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IFB (Integrated Floor Beam): vigas integradas

DESCRIÇÃO

As vigas do vigamento são estruturas soldadas constituídas por meio perfil laminado e uma placa de aço de 400-500 mm de largo na aba inferior e outra de 150-200 mm na aba superior. Estas estruturas, permitem alojar as linhas de fornecimento e as condutas de ventilação dentro dum pequeno espaço de separação entre os vigamentos.

Por isso, cada vez mais, os arquitectos e proprietários dirigem as suas preferências para uma maior flexibilidade na construção de edifícios de vários andares, o que traz consigo, entre outros, um notável aumento do uso de vigamentos com vigas IFB.

Face as estruturas tradicionais de esqueleto, a utilização dos vigamentos com vigas IFB permite que, em caso de existir uma determinada limitação da altura do edifício, o número de andares construídos para uma mesma altura seja maior.

Devido ao incremento na espessura das lajes, os vigamentos com estruturas embebidas convencionais são elementos mais pesados, portanto, exige maior número de fundações na hora de edificar sobre solos em condições deficientes. Por outro lado, a solução de utilizar elementos pré-fabricados não parece ser muito adequada, já que não permitem a redução dos tempos de construção.

O principal objectivo no desenvolvimento dum sistema de vigamento com estrutura embebida baseado numa armação de aço, foi tentar maximizar as vantagens proporcionadas por este tipo de vigamento, evitando ao mesmo tempo os inconvenientes decorrentes duma construção convencional, sem esquecer, lógicamente, a rentabilidade do ponto de vista económico.



VANTAGENS

As vantagens apresentadas pelo sistema de vigamento com vigas IFB são as seguintes:

  • Menor custo do projecto
  • Elementos de pré-engenharia e pré-fabricados feitos de aço e betão pré-esforçado
  • Eliminação de vigas soltas / ausência de obstruções na passagem das linhas de fornecimento.
  • Construção mais leve (até 50% de redução no peso) e, portanto, menor investimento em fundações.
  • Menores períodos de edificação.
  • Ausência de atrasos pelas condições meteorológicas
  • Montagem simples
  • Rentabilidade demonstrada

ESPECIFICAÇÕES

Os elementos do vigamento (lajes alveoladas de betão pré-esforçado) assentam-se sobre a face superior da aba inferior das vigas do vigamento, de secção transversal assimétrica. Outros materiais alternativos às lajes são chapas nervuradas de aço ou lajes filigranadas.


No cálculo da estrutura, deve ser tido em conta que as vigas de aço (tipo IFB 27) permitem atingir vãos de aproximadamente 7.20-7.80 m. No entanto, também é possível obter estruturas com maiores vãos, mas para isso, seria preciso um cálculo estadístico mais pormenorizado. No caso de armação rectangular, serão utilizadas lajes alveoladas nos vigamentos de grande vão, enquanto que nos vigamentos de menor vão, serão utilizadas vigas embebidas em sentido transversal. As lajes alveoladas de betão pré-esforçado resultam especialmente apropriadas para vãos de 10 m ou superiores.

Esta relação de vãos garante o máximo aproveitamento do uso desses dois tipos de componentes de construção (isto é, elementos do vigamento e vigas de aço da mesma altura). No entanto, as armações estruturais standard (de, por exemplo, 7,2x7,2 m) também permitem reduzir os custos derivados do uso deste sistema de construção.

FORMAS, DIMENSÕES E PESOS

  Tabela de dados

COMPOSIÇÃO E FABRICO

As vigas do vigamento são estruturas soldadas constituídas por meio perfil laminado e uma placa de aço de 400-500 mm de largo na aba inferior e otra de 150-200 mm na aba superior.

Na concepção do perfil foi considerado o facto de que a aba inferior fica submetida à tensão simultânea tanto no sentido longitudinal como transversal.

As vigas apresentam certa flecha para compensar a deflexão gerada pelas cargas constantes.

Na concepção das vigas perimetrais podem ser utilizadas:

  • Vigas soltas


  • Vigas parcialmente embebidas


  • Vigas totalmente embebidas


No caso das duas últimas soluções, as vigas perimetrais devem ser escoradas durante a fase de montagem. A ocorrência de esforço de torção, em condições de serviço, elimina-se através da utilização de betão para fixar lateralmente a posição da aba superior da viga e da fixação da parte inferior no vigamento por meio de pernos.

Todas as vigas são feitas de aço HISTAR 355. Em casos especiais, também podem ser fabricadas de aço de alta resistência HISTAR 460.

As colunas de aço são elementos estruturais comuns, para cujo fabrico se escolhe, em muitos casos, perfis 'H' dadas as suas excelentes propriedades de união e a ampla gama de perfis disponíveis.

Na maioria das edificações de vários andares, as colunas de aço devem ser resistentes à acção do fogo, para isso, existem diversas soluções tais como tratamentos com sprays, o uso de placas de gesso e a aplicação de tintas intumescentes.

Todas essas medidas de protecção são de natureza adicional, dado que, os diversos elementos de construção são diferenciados pelas funções que desempenham. A estrutura de aço suporta as cargas estáticas, enquanto que os elementos de construção adicionais constituem um instrumento fundamental na protecção contra a acção do fogo. No entanto, as colunas mistas apresentam certas diferenças com todos eles.

Uma coluna mista é formada por um perfil de aço e betão armado. O betão não só desempenha uma função de protecção em caso de incêndio, mas também suporta parte da carga, sendo o resto suportada pelo perfil 'H'.

Em comparação com as colunas mistas, as colunas de aço embebidas no betão apresentam o mesmo aspecto exterior que as colunas de betão, contudo, para a mesma carga, as colunas mistas têm menor secção transversal do que as de betão. Por design, as colunas embebidas no betão podem ser de secção quadrada, rectangular ou circular.

A principal diferença entre as colunas mistas e as embebidas no betão é que, nas primeiras, as abas do perfil 'H' são visíveis. A estrutura de aço que suporta a carga também pode ficar exposta nos casos em que seja preciso atingir os valores habituais de estabilidade ao fogo.


MONTAGEN

A montagem da armação de aço e das lajes alveoladas deve ser realizada de forma gradual, isto é, andar por andar. Primeiramente é efectuado o alinhamento das colunas através de espias ajustáveis, presos com pernos na coluna e soldados provisóriamente ao piso.


Após ter aplicado o betão nas uniões do piso, os espias são removidos ao seguinte andar. As colunas fornecidas têm um comprimento equivalente a 2-3 andares. Para a união das colunas são utilizadas placas com extremos unidos através de pernos.

Será preciso escorar de forma provisória tanto as vigas interiores, que recebem uma carga assimétrica, como as vigas perimetrais.

Os vigamentos feitos com lajes alveoladas constituem um diafragma rígido que permite a transmissão das forças horizontais.

Também pode ser utilizada uma camada de 5 cm de nivelamento estrutural para proporcionar maior estabilidade e rigidez à construção. As forças horizontais procedentes do piso são transmitidas aos alicerces através de muros de suporte verticais, contraventamentos ou núcleos de betão tais como tramos de escadas.

Nos seus respectivos documentos técnicos, os diversos fabricantes de elementos alveolados oferecem informação pormenorizada sobre o uso de espias, bem como os detalhes relativos aos vãos, salientes etc.

Na montagem destas estruturas, devem ser tidas em conta as diferenças nas tolerâncias dos elementos de aço (tolerâncias relativamente a EC3-T5) e betão (0-2cm).

O comprimento das vigas é ajustável através da inserção de placas de apoio de diversas espessuras entre a placa do extremo e a aba da coluna.

Para o acabamento do piso existem várias possibilidades, dependendo dos requisitos dos clientes. Na instalação de um piso elevado, não é preciso colocar um revestimento, portanto, as abas superiores das vigas do andar podem sobresair da face superior da laje. A rentabilidade da estrutura melhora notávelmente aumentando a altura da viga de aço.

Caso seja preciso aplicar um nivelamento de betão, pode ser utilizado um nivelamento autonivelante ou uma camada de betão alisado por vibração como nivelamento estrutural.

Os orifícios para a fixação de paineis de revestimento de paredes e parapeitos serão feitos nas colunas exteriores, segundo as especificações aplicáveis.

Para conseguir uma simplificação na montagem e uma redução do tempo utilizado na mesma, foi desenvolvido um tipo de união standard.


Nesta união em forma de gancho (Quick-Erect) únicamente são utilizadas peças standard ficando eliminados os trabalhos de montagem mais demorados.

Duas porcas seguram um perno roscado na câmara do perfil contra a aba. Nos dois extremos das vigas encontram-se duas placas terminais ranhuradas


Este design permite pendurar as vigas na união roscada, montada préviamente sobre a coluna. Após pendurar a viga, as porcas são apertadas para a fixação da mesma.

Existe uma versão aprimorada deste conceito, na qual são utilizados 4 pernos. A fila inferior de pernos foi concebida como um conjunto de união através de ganchos, enquanto que a fila superior apresenta uma série de orifícios comuns, feitos na aba da coluna e na placa de união da viga. Para a fixação das partes, podem ser utilizados pernos de aço ou pernos roscados.



Ambos tipos de uniões podem ser concebidos como conectores de transmissão de esforço cortante, segundo o Eurocódigo 3 ou conforme normas nacionais aplicáveis.

No caso de colunas mistas, a união através de pernos na câmara do perfil também serve como passador e batente de segurança.

Uma alternativa para este tipo de conectores seria a utilização de pernos standard, o que permitiria pendurar as vigas na coluna utilizando um perno re-utilizável especial.


Protecção contra incêndios

A integração de barras de reforço longitudinal e estribos na viga permite atingir níveis de estabilidade ao fogo de entre 30 e 90 minutos. O design dos mecanismos de protecção contra incêndios é realizado segundo as diferentes normas nacionais aplicáveis. Um exercício de simulação por computador fornece os dados sobre distribuição de temperaturas para a verificação da resistência da aba inferior quando esta for submetida à acção do fogo. Na maioria dos casos, como alternativa à protecção integral contra incendios, resulta mais simples proteger a aba inferior exposta, através da aplicação de sprays, tintas intumescentes ou placas de materiais resistentes ao fogo. Nas colunas podem ser utilizados tratamentos similares, ou ser concebidas como elementos mistos, por exemplo como colunas mistas embebidas no betão ou como colunas mistas AF.

As lajes alveoladas utilizadas nestas construções cumprem os requisitos estipulados nos diferentes países para obter um nível de estabilidade ao fogo de entre 60 e 180 minutos.

Isolamento acústico/térmico

Em matéria de isolamento acústico e térmico, são considerados relevantes os dados proporcionados pelos diversos fabricantes das lajes alveoladas , obtidos nos testes por eles realizados.

Nesse sentido, a influência das vigas do vigamento é práticamente nula. As cavidades apresentadas nas lajes alveoladas permitem cumprir normas mais exigentes sobre isolamento térmico do que as lajes de betão endurecido 'in situ' da mesma espessura.

Igualmente, as lajes alveoladas com espessuras superiores a 25 cm, sem nivelamento flutuante e tecto suspendido, cumprem com os requisitos em matéria de isolamento acústico exigidos pelas normas em vigor na actualidade.

Protecção contra a corrosão

Os elementos estruturais são fornecidos com uma imprimação aplicada em fábrica (espessura da imprimação: 25 microns) para evitar a possível corrosão dos mesmos.

Caso sejam utilizados em áreas fechadas com humidade relativa inferior a 70%, não são necessárias medidas adicionais anti-corrosão.

Protecção contra colapso

As estruturas com vigas IFB permitem maior resistência contra o colapso provocado por vibrações ou fenómenos sísmicos.

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