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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
Desenvolvimento de diretrizes para projeto de
edificações para fins didáticos com sistema
estrutural construtivo modular em aço
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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.
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Contexto local
Dimensionamento
Programa de Necessidades AT7 - UFSCar Campus São Carlos
Estudo de caso
Localização
Aulas Teóricas (AT7)
UFSCar, campus São Carlos e AT7 Pav. Térreo e Tipo
Fonte: Elaborado pelo autor, 2013
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Contexto nacional
Construção Civil Desempenho Qualidade
Essa temática vem ganhando importância nos
meios acadêmicos e empresarial.
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Processo construtivo industrializado
Industrialização Mecanização
Processo que emprega de forma racional e
mecanizada, materiais, meios de transporte e
técnicas construtivas
Gera maior
racionalização
e produtividade
Planejamento
Projeto do
produto e da
produção
Fabricação
transporte e
montagem
Sistema construtivo industrializado
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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.
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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.
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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
Habitação no sistema LSF em Indaiatuba, SP Sistema modular em aço, na região Serrana do RJ
Loja Container e casa, em Curitiba
Fonte: Monich, 2012 Fonte: Google imagens, 2014
Fonte: Castro, 2007 Fonte: CBCA, 2013
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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.
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Construção modular em aço
Exemplos de estudos correlacionados com o tema proposto
Trabalhos
correlacionados com as
construções modulares
Industrialização e
racionalização no
processo construtivo
Constatam
importância
atual
Utilização de estruturas metálicas
Caiado
(2005)
Rezende e
Gouveia
(2006)
Lawson e
Ogden
(2008)
Van Der
Laan
(2010)
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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.
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Exemplo atual de construção executada em módulos
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.
[ano 2013] Fonte: http://gluckplus.com/project/the-stack
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Parâmetros construtivos adotados nesta pesquisa
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
Concepção arquitetônica;
Diretrizes de projeto procurando modulação adequada;
Avaliação das características estruturais do aço.
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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 2: adaptar o
tamanho do módulo em
função das dimensões dos
caminhões sem restrição de
tráfego
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
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Relação métrica
Tipologia 1:
10,00m (comprimento);
5,00m (largura);
3,55m (altura).
Tipologia 2:
8,00m (comprimento);
2,00m (largura);
3,55m (altura).
Módulo
parcialmente
montado
Módulo
pronto
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Tipologia 1
Fonte: Elaborado pelo autor, 2014
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Tipologia 1
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03
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Planta modulação
Fachadas
Possibilidades de ampliações
Corte
Fonte: Elaborado pelo autor, 2014
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Tipologia 2
Fonte: Elaborado pelo autor, 2014
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Tipologia 2
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Planta modulação
Fachadas
Possibilidades de ampliações
Corte
Fonte: Elaborado pelo autor, 2014
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Montagem
Tipologia 1 Tipologia 2
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Montagem
Tipologia 1 Tipologia 2
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Montagem
Tipologia 1 Tipologia 2
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Montagem
Tipologia 1 Tipologia 2
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Montagem
Tipologia 1 Tipologia 2
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Montagem
Tipologia 1 Tipologia 2
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Tipologia 1 Tipologia 2
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Montagem
Tipologia 1 Tipologia 2
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Montagem
Tipologia 1 Tipologia 2
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Montagem
Tipologia 1 Tipologia 2
16 unidades por pavimento;
07 unidades ½ módulo por pavimento;
69 unidades nos três pavimentos.
51 unidades por pavimento;
153 unidades nos três pavimentos.
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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.
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Análise estrutural
Rafael Pereira Tineo (2014):
Modelagem Tridimensional – SAP2000 v14.;
Arquitetura Predefinida;
Consideração dos Módulos Independentes;
Consideração do Conjunto do Edifício.
Modelagem
Fonte: Tineo, 2014
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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.
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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
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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.
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Conclusão
Com incentivos e informações difundidas dos sistemas de construção
industrializados em aço, podem se tornar escolhas reais no mercado da
construção civil.
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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