Desenvolvimento de diretrizes para projeto de
edificações para fins didáticos com sistema
estrutural construtivo modular em aço
Maria Emília Penazzi
[email protected]
Prof. Dr. Alex Sander Clemente de Souza
[email protected]
Universidade Federal de São Carlos
Programa de Pós-Graduação em Estruturas
e Construção Civil
Introdução
 Objetivo:
 propor parâmetros para a adoção de sistema construtivo estrutural
modular em aço;
 permitir a elaboração de soluções técnicas de modo flexível e
adaptável à concepção do edifício;
 compreender o atendimento ao respectivo programa de necessidades
do espaço didático.
01
Contexto local
Estudo de caso
Programa de Necessidades AT7 - UFSCar Campus São Carlos
Dimensionamento
Localização
Aulas Teóricas (AT7)
UFSCar, campus São Carlos e AT7 Pav. Térreo e Tipo
Fonte: Elaborado pelo autor, 2013
02
Contexto nacional
Construção Civil
Qualidade
Desempenho
 Essa temática vem ganhando importância nos
meios acadêmicos e empresarial.
03
Processo construtivo industrializado
Mecanização
Industrialização
Processo que emprega de forma racional e
mecanizada, materiais, meios de transporte e
técnicas construtivas
Gera maior
racionalização
e produtividade
Sistema construtivo industrializado
Planejamento
Projeto do
produto e da
produção
Fabricação
transporte e
montagem
04
Competitividade entre as empresas
Buscam melhorias nos processos
de racionalização da construção;
Devido a necessidade de redução de custos e
aumento da rapidez de execução de suas etapas.
05
Os sistemas industrializados da construção
Diferente da
 Racionalizam recursos humanos;
 Utilizam equipamentos automatizados
para fabricação e montagem;
 Oferecem organização de processos executivos,
qualidade, controle tecnológico, segurança e agilidade.
06
Processo de industrialização
Alteração projetual e construtiva
Elementos pré-fabricados são componentes de montagem sequencial
Habitação em sistema Wood Frame no município de Maringá, Paraná
Fonte: Google imagens, 2014
Fonte: Monich, 2012
Habitação no sistema LSF em Indaiatuba, SP
Fonte: Castro, 2007
Loja Container e casa, em Curitiba
Sistema modular em aço, na região Serrana do RJ
Fonte: CBCA, 2013
07
Coordenação modular
 Permite normalização de componentes
construtivos, industrialização de sua produção e
execução de edifícios de forma racionalizada.
 Permite grande flexibilidade através de uma
infinidade de combinações e arranjos.
 Linguagem gráfica, descritiva e de especificações que
é comum a fabricantes, projetistas e construtores.
08
Construção modular em aço
Exemplos de estudos correlacionados com o tema proposto
Caiado
(2005)
Trabalhos
correlacionados com as
construções modulares
Rezende e
Gouveia
(2006)
Van Der
Laan
(2010)
Lawson e
Ogden
(2008)
Constatam
importância
atual
Industrialização e
racionalização no
processo construtivo
Utilização de estruturas metálicas
09
Construção metálica
Possui rapidez construtiva, leveza, maior espaço
útil e menor desperdício.
 Etapa de projetos deve ser ainda mais
valorizada em empreendimentos que utilizam
sistemas construtivos metálicos.
 Industrialização da construção:
menos sujeito a improvisações de obra.
10
Exemplo atual de construção executada em módulos
[ano 2013]
Fonte: http://gluckplus.com/project/the-stack
Localização: Nova Iorque. Edifício residencial conhecido como A Pilha
28 unidades de ocupação;
07 pisos;
56 módulos pré-fabricados;
19 dias para a montagem;
8 trabalhadores experientes em construção
com aço;
1 operador de guindaste;
6 assistentes.
11
Parâmetros construtivos adotados nesta pesquisa
 Concepção arquitetônica;
 Diretrizes de projeto procurando modulação adequada;
 Avaliação das características estruturais do aço.
Resumo da escolha dos sistemas construtivo
Sistema
Descrição
Fundação
Convencional tipo radier
Estrutura
Perfis comerciais de chapa de aço formados a frio
Vedação horizontal laje / piso
Painel OSB
Vedação vertical externa
Painel pré-fabricado de concreto
Vedação vertical interna
Sistema Dry-Wall e painel removível
Cobertura
Telhas metálicas
12
Processo global de fabricação
Módulo pronto de fábrica para instalação na obra;
Transporte especial na zona urbana
pode ser um problema dentro da
logística do processo.
Solução 1: o módulo poderia
ser transportado
parcialmente montado, o que
implicaria sua montagem
com mão de obra treinada
Sem restrição de
tráfego, dimensões:
18,15 x 2,60 x 4,40m
Solução 2: adaptar o
tamanho do módulo em
função das dimensões dos
caminhões sem restrição de
tráfego
13
Relação métrica
Módulo
parcialmente
montado
Tipologia 1:
10,00m (comprimento);
 5,00m (largura);
 3,55m (altura).
Módulo
pronto
Tipologia 2:
 8,00m (comprimento);
 2,00m (largura);
 3,55m (altura).
14
Tipologia 1
Fonte: Elaborado pelo autor, 2014
15
Tipologia 1
 Planta modulação
01
 Fachadas
 Corte
02
03
04
 Possibilidades de ampliações
Fonte: Elaborado pelo autor, 2014
16
Tipologia 2
Fonte: Elaborado pelo autor, 2014
17
Tipologia 2
 Planta modulação
01
 Fachadas
 Corte
02
04
03
 Possibilidades de ampliações
Fonte: Elaborado pelo autor, 2014
18
Montagem
 Tipologia 1
 Tipologia 2
19
Montagem
 Tipologia 1
 Tipologia 2
19
Montagem
 Tipologia 1
 Tipologia 2
19
Montagem
 Tipologia 1
 Tipologia 2
19
Montagem
 Tipologia 1
 Tipologia 2
19
Montagem
 Tipologia 1
 Tipologia 2
19
Montagem
 Tipologia 1
 Tipologia 2
19
Montagem
 Tipologia 1
 Tipologia 2
19
Montagem
 Tipologia 1
 Tipologia 2
19
Montagem
 Tipologia 1
 16 unidades por pavimento;
 07 unidades ½ módulo por pavimento;
 69 unidades nos três pavimentos.
 Tipologia 2
 51 unidades por pavimento;
 153 unidades nos três pavimentos.
19
Resultados parciais
 avaliação de um modelo quanto a sua utilização, ampliações e versatilidade;
 desenvolvimento do processo de montagem e desmontagem do sistema;
 logística no processo da construção de edifícios em módulos pré-fabricados
estruturados em aço.
20
Análise estrutural

Rafael Pereira Tineo (2014):
 Modelagem Tridimensional – SAP2000 v14.;
 Modelagem
 Arquitetura Predefinida;
 Consideração dos Módulos Independentes;
 Consideração do Conjunto do Edifício.
Fonte: Tineo, 2014
21
Análise estrutural
 Seções em aço formados a frio;
 Combinações de Ações (ABNT NBR 8800:2008);
 Ligações Rígidas (soldada): no módulo e entre módulos;
 Análise Linear e Não Linear Geométrica;
 Classificação da Estabilidade Deslocabilidade;
 Determinação dos Deslocamentos;
 Determinação dos Esforços para Deslocamentos.
22
Análise estrutural
 Classificação da estrutura quanto à Deslocabilidade;
•
•
•
Pequena = B2 < 1,1
Média = 1,1 < B2 < 1,4
Grande = B2 > 1,4
Fonte: Tineo, 2014
23
Classificação da estrutura
 Deslocamentos;
 Esforços Normais;
 Momento Fletor;
 Momento Fletor
Fonte: Tineo, 2014
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Próxima etapas
• definir a tipologia do edifício modelo entre as tipologias pesquisadas;
• realizar pré-dimensionamento dos elementos e a estabilidade da estrutura
quando os módulos forem empilhados;
• elaborar diretrizes de projeto para edifícios com finalidade didática, e sua
concepção estrutural modular em aço;
• executar projeto e detalhes, incluindo maquetes eletrônicas;
• elaborar resultados e considerações finais.
25
Conclusão
 Com incentivos e informações difundidas dos sistemas de construção
industrializados em aço, podem se tornar escolhas reais no mercado da
construção civil.
26
Contatos
Maria Emília Penazzi - [email protected]
Arquiteta, Mestranda em Estruturas e Construção Civil pela UFSCar São Carlos
Prof. Dr. Alex Sander Clemente de Souza - [email protected]
Professor Associado do Departamento de Engenharia Civil da UFSCar São Carlos