutenção; • garantia da qualidade do material por se tratar de um produto industrializado; • diminuição do desperdício.

Contudo, existem inúmeras desvantagens que estão associadas a este tipo de revestimento. Este facto prende-se muitas vezes com a actividade que se pretende desenvolver nos edifícios, uma vez que certas indústrias ou pavilhões desportivos requerem condições específicas para que as actividades desenvolvidas não sejam condicionam por questões ligadas à construção dos edifícios. Assim, as principais desvantagens são:

• não garante por si só nem isolamento sonoro nem o isolamento térmico; • sensível ao acabamento de protecção; • difícil deslocação para manutenção; • exige cuidados em relação à composição dos materiais para impedir agressões

químicas; • possibilidade de corrosão em pontos onde a protecção não esteja abrangida; • medidas adicionais de protecção para aumentar o tempo de resistência da estrutura metálica

ao fogo; • ao retirar massa do edifício, a estrutura metálica piora as condições de conforto térmico;

4.4.2. REVESTIMENTO EM NATUROCIMENTO [66]

O naturocimento surgiu em consequência do desaparecimento do fibrocimento, elemento este que nas décadas passadas representava um dos principais materiais de revestimento de edifícios industriais. A explicação para o sucedido prende-se ao facto do fibrocimento possuir na sua constituição amianto, que quando inalado em quantidades excessivas ao longo dos anos pode dar origem a doenças cancerígenas. Contudo, para edifícios que já estejam providos destes elementos, o Decreto-Lei nº284/89, de 24 de Agosto estipula o valor-limite para 8 horas de exposição (0,6 f/cm3).

Numa perspectiva actual, o naturocimento vai ao encontro das políticas de desenvolvimento sustentável uma vez que exige um baixo consumo de recursos naturais. O amianto deixou de fazer parte da sua constituição, sendo que os materiais predominantes são o cimento Portland de alta qualidade, fibras de reforço em álcool polivinílico, fibras de celulose, sílica amorfa, aditivos e água.

Para colmatar antigos problemas ligados à segurança, nomeadamente, a baixa resistência das chapas que davam origem a quebra dos elementos e consequentes acidentes particularmente na fase de montagem, está prevista a incorporação de um sistema de segurança que evita o referido. A introdução de fitas de polipropileno evita o afundamento das chapas, reduzindo então a possibilidade de acidente.

Tal como representado na Fig. 4.14, o mercado disponibiliza chapas lisas, chapas onduladas (corrente e de pequenas ondas), chapas de ondulações especiais (perfil trapezoidal e nervuradas) e canaletes, sendo que ambas deverão ter uma inclinação mínima de 3%.


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Fig.4.14 – configuração dos elementos em naturocimento

As referidas características fazem com que o naturocimento seja uma alternativa que cumpre com as exigências requeridas nos edifícios, apresentado altos índices de durabilidade e ciclo de vida elevado, embora que por norma está associado a construções de carácter provisório ou que apresentam menores níveis de exigência.

Quando comparado com o aço ou alumínio, é consideravelmente mais pesado, embora a sua impermeabilidade, o facto de ser incombustível e não corrosível podem ser determinantes para ser uma opção viável para a generalidade dos edifícios. Por outro lado, a possibilidade de pintura faz com que as coberturas se enquadrem cada vez melhor nos edifícios. Esta é efectuada a fresco, pela projecção de pigmentos metálicos sobre a camada superior e acabamento com pintura final.

4.4.2.1 Vantagens e desvantagens na aplicação [66]

As principais vantagens na utilização deste material como revestimento são:

• rapidez de execução; • facilidade de execução (processos simples e tradicionais de instalação); • permite a execução de revestimentos de cobertura com baixos custos.

As grandes desvantagens :

• apresenta-se como uma solução desagradável esteticamente e que conota os edifícios como sendo de má qualidade, estando associados a construções de menor exigência socioeconómica;

• uma aplicação não cuidada pode acelerar o processo de degradação do revestimento da cobertura e, consequentemente, do edifício;

• a instalação dos elementos bem como a sua manutenção deve ser feita com maior cuidado devido à fragilidade dos elementos;

• a substituição de uma chapa é uma tarefa mais morosa do que a substituição de uma telha partida.

4.4.2.2. Procedimentos importantes a ter em consideração

Quando se pretende proceder à aplicação de revestimento em naturocimento é necessário ter em consideração diversos procedimentos para que se garantam todas as condições de segurança quer na montagem quer no uso. Assim destacam-se os seguintes:

• escolha das fixações; • verificação do alinhamento e complanaridade das madres (Fig. 4.15); • verificação da esquadria da cobertura; • definir os afastamentos entre apoios; • definir a distribuição das chapas pela cobertura; • direcção de montagem das chapas.


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Fig.4.15 – Alinhamento e complanaridade de madres [66]

A escolha das fixações depende das madres de suporte, da espessura total do revestimento (se existir isolamento térmico) ou do material que constitui as vigas onde o revestimento assenta. Normalmente são usados grampos metálicos para madres metálicas e buchas para madres em betão (Fig 4.16).

Fig.4.16 – Pormenor de ligação do naturocimento ás madres metálicas através de grampos [66]

Relativamente à direcção de montagem das chapas, estas devem ser montadas do beirado para a cumeeira e o sentido de montagem é o contrário à direcção dos ventos dominantes. As chapas são

fixadas directamente sobre a estrutura de suporte na perpendicular em relação à cumeeira. (Fig. 4.17)

Fig.4.17 – Sequência e sentido de montagem das chapas [55]


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4.4.3. REVESTIMENTOS EM PAINÉIS DE POLICARBONATO [67] [68] [69]

O policarbonato é um material indicado especificamente para edifícios que necessitem de iluminação natural, pois as inúmeras soluções que o mercado disponibiliza nesta área abrangem elementos de baixo ou elevado grau de transparência.

A protecção contra os raios ultravioleta, faz com que o revestimento de coberturas em policarbonato possua maior vida útil do que outras soluções do género, como por exemplo o PVC (Policloreto de vinilo), uma vez que não amarelam e não perdem a transparência. Por outro lado, é um material adaptável a qualquer cobertura, já que permite a execução de coberturas de diversas formas e curvaturas sem a necessidade de realizar emendas.

Esta solução é passível de ser prevista quer para revestimento de coberturas, quer para paredes laterais, podendo adquirir formas similares às já referidas chapas de naturocimento, aço galvanizado ou alumínio (Fig.4.18). Este material confere também aos edifícios alta resistência a intempéries, sem significativa redução na luz natural, uma vez que as coberturas em Policarbonato Alveolar são translúcidas.

Fig.4.18 – Armazém com revestimento alternado em chapas de aço galvanizado e policarbonato alveolar

Em suma, existem três tipos de chapas de policarbonato no mercado, as compactas (Fig. 4.19 b)), as alveolares (Fig. 4.19 a)), e as refletivas (Fig. 4.20), sendo que existem diversas opções quanto à coloração destas. Quando se opta por uma cor deverá ter-se então em consideração que as cores escuras, têm menor índice de luminosidade e conseqüentemente transmitem menos calor quando utilizadas em coberturas. Por norma as chapas deixam passar claridade na ordem dos 60 a 90%, dependendo da cor escolhida.

a) b)

Fig.4.19 – Chapas de policarbonato compactado e alveolar [70]


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Fig.4.20 – Chapas de policarbonato reflectivo [71]

Cada solução é adaptavél a diferentes casos de aplicação, sendo que para revestimento de coberturas industriais, o mais vulgar será o policarbonato alveolar. Este, não é mais do que um elemento liso com cavidades internas, denominados por alvéolos e adapta-se na perfeição a este sector da construção uma vez que:

• são leves, de fácil transporte, manipulação e instalação e podem ser moldadas a frio; • possui boa resistência à rotura, conjugada com a exigência de inalterabilidade durante anos

e um excelente isolamento térmico; • apresentam um alta resistência aos impactos para amplitudes de temperatura diversas e para

uma prolongada exposição solar.

O elevado grau de resistência a impactos é justificada pela existência de polímeros de carbono na sua constituição.

Relativamente aos painéis reflectivos, mostram-se vantajosos quando há a necessidade de cumprir requisitos de temperatura no interior dos edifícios. Atinge-se uma melhor eficiência térmica na sua aplicação, fazendo com que a temperatura interior não aumente mediante a exposição solar a que o revestimento está sujeito. Os painéis compactos destinam-se normalmente a aplicação em clarabóias, coberturas tipo shed ou enquadrados na iluminação lateral dos armazéns.

Na escolha do revestimento ideal para aplicação principalmente em coberturas, deve-se ter em conta, para além dos factores como a luminosidade e o conforto térmico, o efeito estético criado e o preço.

4.4.3.1. Vantagens e desvantagens na aplicação

Os elementos de policarbonato alveolar representam uma solução que se destaca essencialmente quando se pretende introduzir iluminação natural aos edifícios. Aliado a isto, surgem muitos outros factores que fazem dos policarbonato uma alternativa eficaz. Assim, a aplicação de chapas de policarbonato é vantajosa uma vez que:

• permite a captação de luz natural, contribuindo assim para a redução de gasto de energia eléctrica;

• permite criar espaços desafogados, mesmo em situações de áreas de pequena dimensão; • apresentam maior flexibilidade / ajuste, na sua aplicação e montagem em obra, do que por

exemplo o vidro; • revestimento aligeirado esteticamente agradável; • alta resistência a impactos;


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• não propaga chama devido a propriedades intrinsecas retardantes de combustão; • fácil instalação; • protecção contra raios UV(ultravioleta); • podem ser instaladas sobre estrutura de alumínio, aço ou mesmo madeira; • reduzida manutenção; • eficiente no aspecto térmico, uma vez que sua condutibilidade térmica é menor que soluções

como o vidro;

Todos estes factores fazem das coberturas em Policarbonato a melhor escolha quando comparados com os materiais utilizados em coberturas translúcidas.

As principais desvantagens prendem-se a características de durabilidade. Assim, quando comparadas com outros revestimentos de coberturas, os elementos de policarbonato apresentam piores características face a agentes atmosféricos e em relação à acção duradoura da radiação dos raios-ultravioletas. Estes potenciam o surgimento de reacções químicas que poderão dar origem à oxidação e consequente degradação do material. Por outro lado, quando é necessário vencer vãos elevados, esta solução aplicada isoladamente não é suficiente para cumprir com este requisito.

4.4.4. REVESTIMENTOS MISTOS

4.4.4.1. Coberturas tipo painel Sandwich [72]

As coberturas tipo “Sandwich” distinguem-se das restantes por se tratar essencialmente de uma conjugação de elementos que dão origem a um elemento final. Esta solução surgiu mediante a necessidade de cumprir com requisitos que o interior dos edifícios actualmente exigem, e assim condicionar ou regular a ambiência interior dos mesmos. Pelas características que possuem, como a leveza, eficácia ou facilidade de montagem, são actualmente uma das opções mais correntes para os edifícios industriais. O principal objectivo será proceder a uma instalação rápida e com níveis de impermeabilização, e isolamento térmico e acústico bastante elevados.

Posto isto, este tipo de solução é no fundo uma composição de duas ou mais chapas convencionais (normalmente realizada em chapas trapezoidais de aço ou alumínio), com material isolante no seu meio, que lhe confere desta forma o isolamento. Para integrar estes elementos, é comum integrar por exemplo, o Poliuretano (PUR), Poliestireno (EPS) ou manta mineral (lã de rocha ou lã de vidro). De referir que os painéis em questão poderão integrar as terças que o vão sustentar ou posicionar-se superiormente a estas.

Fig.4.21 – Exemplo de painel sandwich pré-fabricado


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Quanto à sua aplicação, poderão ser adaptados processos de fabricação e montagem diferentes. Assim, existem painéis realizados “in situ”, em que o processo de montagem é todo realizado no local (Fig. 4.22 (a)), ou por outro lado, painéis pré-fabricados (Fig. 4.22 (b)), que são directamente aplicados em obra sem necessitarem de ser manipulados tecnicamente. Estas soluções oferecem preços competitivos, mediante elementos leves com qualidade de isolamento térmico e acústico.

Fig.4.22 – painel sandwich “in situ” e pré-fabricado [72]

4.4.4.2. Coberturas tipo “Deck” [73]

O sistema de cobertura do tipo Deck é vulgarmente constituído por uma chapa metálica perfilada, fixada mecanicamente a madres metálicas ou de betão pré-fabricado.

Esta solução a par das coberturas do tipo “sandwich”, são caracteristicamente a solução ideal para edifícios como as grandes superfícies comerciais ou hipermercados, sendo neste momento um sistema largamente divulgado e adoptado a nível Europeu.

Quanto ao processo de montagem, sobre a chapa metálica são fixados mecanicamente painéis de isolamento térmico em lã de rocha de alta densidade, sobre os quais é executado um sistema de impermeabilização. (Fig. 4.23)

Trata-se de um sistema contínuo, sem juntas, que garante uma perfeita estanqueidade e a anulação das pontes térmicas, garantindo também reduções substanciais aos níveis de ruído.

Estas coberturas possuem portanto fraca inclinação pelo que a acessibilidade durante e após a conclusão da obra é francamente boa e segura, permitindo efectuar manutenções, reparações e ampliações futuras sem que desse facto resultem danos para o sistema e tudo isto garantindo elevados níveis de segurança das equipas de trabalho.

Em suma, trata-se de coberturas com níveis de manutenção reduzidos e níveis de durabilidade elevados.


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Fig.4.23 – Cobertura-tipo do tipo Deck [74]

Um dos factores mais importantes na concepção e funcionamento do sistema Deck é o sistema de impermeabilização e isolamento térmico, no sentido de garantir estanqueidade ao sistema assim como níveis de isolamento térmico elevados que resultam em poupança energética, nomeadamente ao nível do condicionamento das temperaturas no interior.

A impermeabilização deverá incluir materiais com elevada resistência a temperaturas elevadas e a raios ultra-violetas. Em jeito de exemplo, é vulgar aplicar betume modificado com APP (polipropileno atáctico) que garante uma melhor impermeabilização e uma duração mais longa quando comparada com outros materiais.

O isolamento térmico, que inclui materiais como a lã de rocha de alta densidade, que apresentam fraca condutibilidade térmica e são não combustíveis. Estes materiais são de rápida e fácil aplicação contribuindo ainda para um eficaz isolamento sonoro.

4.5. DRENAGEM DE ÁGUAS PLUVIAIS

A cobertura de qualquer edifício é no fundo um colector de águas oriundas das chuvas, que tem por objectivo o escoamento das mesmas sem que estas se acumulem, sendo orientadas para locais específicos. Este processo é muito importante no dimensionamento de qualquer cobertura na medida em que se assim não for, questões ligadas ao acumulamento de águas podem originar patologias bastante problemáticas aos edifícios. A água representa portanto um elemento que é responsável por inúmeros casos de problemas construtivos nos edifícios, dado que poderão dar origem a humidades, fendas, corrosão de materiais, deformação estrutural de elementos, entre outros. Na sequência do descrito, os colectores de águas pluviais (correntemente denominados por caleiras), aliados à inclinação das coberturas, são responsáveis pela correcta condução das águas e pelo seu encaminhamento. A partir delas evitar-se-á também que as águas vindas das coberturas pinguem no chão e respinguem nas paredes externas, evitando danos estruturais nos edifícios ao longo dos tempos.

As caleiras são geralmente fabricadas com chapa galvanizada dobrada e soldada, sendo que o seu formato depende da necessidade do projecto. Devem ser apoiadas de espaço em espaço, dependendo da resistência de sua secção transversal.


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Fig. 4.24 – Colector pluvial de águas para edifico a duas águas [67]

Normalmente, as caleiras são colocadas ao longo dos beirais e nos locais apropriados para receber a água que corre das coberturas. Por outro lado, se a tipologia das construções incluir platibandas, ou para armazéns de grandes vãos, a configuração da rede de drenagem de águas deverá ser repensada. Actualmente, para fazer face a exigências ligadas à estética dos edifícios, procura-se “esconder” estes elementos, sendo estes cada vez mais direccionados para locais estratégicos por meio de colectores integrados nas coberturas de forma praticamente imperceptível. A Fig.4.25 e 4.26 representam exemplos-tipo de soluções possíveis de remates de coberturas com fachadas incluindo colectores.

Fig. 4.25 – Colector de águas pluviais para coberturas planas [72]


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Fig. 4.26 – Colector de águas pluviais para coberturas planas em edifício com platibanda [72]

Para coberturas do tipo “Shed”, a drenagem das águas deverá ser realizada perpendicularmente às fachadas dos edifícios, sendo que o escoamento das águas será encaminhada para as laterais (Fig. 4.27). De igual forma, para armazéns múltiplos de duas águas, é previsto um colector de união entre coberturas que, como na Fig. 4.28, escoa as águas para uma rede de drenagem interior que posteriormente é encaminhada para o exterior.

Fig. 4.27 – Colector de águas pluviais para coberturas de grande vão e do tipo shed [72]


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Fig. 4.28 – Drenagem de águas numa cobertura em múltiplas de duas águas

Outra solução a ter em consideração, será o sistema “Geberit Pluvia”, bastante comum a nível nacional e internacional, em edifícios industriais de grande vão. Trata-se de um sistema de drenagem de águas pluviais de coberturas sem pendentes concebido para funcionar por depressão induzida pela gravidade. [75]

Fig. 4.29 – Sistema “Geberit Pluvia” [75]

Este, assegura uma drenagem eficaz, a secção cheia, sem pendentes nos ramais e colectores. O enchimento completo das tubagens é obtido por ralos específicos e pelo dimensionamento adequado das tubagens. O sistema assegura a sua auto-limpeza dadas as velocidades elevadas de drenagem sendo que os ralos têm a capacidade de drenar de 1 a 100 l/s. No contexto da temática abordado, este sistema adequa-se perfeitamente a coberturas metálicas e de madeira (lamelados colados).

A Fig.4.30 permite perceber as vantagens deste sistema em relação aos sistemas convencionais anteriormente abordados.


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Fig.4.30 – Vantagens do sistema “Geberit Pluvia” em relação aos sistemas convencionais [75]

De uma forma geral, o fundo dos referidos colectores deverá ter sempre uma inclinação mínima de aproximadamente 0,5% para favorecer a limpeza interna e o escoamento da água até às caixas que alimentam os tubos de descida.

No caso de grandes coberturas, onde o volume de água a ser escoado através do colector é significativo, a secção transversal aumentará, havendo a necessidade de ser projectada com chapas mais espessas e configurações diversas.

Independentes do caso considerado, as cargas provenientes dos colectores (peso próprio, carga devido à água, etc) devem ser levadas em conta no cálculo da estrutura e dos seus apoios.

Para a construção de um pavilhão ou armazém é fundamental o dimensionamento de um sistema de drenagem de águas pluviais capaz de dar vazão ao nível de pluviosidade registado na região de implantação do mesmo. A Fig.4.31 apresenta os valores médios anuais de precipitação por região registados em Portugal, sendo possível através destes, retirar valores referenciais.


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Fig.4.31 – Valores médios anuais de precipitação por região registados em Portugal [76]

Em função dos referidos valores será portanto possível dimensionar qualquer rede de escoamento de águas, majorando ou minorando ou elementos de drenagem que a constituem.

4.6. VENTILAÇÃO

Ventilação é o processo natural ou mecânico de fornecimento e remoção de ar de um recinto fechado. Essa troca, quando causada por condições naturais, é denominada ventilação natural e, quando promovida por equipamentos mecânicos, é denominada mecânica. O objectivo fundamental da ventilação é controlar a pureza do ar, auxiliando também no controle da temperatura e humidade de um ambiente.

A ventilação industrial trata das aplicações da ventilação em ambientes industriais.

A movimentação de ar natural, através dos ventos, é responsável pela troca de temperatura e humidade que sentimos diariamente, dependendo do clima da região. Por outro lado, a movimentação do ar por meios não naturais trata-se do principal objectivo dos equipamentos de ventilação, ar condicionado e aquecimento, transmitindo ou absorvendo energia do ambiente, ou mesmo transportando material. A forma pela qual se processa a transferência de energia e que dá ao ar a capacidade de desempenhar determinada função, pelas suas características de pressão, velocidade, temperatura e humidade, envolve mudanças nas condições ambientais, tornando-as propícias ao bem-estar do trabalhador.

A ventilação industrial tem sido e continua a ser a principal medida de controlo efectivo para ambientes de trabalho prejudiciais ao ser humano. No campo da higiene e segurança no trabalho, a ventilação tem como objectivo evitar a dispersão de contaminantes no ambiente industrial, bem como diluir concentrações de gases, vapores e promover conforto térmico ao homem. Assim sendo, a ventilação é um método para se evitarem doenças profissionais oriundas da concentração de pó em


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suspensão no ar, gases tóxicos ou venenosos, vapores, entre outros. O controlo adequado da poluição do ar ajusta-se a uma adequada ventilação das operações e processos industriais, como máquinas e equipamentos, procedendo-se consequentemente à correcta entubação de poluentes. Contudo, para a implementação de um sistema eficaz de ventilação numa indústria, é necessário pré-verificar as condições das máquinas, equipamentos, bem como o processo existente.

Para a classificação dos sistemas de ventilação, é necessário ter em consideração a finalidade a que se destinam. Dessa forma, os principais objectivos da ventilação são:

a) manutenção da saúde e segurança do homem;

• reduzir concentrações no ar de gases e vapores prejudiciais ao homem, até que baixe a níveis compatíveis com a saúde;

• manter a concentrações de gases, vapores e poeiras controladas face ao risco de inflamação ou explosão.

b) controlo do conforto térmico;

• equilibrar as condições atmosféricas em ambientes alterados pela presença do homem; • refrigerar o ambiente no verão e aquecer o ambiente no inverno.

c) conservação de materiais e equipamentos (por imposição tecnológica).

• reduzir aquecimento de motores eléctricos, máquinas, etc; • isolar cabines eléctricas, não permitindo entrada de vapores, gases ou poeiras inflamáveis, de

modo a evitar-se explosões, por meio de faíscas eléctricas; • manter produtos industriais em armazéns ventilados, com o objectivo de se evitar a deterioração

dos mesmos.

4.6.1. VENTILAÇÃO NATURAL [77] [78]

A ventilação natural consiste na passagem do ar através da edificação, e depende da diferença de pressão entre as partes internas e externas. A movimentação do ar pode ocorrer pelo efeito dos ventos ou por convecção natural (conhecido como efeito chaminé), podendo ocorrer os dois simultaneamente.

Para permitir o funcionamento da ventilação natural, devem ser previstas entradas e saídas de ar adequadas. As entradas podem ser feitas através de aberturas ou venezianas situadas na parte mais baixa possível dos edifícios. As saídas de ar devem estar situadas na parte mais alta, podendo ser através de lanternim ou exaustores naturais (Fig. 4.32 (a) e (b)).

Fig.4.32 – Saídas de ar através de lanternim ou exaustor natural

Em tempo calmo, sem vento, é o efeito chaminé o único responsável pela renovação do ar dos edifícios não dotados de sistemas mecânicos de ventilação. Esse efeito tem sua origem na diferença de


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temperatura e, por conseguinte, de densidade, entre o ar externo e o ar interno do edifício. A diferença de densidade produz gradientes de pressão com diferentes inclinações na parte externa e interna dos edifícios.

Quando a temperatura interna é maior que a externa, o ar externo, mais frio, entra no edifício através das aberturas mais baixas e o ar interno mais quente sai pelas aberturas mais elevadas. Um escoamento inverso ocorre quando a temperatura interna do ar é mais baixa que a temperatura externa. A denominada zona neutra é uma superfície onde as pressões internas se igualam às externas e, por conseguinte, onde a presença de uma abertura não produz nem entrada ou saída de ar. A ventilação natural por efeito chaminé nada mais é que o processo da convecção natural.

A acção do vento nos edifícios, dá origem, na superfície externa dos mesmos, a zonas de sobrepressão e sucção. A distribuição destas zonas e o valor relativo nos vários pontos de cada uma delas dependem tanto da forma e dimensões do prédio, como da direcção e magnitude do vento incidente. O valor numérico das pressões, positivas ou negativas, depende da velocidade do vento, no momento considerado. Por outro lado, as pressões internas nos diversos ambientes do edifício, provocadas pelo mesmo vento, dependem não só da configuração e do valor numérico das pressões externas, como das áreas e localizações das aberturas externas e internas por onde circula o ar. A vazão de entrada ou saída de ar é função da área e da forma da abertura e da diferença de pressão existente entre as duas faces da referida abertura. Quando o vento age, sua acção na ventilação deve ser conjugada ao efeito chaminé.

Fig. 4.33 – Ventilação por acção dos ventos [77]

Em suma, os efeitos da corrente de ar num ambiente dependem de factores como, o movimento devido aos ventos externos, movimento devido à diferença de temperatura e devido ao efeito de aberturas desiguais.

De uma maneira geral, para o dimensionamento eficaz de um sistema de ventilação deverá ter-se em conta factores como:

• aberturas como portas e janelas não devem ser obstruídas; • edifícios e equipamentos em geral devem ser projectados para ventilação natural, independente

da direcção do vento; • com áreas iguais de aberturas de ar de entrada e de saída, obtém-se uma maior quantidade de ar

por área total de abertura.


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A configuração do fluxo de ar, no exterior do prédio, originária da acção do vento e o sentido do escoamento proveniente das diferenças de temperatura, devem conjugar-se de forma a constituir um bom sistema de ventilação natural. Desta forma atinge-se uma boa relação entre a acção do vento e o efeito chaminé.

4.6.2. VENTILAÇÃO INDUSTRIAL

A ventilação industrial, pode ser classificada segundo dois grupos, a ventilação local exaustora (VLE) e a ventilação geral diluidora (VGD).

4.6.2.1. Ventilação local exaustora

Este tipo de ventilação recorre a um equipamento captador do contaminante, como gases, vapores ou poeiras, no próprio local de sua formação, não permitindo que se espalhe pelo recinto. Desta forma, a exposição a estes agentes prejudiciais da saúde humana será significativamente reduzida, através de uma importante medida de controlo de riscos. Este tipo de ventilação é especialmente indicada para situações em que são identificados os tipos e o local das fontes geradoras de poluição.

Fig. 4.34 – Exemplo de ventilação local exaustora

4.6.2.2. Ventilação geral diluidora

A ventilação geral diluidora proporciona a ventilação de um ambiente, de um modo global. É um tipo de ventilação normalmente adoptado quando é impossível capturar o contaminante antes do mesmo se


85

espalhar pelo recinto, permitindo dentro de certos limites, o controle da temperatura, da humidade e da velocidade do ar.

A lógica deste método passa por se introduzir ar limpo ou não poluído num ambiente contendo uma certa massa de um determinado poluente, fazendo com que esta massa seja dispersada ou diluída num volume maior de ar, reduzindo, portanto, a concentração desses poluentes.

A ventilação geral diluidora, além de não interferir com as operações e processos industriais, é mais vantajosa que a ventilação local exaustora, nos locais de trabalho sujeitos a modificações constantes e quando as fontes geradoras de poluentes se encontrarem distribuídas no local de trabalho, mas, pode não ser vantajosa, pelo elevado custo de operação, sobretudo quando há necessidade de aquecimento do ar, nos meses de inverno; contudo, seu custo de instalação é relativamente baixo quando comparado com o da ventilação local exaustora. É conveniente a instalação de sistemas de ventilação geral diluidora quando há interesse na movimentação de grandes volumes de ar na estação quente.

Diversas razões levam à não utilização frequente da ventilação geral diluidora para poeiras e fumos. A quantidade de material gerado é usualmente muito grande, e sua dissipação pelo ambiente é desaconselhável. Além disso, o material pode ser muito tóxico, requerendo, portanto, uma excessiva quantidade de ar de diluição.

Fig. 4.35 – Exemplo de ventilação geral diluidora

4.7. ILUMINAÇÃO [79]

A luz representa um factor determinante como fonte de energia para ser possível o desenvolvimento das mais diversas actividades humanas, sendo ela que revela a forma e o espaço. A iluminação artificial é um dos sectores de consumo de energia eléctrica que pode ser, em grande parte, substituído pela luz natural proveniente do Sol. Além da economia proporcionada, a iluminação natural atende as necessidades físicas e psicológicas dos seres humanos.

Assim, as vantagens do uso da iluminação natural são:

• a qualidade da luz; • a comunicação com o exterior; • conservação da energia; • economia.


86

Contudo, dependendo da orientação solar, bem como da qualidade da circulação de ar, uma elevação indesejada da temperatura poderá ocorrer, podendo levar a um aumento do consumo de energia eléctrica devido à necessidade de usar sistemas de refrigeração do ar.

A iluminação natural pode ser zenital ou lateral, sendo que a primeira consiste em aberturas localizadas na cobertura dos edifícios (cobertura translúcida, clarabóias, domos, lanternim, sheds, etc). A iluminação lateral transmite maior uniformidade e maior iluminação média sobre a área de trabalho, e surge sob a forma de janelas, paredes translúcidas, cortinas de vidro, entre outros.

A iluminação zenital é indicada para locais profundos e grandes espaços contínuos. Porém não se deve ter uma área de iluminação zenital muito elevada, pois poderão surgir problemas térmicos, devido à concentração de calor que pode ser evitada através de uma boa orientação solar e boa circulação de ar.

Devido à dependência das condições externas, tanto a iluminação zenital quanto a lateral, não se tem luz suficiente para todo o tempo diário de iluminação, além de que em dias nublados e chuvosos a quantidade de luz reduzir consideravelmente, fazendo com que se utilize iluminação artificial. Já que não é possível dominar o Sol, realiza-se o controle deste através da sua transmissão e distribuição. Assim sendo, como a luz directa deve ser evitada no plano de trabalho, a luz proveniente de fonte zenital pode ser redireccionada (através de placas sombreadoras) e reflectida, tirando partido de elementos reflectores da luz, como as paredes.

As principais desvantagens da iluminação zenital é o seu alto custo inicial, assim como a necessidade de manutenção adequada. Isto porque os elementos utilizados neste tipo de iluminação pela sua localização e forma, tendem a acumular detritos diminuindo ao longo do tempo a transmissão da luz.

Os exemplos mais comuns de soluções para iluminação natural em pavilhões industriais apresentam-se no Quadro 4.6.

Quadro 4.6 – Sistemas de iluminação industrial [78]

Sistemas de Iluminação

Descrição Esquema

Sistema de iluminação plano com

telhas translúcidas

Actualmente é a solução mais comum. Deve ter-se especial atenção ás áreas que podem ser aplicadas, de modo a não condicionar a térmica do edifício.

Sistema de iluminação com telhas venezianas

Utilizada quando a iluminação de cobertura é insuficiente ou não existem janelas directas para o exterior.


87

“Sheds”

Utilizado quando não é possível obter luz lateral. Estruturação mais elaborada da cobertura Para proporcionar iluminação e ventilação precisam ser equipados com caixilhos ou com algo que possibilite essas funções, impedindo a penetração de chuvas. Para ser eficiente, necessita de ser bem orientado (geralmente a sul).

Lanternins

Trata-se de uma abertura na parte superior da cobertura, que concilia a iluminação com bons indices de ventilação. A melhor orientação será Norte-Sul.

Tectos de dupla

inclinação

Os tectos de inclinação dupla são similares aos sistemas planos de telhas translúcidas. Contudo está associado a grandes ganhos térmicos.


88

5

CASO PRÁTICO -

ANÁLISE ECONÓMICA E CUSTO-BENEFICIO

5.1. INTRODUÇÃO E OBJECTIVOS

A realização de um caso prático enquadrado no tema em estudo mostra-se de especial interesse na medida em que permite abordar de uma forma generalizada as características que um potencial cliente procura quando pretende realizar a construção de qualquer edifício ou armazém industrial.

Não só neste tipo de edifícios como na maior parte das construções, é actualmente frequente um estudo de custo-beneficio aliado a uma análise económica, principalmente em edifícios de carácter público ou que envolvam investimentos económicos elevados.

Aparentemente, este tipo de estudos pode ter um carácter aproximado no que diz respeito à obtenção de valores concretos. Contudo, quando é necessário tomar decisões prévias em relação a qualquer tipo de solução construtiva, os valores padrão que daqui se obtêm são totalmente viáveis, reduzindo erros ligados a investimentos desnecessários.

A análise estrutural do edifício em questão será a parte sobre a qual irá ser feita uma análise mais pormenorizada tendo em conta que é sobre os elementos que constituem a parte estrutural que assenta a conservação e durabilidade de qualquer edifício. Para isso realizar-se-á uma confrontação de três soluções mais usuais no mercado actual com o objectivo de atingir a melhor alternativa em função de simulações.

Quanto ao revestimento dos edifícios, a gama de materiais escolhidos para realizar uma comparação engloba materiais de revestimento semelhantes que se aplicam normalmente para o mesmo fim. Em função da vasta quantidade que o mercado disponibiliza, será também feita a selecção de materiais que mais correntemente são aplicados aos edifícios em estudo.

Pretende-se sintetizar as características mais relevantes dos materiais, destacando os seus requisitos ao nível de desempenho ao longo do tempo, entre muitas outras características.

Para realizar uma análise custo-beneficio é necessário abordar condições regulamentares, a durabilidade, a compatibilização com o sistema construtivo adoptado e os custos de forma a obter a melhor relação qualidade/preço entre as diversas soluções adoptadas.

Será proposta uma solução viável que satisfaça diferentes critérios tendo em vista a sua aplicação.

No custo total do edifício, deve ser considerado não só o seu custo inicial, mas também os custos de manutenção futuros. Normalmente procede-se à realização de um plano de manutenção, em que se refiram as manutenções programadas a realizar na estrutura, o tempo de vida estimado dos elementos


89

estruturais e a necessidade da sua substituição. Contudo, estes parâmetros não têm valores fixos, variando conforme a utilização, condições climatéricas, etc. Para esta análise estes factores consideram-se portanto irrelevantes.

No final pretende-se cruzar dados referentes à parte estrutural e revestimento dos edifícios e com esta conjugação de simulações e alternativas, atingir a melhor solução em termos económicos não desprezando a relação custo beneficio.

5.2. PROGRAMAS INFORMÁTICOS

Para a realização do presente estudo, recorreu-se a aplicações informáticas concebidas especificamente para a análise, dimensionamento e visualização estrutural de edifícios. Desta forma, tirou-se partido de programas como:

� Software Robot (Autodesk) [80]

O Autodesk Robot permite fazer a análise estrutural de qualquer edifício. Este calcula uma variedade de estruturas com uma compreensível biblioteca de códigos de desenho, atingindo resultados rapidamente. Este software de engenharia de estruturas, é versátil o suficiente para cobrir a análise de elementos finitos do mais simples ao mais complexo pórtico, projectos de betão armado e de aço estrutural.

Com este programa foi possível determinar todos os esforços aplicados aos pórticos em estudo, determinando a partir destes as soluções estruturais mediante a sua completa base de dados referente a perfis e estruturas de aço. Foi também possível fazer a verificação e comparação das alternativas no que diz respeito a deformações e esforços actuantes, sendo que com isto é possível chegar a conclusões.

� Tekla Structures [81]

O Tekla Structures é um software para o fabrico de estruturas que cobre todo o processo de design estrutural desde o projecto estrutural, detalhe, fabricação e construção. Como curiosidade, esta aplicação informática é vantajosa na medida em que permite a colaboração em tempo real entre utilizadores de diferentes empresas envolvidas em diferentes fases de um projecto, proporcionando um fluxo de informação actualizado. O modelo final 3D contém todas as informações necessárias para a concepção, fabrico e construção. Todos os planos, desenhos e relatórios são totalmente integrados com o modelo, de modo a que as mudanças serem actualizadas automaticamente em qualquer um desses estabelecimentos.

A contribuição desta aplicação no presente estudo, faz-se ao nível da pormenorização visual das estruturas, nomeadamente ao nível de ligações e disposições construtivas de elementos. A partir dele foi possível obter melhor qualidade gráfica do edifício e chegar ás mais variadas conclusões.


90

5.3. ANÁLISE DE SOLUÇÕES ESTRUTURAIS

O presente caso prático é referente a um edifício industrial, localizado no distrito de Aveiro, mais propriamente em Sever do Vouga. A sua actual e principal actividade está ligada ao fabrico, montagem e preparação de ferro e chapas metálicas.

Na Figura 5.1 está representado em 3D o pavilhão considerado que apresenta uma área de aproximadamente 2000 m2 (90,6 x 22 m). A planta e o corte com as devidas dimensões encontram-se no Anexo A1.

Fig.5.1 – Representação 3D do pavilhão considerado

De maneira a chegar a conclusões o mais aproximadas possível com a realidade é necessário recorrer ao pré-dimensionamento estrutural do edifício.

Desta forma, partindo da solução existente (estrutura em perfis de alma cheia), com afastamento entre pórticos de 5 metros, tipo de aço S275, procurará perceber-se se a opção tomada será a mais vantajosa para o fim a que se destina.

A análise a realizar, é feita por pórtico, sendo depois multiplicada pelos 19 pórticos que o edifício contempla atingindo desta forma o custo final para a totalidade do edifício. Os elementos a considerar longitudinalmente (madres, contraventamentos e tirantes) não são incluídos nesta análise uma vez que são iguais para ambas as soluções, o que para a confrontação de valores se torna irrelevante.

A empresa responsável pelo dimensionamento do edifício disponibilizou os valores iniciais de referência para a contabilização e cálculo de esforços e cargas actuantes, nomeadamente ao nível dos valores das cargas relativas à sobrecarga, neve e ao vento. O peso próprio do revestimento, baseado nos elementos que normalmente se aplicam também foi contabilizado através de um valor médio, também este fornecido.

Posto isto tem-se:

• Sobrecarga regulamentar: 0,4 kN/m2 • Neve: 0,7 kN/m2 • Vento: wk = 1,08 kN/m2 • Peso próprio do revestimento: 0,15kN/m2


91

Recorrendo ao programa de cálculo estrutural (Robot), foram consideradas duas combinações para ELU (neve e vento) e considerou-se que a sobrecarga não é condicionante. Assim o cálculo contabiliza:

• 1,35pp+1,5neve • 1,0pp+1,5vento

Posto isto, a análise a efectuar passa por estudar três alternativas em termos estruturais. Consideram-se então as alternativas:

• estrutura com perfis em alma cheia (Fig.5.2 (a)); • estrutura com vigas em treliça e pilares de alma cheia (Fig.5.2 (b)); • estrutura com vigas em perfis de alma cheia e pilares de betão armado (Fig.5.2 (c)).

Fig.5.2 – Alternativas em estudo (a), (b) e (c)

A análise destas soluções procurará esclarecer o estado de deformação a que cada solução está sujeita, o respectivo peso que envolve e o seu custo final.

Numa segunda fase, serão estudadas novamente as alternativas anteriores, mas desta vez com o dobro da vão considerado. A análise para 22 e posteriormente para 44 metros permite tirar conclusões relativas a soluções a considerar quando é necessário vencer maiores vãos. Quanto se está perante o segundo caso, área duplica relativamente ao primeiro caso, atingindo assim os 4000 m2.

5.3.1. ESTRUTURA COM PERFIS EM ALMA CHEIA (VÃO DE 22M)

Efectuando o dimensionamento levando em conta as considerações anteriores, chegou-se a um pórtico constituído pelas barras definidas na Fig.5.3.


92

Fig.5.3 – Estrutura com Perfis em Alma Cheia (Vão de 22m)

Diagramas de esforços face às duas combinações de acções (Anexo A2.1.)

� Quadro resumo (Robot):

O seguinte quadro fornece a informação dos elementos que constituem este pórtico e as suas características. A área de pintura (“Painting área”) embora aqui contabilizada, é um valor meramente informativo, para este estudo. Este valor poderá ser útil, por exemplo, para ter ideia da área de aplicação de revestimento contra incêndio.

É considerado o preço de 2,5 €/kg para os perfis que fazem parte da solução. Este valor tem por base a média de preços que o mercado nacional oferece.

O valor das ligações (“Bracket”) neste caso como nos restantes, incorpora o valor dos elementos metálicos para posteriormente também ser contabilizado nos custos finais.

Fig.5.4 – Quadro resumo (Robot)


93

� Síntese de valores

Quadro 5.1 – Síntese de valores para perfis de alma cheia

2338 44422 22,2 2,5 111055 55,53

Custo [€/kg]

Peso Edifício [kg]

Peso Pórtico [kg]

Custo Total

[€/m2]

Peso Edifício

[kg/m2]Custo Edifício

[€]

Perfis em alma cheia

5.3.2. ESTRUTURA COM VIGAS EM TRELIÇA E PILARES DE ALMA CHEIA (VÃO DE 22M)

Para fazer face às acções e hipóteses anteriores, dimensionou-se um novo pórtico em que os elementos que o constituem estão definidos na Fig.5.5.

Fig.5.5 – Estrutura com Vigas em Treliça e Pilares de Alma Cheia (Vão de 22m)


As diagonais e montantes são realizados por perfis tubulares quadrados de espessuras variáveis.

Em termos de custos, simplifica-se o cálculo adoptando apenas o valor de 2,5€/kg para o perfil 120x120x5mm que se apresenta com maior abundância (15 elementos) (Fig.5.5). Este valor tem por base a média de preços que o mercado nacional oferece.

A sua secção transversal é representada na Fig. 5.6.


94

Fig.5.6 – Secção transversal de perfil tubular quadrado




Quadro 5.2 – Síntese de valores para vigas em treliça e pilares de alma cheia

Perfis IPE

Perfis tubulares

Perfis IPEPerfis

Tubulares

Perfis IPE +

Tubulares

Perfis IPE

Perfis Tubulares

Perfis IPE

Perfis Tubulares

Custo Total

[€]

Custo Total [€/m2]

1085 2035 20615 38665 29,64 2,5 2,5 51537,5 96663 148200 74,10

Peso Edifício [kg/m2]

Peso Edifício [kg]Peso Pórtico [kg] Custo [€/kg] Custo Edifício [€]

5.3.3. ESTRUTURA COM VIGAS EM PERFIS DE ALMA CHEIA E PILARES DE BETÃO ARMADO (VÃO DE 22M)

Em função das considerações anteriormente definidas, dimensionou-se os elementos que constituem o actual pórtico, sendo representados na Fig.5.8.


95

Fig.5.8 – Estrutura com Vigas em Perfis de Alma Cheia e Pilares de Betão Armado (Vão de 22m)




O valor das ligações (“Bracket”) será neste caso distribuído em metade para os perfis HEA e outra metade para os perfis IPE. Desta forma este resultado representará uma média que não condiciona uma ou outra solução.

O pilar utilizado, realizado em betão, tem secção 0,3x0,3m e altura 9,5m. Aos 9,0m é incorporado o perfil IPE360 com 1m de comprimento (0,5m no interior do pilar e o restante fora, de maneira a realizar a ligação com os perfis IPE 330 das vigas). Até ao 9m o pilar apresenta armadura longitudinal e cintas transversais.

A secção transversal do pilar a uma altura de 9,5m é representado na Fig.5.10.


96

Fig.5.10 – Secção transversal dos pilares em zona mista

Para os perfis IPE 330 e 360 é considerado o preço de 2,50 €/kg. Este valor tem por base a média de preços que o mercado nacional oferece.

Relativamente ao betão que constitui cada pórtico adoptou-se um preço de 250€/m3.


Quadro 5.3 – Síntese de valores para vigas em perfis de alma cheia e pilares de betão armado

Aço Betão Aço Betão Aço BetãoAço [€]

Betão [€]

Custo Total

[€]

Custo Total [€/m2]

1253 2,8516 23807 54,18 79,63 2,5 250 59518 13545 73063 36,53

Peso Edifício [kg/m2]

Custo [€/kg]

Vigas em perfis de alma cheia e pilares de betão armado

Custo [€/m3]

Custo EdifícioPeso

Pórtico [kg]

Betão/Pórtico

[m3]

Peso Edifício

[kg]

Betão/Edifício [m3]

5.3.4. CONFRONTO DE RESULTADOS DAS SOLUÇÕES (VÃO DE 22M)

Apresenta-se na Fig.5.11 uma comparação da deformação dos pórticos:


97

Fig.5.11 – Índice de valores de deformação (Robot)

� Conclusões gráficas

Fig.5.12 – Comparação de soluções (vão 22m)


98

5.3.5. ESTRUTURA COM PERFIS EM ALMA CHEIA (VÃO DE 44M)

Realizando o dimensionamento levando em conta as considerações feitas no ponto 5.3, chegou-se a um pórtico constituído pelas barras definidas na Fig.5.13.




É considerado o preço de 2,60 €/kg para os perfis IPE e 2,65 €/Kg para os perfis HEA que fazem parte da solução. Este valor tem por base a média de preços que o mercado nacional oferece.

O valor das ligações (“Bracket”) será neste caso distribuído em metade para os perfis HEA e outra metade para os perfis IPE. Este resultado representará uma média que não condiciona uma ou outra solução.



99


Quadro 5.4 – Síntese de valores para perfis de alma cheia

Perfis IPE

Perfis HEA

Peso Total

Perfis IPE

Perfis HEA

Peso Total

Peso Edifício

[kg/m2]

Perfis IPE

Perfis HEA

Perfis IPE

Perfis HEA

Custo Total

Custo Total

[€/m2]3601 5687 9288 68419 108053 176472 44,1 2,60 2,65 177889 286340 464230 116,06

Perfis em alma cheia

Custo [€/kg] Custo Edifício [€]Peso Pórtico [kg] Peso Edifício [kg]

5.3.6. ESTRUTURA COM VIGAS EM TRELIÇA E PILARES DE ALMA CHEIA (VÃO DE 44M)

Em função das acções e hipóteses anteriores, dimensionou-se um novo pórtico em que os elementos que o constituem estão definidos na Fig.5.15.



As diagonais e montantes são realizados por perfis tubulares quadrados de espessuras variáveis.

Em termos de custos, simplifica-se o cálculo adoptando apenas o valor de 2,5€/kg para o perfil 200x200x6mm que se apresenta com maior abundância (33 elementos) (Fig.5.15). Este valor tem por base a média de preços que o mercado nacional oferece.

A sua secção transversal é representada na Fig. 5.16.


100

Fig.5.16 – Secção transversal de perfil tubular quadrado




Quadro 5.5 – Síntese de valores para vigas em treliça e pilares de alma cheia

Perfis IPEPerfis

tubulares

Peso Total [kg]

Perfis IPE

Perfis tubulares

Peso Total [kg]

Peso Edifício

[kg/m2]

Perfis IPE

Perfis tubulares

Perfis IPE

Perfis tubulares

Custo Total [€]

Custo Total

[€/m2]

1724 6729 8453 32756 127851 160607 40,15 2,55 2,5 83528 319628 403155 100,79

Peso Edifício [kg]Peso Pórtico [kg] Custo [€/kg] Custo Edifício [€]

5.3.7. ESTRUTURA COM VIGAS EM PERFIS DE ALMA CHEIA E PILARES DE BETÃO ARMADO (VÃO DE 44M)

Em função das considerações anteriormente definidas, dimensionam-se os elementos que constituem o actual pórtico, sendo representados na Fig.5.18.


101

Fig.5.18 – Estrutura com Vigas em Perfis de Alma Cheia e Pilares de Betão Armado (Vão de 44m)




O valor das ligações (“Bracket”) será neste caso distribuído em metade para os perfis HEA e outra metade para os perfis IPE. Desta forma este resultado representará uma média que não condiciona uma ou outra solução.

O perfil IPE 600 tem 1m de comprimento sendo que 0,5m deste são no interior do pilar e o restante fora de maneira a realizar a ligação com os perfis HEA 550 das vigas.

O pilar utilizado, realizado em betão, tem secção 0,3x0,7m e altura 9,5 m. Aos 9,0m é incorporado o perfil HEA550 com 1m de comprimento (0,5m no interior do pilar e o restante fora de maneira a realizar a ligação com os perfis IPE 330 das vigas). Até ao 9m o pilar apresenta armadura longitudinal e cintas transversais.

A secção transversal do pilar a uma altura de 9,5m é representado na Fig.5.20.


102

Fig.5.20 – Secção transversal dos pilares em zona mista

Para os perfis que IPE 600 e HEA 550 são considerados os preços de 2,60 €/kg para o primeiro e 2,65€/kg para o segundo. Estes valores têm por base a média de preços que o mercado nacional oferece.

Relativamente ao betão que constitui cada pórtico adoptou-se um preço de 250€/m3, em conformidade com o ponto 5.3.3.


Quadro 5.6 – Síntese de valores para vigas em perfis de alma cheia e pilares de betão armado

Betão Betão

Perfis IPE

Perfis HEA

Peso Total

Perfis IPE

Perfis HEA

Peso Total

5687 441 6128 108053 8379 116432 76,51


Aço

Betão/Edifício

[m3]

Betão/Pórtico

[m3]

Peso Edifício [kg]

3,992 75,85

Peso Pórtico [kg]

Aço Peso Edifício

[kg/m2]

BetãoBetão

[€]Custo

Total [€]

Custo Total

[€/m2]Perfis IPE

Perfis HEA

Perfis IPE

Perfis HEA

Custo Total

2,60 2,65 280938 22204 303142


80,53

Custo

[€/m3]Custo Edifício

18962 322104

Custo [€/kg]

Aço Aço [€]

250

5.3.8. CONFRONTO DE RESULTADOS DAS SOLUÇÕES (VÃO DE 44M)

Na Fig.5.21 apresenta-se uma comparação da deformação dos pórticos para o vão de 44m:


103

Fig.5.21 – Índice de valores de deformação (Robot)

� Conclusões gráficas


104

Fig.5.22 – Comparação de soluções (vão 44m)

5.3.9. SÍNTESE GERAL DE CUSTOS DAS SOLUÇÕES (VÃO DE 22 E 44M)

Quadro 5.7 – Resumo Custos Finais para as três soluções

Custos Finais [€] Custo [€/ m2] Soluções Vão 22m Vão 44m Vão 22m Vão 44m

Perfis em Alma Cheia 111055 464230 55,53 116,06 Vigas em Treliça e Pilares

de Alma Cheia 148200 190795 74,10 100,79

Vigas em Perfis de Alma Cheia e Pilares de Betão

Armado 73063 322104 36,53 80,53

Fig.5.23 – Conclusões gráficas finais para vão de 22 e 44m


105

5.4. ANÁLISE DE SOLUÇÕES DE REVESTIMENTO

Neste ponto procede-se à confrontação entre o revestimento de coberturas através da comparação relativamente às características de cada um. Os materiais a considerar são:

• chapas de aço galvanizado; • naturocimento; • painéis sandwich.

Apesar dos edifícios contemplarem painéis de revestimento lateral similares aos da cobertura, apenas se realiza a presente análise face aos elementos de revestimento que “horizontalmente” cobrem o edifício, excluindo as zonas de iluminação em policarbonato.

5.4.1. AVALIAÇÃO DAS CARACTERÍSTICAS MAIS RELEVANTES PARA O USO A QUE DESTINA

O quadro 5.8 procura fazer a confrontação de características mais relevantes para as três alternativas em estudo. Apesar desta análise não apresentar valores concretos, é realizada com base nas propriedades dos materiais.

Admitindo que o edifício em questão é destinado para o fabrico e montagem de materiais metálicos, necessita de ocupação permanente de trabalhadores. Em função deste parâmetro e de muitos outros procura-se atingir a melhor solução das apresentadas com o objectivo de saber qual delas trás mais benefícios.

Quadro 5.8 – Quadro de Avaliação das Características Mais Relevantes

Características Naturocimento Chapa metálica

Painel Sandwich

Qualidades térmicas - � �

Qualidades Acústicas - � �

Complexidade de montagem - - �

Sustentabilidade e reciclabilidade � � -

Comportamento mecânico � - �

Comportamento ao vento � � �

Conforto visual � � �

Reacção ao fogo - � -

Formação condensações - � �

Corrosibilidade � � -

Esfoliação/Escamação/Destaque � � �

Desagregação/ Oxidação (Envelhecimento)

� � -

� Pior Valor - Valor Intermédio � Melhor Valor


106

5.5. COMBINAÇÃO DE CUSTOS PARA SOLUÇÕES ESTRUTURAIS E DE REVESTIMENTO

O objectivo essencial deste ponto passa por obter valores referenciais de soluções estruturais e de revestimento.

Fig.5.24 – Esquema de combinação de soluções

Admitindo o esquema da Fig.5.24 pretende-se realizar a combinação de custos de alternativas da seguinte forma:

Quadro 5.9 – Combinações a realizar para o vão de 22 e 44m

Estrutura

A B C

Rev

estim

ento

1 A-1 B-1 C-1

2 A-2 B-2 C-2

3 A-3 B-3 C-3

� VÃO 22M

Quadro 5.10 – Custos por combinação (vão 22m)

Custos de Combinações (Vão 22m)

1ª Combinação 2ª Combinação 3ª Combinação

A-1 B-1 C-1 A-2 B-2 C-2 A-3 B-3 C-3

€ 120455 157600 82463 129685 166830 91693 150655 187800 112663

€/m2 60,23 78,80 41,23 64,84 83,42 45,85 75,33 93,90 56,33

� VÃO 44M

Quadro 5.11 – Custos por combinação (vão 44m)

Custos de Combinações (Vão 44m)

1ª Combinação 2ª Combinação 3ª Combinação

A-1 B-1 C-1 A-2 B-2 C-2 A-3 B-3 C-3

€ 483030 421955 340904 501492 440417 359366 543430 482355 401304

€/m2 120,76 105,49 85,23 125,37 110,10 89,84 135,86 120,59 100,33


107

6

CONCLUSÃO

6.1. CONCLUSÕES DO CASO EM ESTUDO

Com a realização do caso prático desenvolvido no capítulo 5, foi possível obter algumas conclusões que apoiaram o tema abordado neste trabalho e que serão expostas neste capítulo.

Com as condições consideradas e a apresentação do caso de estudo em relação às diversas soluções, é então possível estabelecer determinadas conclusões.

Uma vez que foram considerados dois vãos diferentes, 22m e 44m, este factor permitiu uma comparação mais realista de quais as soluções a admitir quando estamos perante vãos distintos em edifícios de natureza industrial. Desta forma, as conclusões foram tiradas por comparação das soluções adoptadas para cada vão.

Convém referir que nesta análise dá-se maior destaque à comparação das duas primeiras soluções apresentadas. Isto porque, são susceptíveis de ser comparadas directamente por possuírem configurações estruturais que assentam nas mesmas bases. Já a terceira solução admitida (estrutura com vigas em perfis de alma cheia e pilares de betão armado), apesar de poder constituir mais uma opção terá de ser analisada levando em conta outros aspectos. Em função disto, no gráfico que contabiliza o peso das soluções, não foi introduzida a opção em pilares de betão e viga de alma cheia.

Assim, analisando o tipo de solução em função do menor vão (22m) conclui-se o seguinte:

� Estrutura porticada com perfis em alma cheia

• em relação às restantes soluções, possui a maior deformação (embora este valor seja pouco relevante);

• em comparação com a solução com vigas em treliça e pilares de alma cheia, é uma solução bastante mais leve;

• quanto ao custo, é nitidamente uma solução a ter em conta, apresentando o preço de 55,53 €/m2, diferenciando-se da solução de vigas em treliça e pilares de alma cheia de uma diminuição de 18,57€/m2.

• as suas características permitem desenvolver um processo de montagem muito mais rápido que as restantes soluções. Em consequência poderá rentabilizar-se o espaço mais rapidamente.

� Estrutura porticada com vigas em treliça e pilares de alma cheia

• apresenta níveis de deformação diminutos e equilibrados ao longo da estrutura, caracterizando positivamente o desempenho da solução;


108

• o vão considerado inviabiliza esta solução quando se pretende atingir estruturas com menor peso (kg/m2);

• em termos de custo para o vão em análise, representa uma solução mais dispendiosa quando comparada com as restantes soluções;

• por considerações feitas ao longo deste trabalho sabe-se que as estruturas em treliça englobam maiores custos de mão-de-obra que levam a um aumento dos custos finais de construção;

• em relação às restantes alternativas, esta solução requer mão de obra mais especializada na montagem do que as restantes, sendo este também um processo mais moroso em relação às alternativas.

� Estrutura porticada com vigas em perfis de alma cheia e pilares de betão armado

• o grande inconveniente desta solução surge pelo facto do betão condicionar um elevado número de actividades e parâmetros intermédios a cumprir, tais como, o fabrico do mesmo, o tempo de cura, a realização de cofragens, a montagem de armaduras, etc;

• requer grande percentagem de mão-de-obra e um intervalo de tempo extenso de montagem e consequente utilização do espaço;

• representa uma solução que em termos de custos poderá ser a preferencial relativamente às estudadas, embora não possa ser comparada directamente com as restantes face ao peso uma vez que possui uma configuração de pilares completamente distinta.

• é cada vez mais uma solução a ponderar na actualidade;

Quando se considera a utilização de vãos maiores (44m) pode-se concluir que as considerações atrás citadas (vão 22m) se alteram. Posto isto, em função das diversas soluções condicionadas pelo aumento do vão chega-se à conclusão que:

� Estrutura porticada com perfis em alma cheia

• a solução muda totalmente as características vantajosas demonstradas para o vão de 22m; • o peso desta estrutura duplica, superando o peso da solução de vigas em treliça e pilares de

alma cheia. Em termos percentuais, o peso aumenta 98,6%, enquanto para a solução em treliça o aumento é de apenas 35%;

• passa a ser a solução mais onerosa das três apresentadas.

� Estrutura porticada com vigas em treliça e pilares de alma cheia

• continua a apresentar bons níveis de deformação, justificado pela distribuição estrutural dos vários elementos que constituem a treliça;

• o aumento de peso de apenas 35% faz com que, para vãos elevados, esta passe a ser a solução mais favorável;

• o custo de 100,79 €/m2 desta solução, demonstrou ser vantajosa face às outras soluções.

� Estrutura porticada com vigas em perfis de alma cheia e pilares de betão armado

• passa de uma solução a ter em conta para vãos mais reduzidos, a uma proposta a rejeitar economicamente para maiores vãos.


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• o valor da deformação mais elevado é superior à solução em treliça, mas face à solução em pórticos de alma cheia é bastante similar.

Em suma, em relação à análise de soluções estruturais conclui-se o seguinte:

• para edifícios industriais com menor vão, é preferível adoptar sistemas de estruturas porticadas com perfis em alma cheia. Estas conduzem a custos mais reduzidos, sendo mais leves que as restantes opções. Embora a sua deformação seja a mais condicionante face às alternativas, o valor atingido não é significativo;

• em edifícios industriais de vãos maiores, é totalmente viável optar pela utilização de estruturas porticadas com vigas em treliça e pilares de alma cheia. À semelhança com o descrito no ponto anterior, esta solução é economicamente vantajosa, de peso reduzido e a que adquire valores de deformação mais regulares e reduzidos.

A escolha das soluções construtivas é da responsabilidade dos arquitectos e, normalmente, regem-se por critérios de carácter estético, quando as questões técnicas deviam ser prioritárias. Esta atitude poderá acarretar problemas de durabilidade e de comportamento a curto prazo, conduzindo muitas vezes à necessidade de substituir o material. Primeiro, devem ser apuradas as soluções tecnicamente viáveis e, só depois, se devem utilizar os parâmetros estéticos e/ou económicos.

O uso de soluções inadequadas e a aplicação e/ou manutenção incorrectas constituem factores que potenciam a ocorrência de problemas com reflexos na vida útil do revestimento de coberturas. Uma escolha inadequada em termos da resistência terá obviamente reflexos no seu comportamento, todavia este problema é muito menos grave do que a adopção de uma solução técnica incorrecta, isto é, inadequada para o local de utilização.

Em detrimento do descrito, a avaliação das características mais relevantes para o uso a que o pavilhão em estudo se destina, permitiu tirar conclusões elucidativas dos requisitos primordiais a cumprir. A solução que demonstrou ser a mais favorável foi o painel sandwich pelo cumprimento de características fundamentais que o pavilhão requere. Em comparação com as soluções de naturocimento ou chapa metálica, obteve uma classificação relativa com sete parâmetros avaliados com o melhor valor. Entre as soluções de naturocimento ou chapa metálica a solução adoptável seria questionável tendo em conta que, embora a segunda opção obtenha boa classificação para o melhor valor, tem ao mesmo um maior número de elementos classificados de pior valor. Com um número de classificações intermédias mais elevadas, o naturocimento poderá assim ser também uma solução credível, embora menos que os painéis sandwich, a ter em conta.

A combinação de custos para soluções estruturais e de revestimento tem um carácter de mero referencial dos preços globais finais. Mediante as opções atrás determinadas pode concluir-se que uma estrutura porticada para um vão de 22m, recorrendo a perfis em alma cheia e painéis sandwich como solução de revestimento tem um custo aproximado de 75,33€/m2. Para o vão de 44m a estrutura porticada com vigas em treliça e pilares de alma cheia com a mesma solução de revestimento terá como referencia o valor de 120,59€/m2.

Para atingir valores mais precisos teriam de ser contabilizados mais factores, como por exemplo custos dos elementos secundários da estrutura, mão-de-obra entre outros. Contudo, os valores enunciados constituem uma ordem de grandeza realista.


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6.2. CONCLUSÕES GERAIS

Na sequência da análise do caso em estudo e em paralelo com os fundamentos teóricos abordados ao longo dos capítulos desenvolvidos é possível chegar a diversas conclusões como as que se seguem.

As coberturas são estruturas que se caracterizam pela sua forma, analisando as características de funcionalidade e configuração arquitectónica dos edifícios. Têm como função principal a protecção dos edifícios, contra a acção das intempéries, atendendo essencialmente às exigências de utilização, estéticas e económicas.

A especificação técnica de uma cobertura ideal deve ter em consideração o clima (calor, frio, vento, chuva, neve etc.), que determina os pormenores das coberturas, conforme as necessidades de cada situação.

Existe uma grande diversidade de materiais para a realização de coberturas, cuja opção depende de diversos factores. Assim, para o sistema de cobertura deve ter-se em consideração as seguintes condições:

• deve ser impermeável (condição fundamental mais relevante); • resistente o suficiente para suportar as acções actuantes e impactos; • possuir leveza, com peso próprio e dimensões ideais para minorar as condições de apoio; • possuir articulações de maneira a permitir pequenos movimentos que garantam a

estabilidade estrutural; • ter vida útil prolongada, mantendo-se inalteradas as suas características mais importantes; • proporcionar um bom isolamento térmico e acústico;

Cada material ou sistema construtivo tem as suas próprias características, as quais de forma mais ou menos relevante influenciam a tipologia, o comprimento do vão, a altura dos edifícios, os sistemas de contraventamento, etc.

Para a construção de um sistema eficaz de cobertura que sirva as exigências implementadas deve ter-se em conta factores como, o sistema estrutural, a caracterização das pendentes, a ventilação, o tipo de revestimento, o sistema de drenagem de águas pluviais, o sistema de iluminação natural, entre outros.

Quanto à inclinação das coberturas, o intervalo de valores que distingue as coberturas planas das inclinadas é sempre um factor questionável. Isto acontece uma vez que inclinações, por exemplo de 8% poderão ser consideradas inclinadas, da mesma forma que poderão existir coberturas com 5% de inclinação que sejam consideradas inclinadas. A grande maioria das empresas de construção opta por não fazer qualquer distinção entre estes dois conceitos, valorizando sobretudo a aplicação de inclinações que conduzam ao correcto funcionamento dos sistemas de cobertura.

O desenvolvimento dos revestimentos de naturocimento, metálicos e plásticos originou uma grande variedade de soluções e aplicações, sobretudo em edifícios industriais e outras coberturas de grande vão. A necessidade de melhoria das características funcionais dos revestimentos metálicos permitiu o aparecimento de soluções mistas (painéis sandwich, tipo deck, chapas compostas, etc).

Para as soluções estruturais porticadas, as dimensões admissíveis de distâncias transversais não estão limitadas. No entanto, a maior parte dos fornecedores recomenda que as distâncias deverão ser conjugadas com a solução a aplicar, em que até aproximadamente 30/40 metros será mais aconselhavél a aplicação de pórticos metálicos de alma cheia, e a partir desse vão pórticos treliçadas.

Contudo, outras soluções como o uso de pórticos mistos aço-betão, madeira lamelada colada ou betão pré-fabricado, vão sendo cada vez mais alternativas a ter em consideração.


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O avanço do sector construtivo nesta área encontra-se cada vez mais a maximizar a pré-fabricação dos diversos elementos estruturais, sendo que as ligações entre os diversos elementos tendem a ser realizadas de forma a poderem ser divididas sem perda dos elementos de modo a serem reutilizáveis.

O principal factor de caracterização tanto dos sistemas estruturais como os de revestimento é avaliado face às vantagens e desvantagens de cada solução e quanto ao uso a que se destinam. Actualmente, em termos de promoção da eficiência e sustentabilidade na construção promove-se a utilização de novos materiais e sistemas construtivos com menores consumos energéticos associados (produção, aplicação e utilização). Por outro lado, admite-se uma diminuição dos custos de construção, pela via dos materiais (custo de produção), mas fundamentalmente, pela via da redução da carga humana necessária ao desenvolvimento das variadas operações (associada a novos materiais com múltiplas funcionalidades). Pela análise dos edifícios industriais foi possível constatar a forte ligação da tipologia com os avanços da tecnologia da construção.

No que diz respeito ao sistema de coberturas de armazéns e edifícios industriais, após a consulta de bibliografia referente aos mesmos e de catálogos de empresas, foi possível verificar que as principais exigências funcionais a serem satisfeitas encontram-se agrupadas em quatro grupos principais. Exigências de segurança, aptidão ao uso, conservação das características e de manutenção. Cada grupo engloba uma série de parâmetros a cumprir com o objectivo de viabilizar o desempenho e sucesso construtivo destes edifícios. No caso em estudo procurou-se relacionar os sistemas de revestimento e estruturais que melhor se comportavam face às exigências a serem cumpridas, obtendo portanto soluções com uma boa relação custo-beneficio.

6.3. PERSPECTIVAS DE DESENVOLVIMENTO FUTURO

No domínio da construção de edifícios é sempre importante a continuação de estudos relativamente a coberturas de configuração industrial, por forma a criar novas e melhores soluções. Referem-se assim algumas possibilidades de futuros desenvolvimentos:

• alargar o estudo de coberturas leves a edifícios de natureza habitacional, tendo em conta que é possível cumprir com exigências específicas, como o requerido em tais construções;

• complementar a análise económica aqui realizada, introduzindo mais soluções a comparar, incorporando valores de mão-de-obra, custos de transporte, montagem, manutenção, entre outros;

• desenvolver os processos metodológicos de execução de trabalhos tais como, por exemplo, o estudo das soluções de ligação, remates, e pontos singulares deste tipo de sistemas;

• aprofundar mais pormenorizadamente pontos como as soluções de fachada, drenagem de águas e sistemas de ventilação admissíveis;

• explorar mais detalhadamente processos de montagem, transporte e manutenção das soluções adoptadas;

• desenvolver o tema sob o ponto de vista da reabilitação dos edifícios industriais, recorrendo por exemplo ao reforço estrutural de soluções em betão com estruturas metálicas;


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[81] http://pt.todoroms.com/videotutoriales-tekla-structures-swf-pdf-espanol-ingles-rs-mu. 15/06/2011


ANEXOS

A1 - PLANTA E CORTE DO PAVILHÃO EM ESTUDO

A2 - DIAGRAMAS DE ESFORÇOS (ROBOT)

A3 - TABELAS PARA DETERMINAÇÃO DAS CARACTERÍSTICAS E CUSTO DOS MATERIAIS DE REVESTIMENTO

A1 - PLANTA E CORTE DO PAVILHÃO EM ESTUDO

� Planta

� Corte


A2 - DIAGRAMAS DE ESFORÇOS (ROBOT)

A2.1. ESTRUTURA COM PERFIS EM ALMA CHEIA (VÃO DE 22M)

A2.2. ESTRUTURA COM VIGAS EM TRELIÇA E PILARES DE ALMA CHEIA (VÃO DE 22M)

A2.3. ESTRUTURA COM VIGAS EM PERFIS DE ALMA CHEIA E PILARES DE BETÃO ARMADO (VÃO DE 22M)

A2.4. ESTRUTURA COM PERFIS EM ALMA CHEIA (VÃO DE 44M)

A2.5. ESTRUTURA COM VIGAS EM TRELIÇA E PILARES DE ALMA CHEIA (VÃO DE 44M)


A2.6. ESTRUTURA COM VIGAS EM PERFIS DE ALMA CHEIA E PILARES DE BETÃO ARMADO (VÃO DE 22M)


A3 - TABELAS PARA DETERMINAÇÃO DAS CARACTERÍSTICAS E CUSTO DOS MATERIAIS DE REVESTIMENTO A3.1. CHAPA DE AÇO GALVANIZADO

� Custo

� Características

A3.2. PAINÉIS SANDWICH

� Custo


A3.3. PAINÉIS DE NATUROCIMENTO

� Custo


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