Denominado como elemento estrutural cuja seção é produzida totalmente em material metálico, especialmente o aço, a estrutura metálica é formada basicamente por ferro e carbono e sua resistência depende da quantidade de carbono utilizado. Esta estrutura metálica pode ser utilizada nas obras para execução de vigas, pilares, terças, treliças de telhado, barrotes de mezaninos, pórticos, pergolados, dentre outros.
Quanto maior for o teor de carbono, maior será a resistência do aço na estrutura metálica, porém o elemento estrutural será mais duro e frágil. Por isso, é de suma importância que o projeto seja realizado por um profissional qualificado para a concepção de um correto dimensionamento e definição do aço a ser utilizado.
Outro detalhe sobre a estrutura de aço é que esta proposta de construção teve início no século 18, quando as primeiras obras com estrutura de aço foram realizadas. Daí em diante, a arquitetura em aço esteve relacionada à modernidade e inovação. Apesar deste modelo construtivo ter se espalhado pelas cidades mundo afora, através da construção de grandes edifícios com aço aparente, ainda existe um vasto mercado a se explorar.
Entretanto, vale ressaltar que, a estrutura metálica não deve ser confundida com barras de aço utilizadas em estruturas de concreto armado até porque se trata de elementos diferentes. As barras de aço são utilizadas juntamente com o concreto para suprir a sua limitação em resistir a esforços de tração. Enquanto na estrutura metálica, há diferença de comportamento mecânico e processo construtivo.
Para expor melhor as diferenças entre as estruturas metálicas e de concreto, pode-se dizer que:
Estruturas metálicas
- Maior precisão no controle das dimensões, ou seja, dos milímetros;
- Estrutura pronta, apenas com montagem no canteiro de obras;
- Menor mão-de-obra necessária, não há uso de água e o canteiro de obras fica mais limpo;
- Fundações com estrutura mais leve e blocos menos volumosos;
- Economia na mão de obra da execução;
- Execução simultânea de estrutura e fundações;
- Avanços de montagem de 3 em 3 pavimentos;
- Facilidade na passagem de tubulações mesmo depois das obras;
- Maior espaço útil e vãos livres;
- Pode ser desmontado e montado em outro lugar;
- A instalação não depende das condições climáticas.
Estruturas de concreto
- Menor precisão no controle das dimensões, ou seja, dos centímetros;
- A fabricação e a montagem são feitas no canteiro de obras;
- Maior mão-de-obra, uso de água e canteiro de obras entulhado com muitos materiais;
- Maior peso estrutural e blocos volumosos nas fundações;
- Obra mais onerosa por causa do desperdício de material e retrabalhos;
- É necessário acabar as fundações para iniciar a execução das estruturas;
- Avanços de apenas 1 em 1 pavimento;
- Impossibilidade de alterações após finalização da estrutura;
- Menor espaço útil;
- Uma vez instalada a estrutura não pode ser reaproveitada;
- A instalação é prejudicada em caso de chuva.
Projeto
Um dos projetos é o arquitetônico, no qual, deve prever as condições e locais onde haverá peças aparentes. Outro projeto é o Plano de Prevenção contra Incêndio (PPCI), tendo em vista o forte contato do fogo com o concreto armado, assim como ocorre em outros materiais como a madeira e a estrutura metálica.
Mais um projeto que deve ser incluído é o estrutural. A modelagem irá seguir os princípios da análise estrutural, mas o projetista precisará avaliar as cargas de projeto previstas em norma específica, ligações e seções disponíveis no mercado.
O último projeto seria o orçamento e planejamento do empreendimento de construção civil. O cronograma, a alocação de mão-de-obra e de recursos físicos vão sofrer alterações em função da tecnologia construtiva adotada. O engenheiro responsável pelo planejamento vai precisar de fornecer um detalhamento completo aos fornecedores, escolhendo-os após pesar custos de fornecimento do material e transporte, que podem ser elevados em função do volume de material e distância entre fornecedor e canteiro.
Fabricação e aceitação das peças metálicas
Após os projetos serem fornecidos para a indústria, ela irá produzir as peças necessárias. No recebimento de qualquer material em canteiro, é importante verificar se o que foi recebido confere com o pedido. Diferentemente de outros materiais, é mais difícil encontrar diferenças de dimensões da seção das peças estruturais entre pedido e efetivamente produzido.
Processo executivo
Uma estrutura metálica terá passos executivos distintos de acordo com o elemento estrutural planejado. Em geral, treliças de telhado ou que assumam alguma outra função são produzidas diretamente nas empresas de serralheria. No caso especial da treliça metálica, ela é usada mesmo quando o restante do sistema construtivo não é metálico.
A execução consistirá na fixação das peças entre si e com a infraestrutura, fundações. Dessa maneira, todos os elementos como estacas, vigas de baldrame ou mesmo sapatas devem estar devidamente locados, executados e prontos para servir de suporte.
Sendo assim, nas ligações serão utilizados solda ou parafusos. Para vigas e pilares metálicos, não será necessário realizar cimbramento por longos períodos, mas estabilizar as peças até que fiquem adequadamente ligadas e em suas posições definitivas. Equipamentos de içamento como gruas serão usados nessa tarefa. Também é necessário utilizar mão de obra especializada.
Em estruturas pequenas, como alguns tipos de mezaninos ou pérgolas, as empresas de serralheria de pequeno porte podem vir a trabalhar com as peças sem utilizar equipamentos para içar, porém irá demandar mais mão de obra para estabilização.
Vantagens
O módulo de elasticidade do aço faz com que a estrutura metálica seja projetada com seções mais esbeltas, melhorando o uso do espaço na edificação e reduzindo a carga sobre fundações, podendo gerar economia na construção;
Os perfis metálicos são elaborados em indústria, o que garante maior controle, confiabilidade e padrão nas propriedades de cada seção. Isso proporciona dimensionamentos com menor majoração devido à incerteza da estrutura, se compararmos às peças em concreto armado;
O padrão de acabamento é mais uniforme, permitindo inclusive aplicações comerciais com estrutura aparente, sem prejuízo na estética. Por exemplo, as treliças de telhados em lojas, estacionamentos, supermercados, entre outras;
Canteiro de obras mais enxuto, com menor movimentação de materiais e construção mais limpa;
Assim como qualquer indústria, há impacto ambiental na produção de perfis metálicos. No entanto, peças metálicas em aço possuem cadeia consolidada de reciclagem;
Em relação às estruturas em concreto armado, incluindo algumas pré-fabricadas, permitem maiores vãos livres, o que dá maior liberdade de uso do espaço.
Desvantagens
Por ter seções mais esbeltas, a preocupação com a flambagem de peças comprimidas é maior;
Maior vulnerabilidade em episódios de ventos fortes. Em muitos casos estruturas metálicas ficam contorcidas após estes eventos climáticos;
O comportamento ao fogo exige maiores cuidados, em função da dilatação térmica e perda da capacidade resistente. Em condições normais, seções de concreto armado estão mais protegidas, inclusive pelo fato de o cobrimento não ser inflamável. O Plano de prevenção e proteção contra incêndios (PPCI) precisa contemplar a condição de estrutura metálica, e o projeto arquitetônico pode prever a proteção de vigas e pilares metálicos por meio de materiais incombustível, pintura intumescente, entre outros;
Não é algo cultural no Brasil a construção de edifícios residenciais multifamiliares ou algumas formas de prédios comerciais utilizando estruturas metálicas. Portanto, isso pode gerar preconceito pelos usuários na adoção desse tipo de solução;
O ruído gerado ou as vibrações, como em mezaninos, pode ser incômodo ao usuário de edificações;
Vulnerabilidade à corrosão, principalmente sem a manutenção de sistemas protetivos, como as pinturas;
Por requerer mão de obra treinada e especializada, é comum falhas executivas na concepção estrutural de elementos, podendo ocorrer danos à edificação.
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Fonte: Escola Engenharia e Açoplano
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