Perfis Tubulares Estruturais

Calatrava Galeria no Canadá

Na execução de obras com estruturas metálicas, um dos pontos essenciais é a padronização das peças a serem fabricadas. Quanto menor o número de componentes, mais fácil será produzir determinada montagem. A modulação também é um dos aspectos a serem considerados, uma vez que, quanto maior o número de vãos ou de peças em determinada medida, melhores serão o desempenho e a rapidez de execução de uma obra.

Já no caso da industrialização, bons exemplos são encontrados nos setores automobilístico e naval. A empresa Hyundai constrói navios em tempo recorde, utilizando peças iguais na montagem de diferentes modelos. Na indústria automobilística, observa-se o mesmo processo: alto grau de repetição, mesmo com componentes diferentes, que são colocados em uma linha de montagem onde quase tudo é automatizado, o que torna o processo rápido, preciso e, por conseqüência, altamente eficiente.A padronização talvez sugira que formas arrojadas e diferentes não poderão ser desenvolvidas. Mas não é isso o que ocorre. A criatividade não tem limites. Uma boa inspiração pode ser buscada na natureza, onde existe uma repetição de estruturas ou de suas partes.

O espanhol Santiago Calatrava, arquiteto-engenheiro e artista, cria as formas e padroniza-as, fazendo estruturas de extrema beleza arquitetônica e arrojo. A estrutura se desenvolve através de pilares que se abrem como galhos de uma árvore e se curvam, formando um arco em seu ápice. O projeto utiliza-se da modulação, da repetição e de muita criatividade.Quando se trabalha com a padronização, é preciso analisar e administrar, de forma criteriosa, a questão do dimensionamento. Se forem considerados, para efeito de cálculo, apenas os maiores esforços, as peças com menor solicitação estarão sendo superdimensionadas, o que elevará o peso da estrutura. O arquiteto, o projetista e o engenheiro devem estar sempre atentos a esse ponto: uma estrutura pesada demais pode ser um ponto fraco de um projeto e até inviabilizá-lo.

Para alcançar resultados tão bons quanto, por exemplo, os das indústrias automobilística e naval, a construção civil, que utiliza o aço como matéria-prima e, em especial, os perfis tubulares, deve considerar os conceitos de padronização, modulação e alto grau de industrialização. Para o desenvolvimento desse novo modo de construir, os fabricantes de tubos devem se colocar como um elo no processo, participando da concepção global da obra e informando os profissionais envolvidos no processo sobre a tecnologia de aplicação, o que exige conhecimento de seu produto e dos meios de produção.NormaA tecnologia nacional para a execução de obras com perfis tubulares ainda é relativamente recente. Há apenas cinco anos esse tipo de perfil entrou no mercado nacional, visando a utilização na construção civil. Embora se observe evolução nas técnicas construtivas, as ligações, que são os pontos de união entre as peças da estrutura (perfis), ainda constituem foco de atenção entre os projetistas. Elas podem ser soldadas, parafusadas, diretas tubo/tubo ou com chapas de ligação. Inúmeras podem ser as combinações. Tudo dependerá da concepção de projeto. Para colocar o Brasil em igualdade com os países que fazem uso intensivo dos perfis tubulares, é fundamental discutir as concepções arquitetônicas decorrentes dessa nova maneira de construir e o conceito de projeto, bem como os aspectos relativos à produção industrializada dos componentes estruturais.

Os detalhes de ligação entre os perfis tubulares são um bom exemplo da necessidade de integração. Se não forem bem planejados e executados, podem comprometer ou mesmo inviabilizar um bom projeto. Informações sobre edificações com estruturas tubulares, surgidas nos últimos anos, com raras exceções, são pouco detalhadas, incompletas, escassamente divulgadas e de difícil acesso a arquitetos, engenheiros e fabricantes de perfis tubulares. Além disso, ainda não foram suficientemente enfatizadas as características plásticas das estruturas em perfis tubulares, tais como leveza, esbeltez e harmonia de formas.

Mas é de se esperar que, com o aumento da utilização e o aprofundamento dos estudos, o tema seja incluído de modo apropriado na NBR 8.800/86, resultando na elaboração de norma específica para o dimensionamento das estruturas com perfis tubulares. Atualmente, a norma existente, utilizada para o dimensionamento de estruturas metálicas, trata o assunto de maneira superficial, especialmente no que se refere às ligações das estruturas tubulares.

O dimensionamento de elementos estruturais tubulares é feito, em geral, por similaridade com o comportamento dos perfis soldados ou laminados.PesquisasEm países da Europa, no Sudeste asiático, na América do Norte e na Austrália, a construção civil faz uso intensivo de estruturas tubulares e conta com uma produção corrente, industrializada e contínua, dispondo de alto grau de desenvolvimento tecnológico. No Brasil, porém, o emprego desses perfis ainda é limitado, restringindo-se, praticamente, aos projetos de estruturas espaciais para cobertura.O desenvolvimento de trabalhos nas universidades Federal de Ouro Preto (Ufop) e Estadual de Campinas (Unicamp), em convênio com a empresa V&M do Brasil, começa a suprir a falta de informações sobre as vantagens construtivas dos perfis tubulares. A tecnologia atualmente utilizada pela V&M do Brasil consiste na produção de perfis tubulares estruturais de aço sem costura, por processo de laminação a quente, a partir de bloco de aço maciço de seção transversal redonda. Esses blocos são perfurados por mandril e resfriados em leito de resfriamento até a temperatura ambiente. Os tubos sem costura apresentam distribuição uniforme de massa em torno de seu centro e baixo nível de tensões residuais, característica que os distingue dos tubos de aço com costura, produzidos a partir de chapas calandradas e soldadas.Os detalhes das ligações devem ser cuidadosamente projetados e executados, uma vez que contribuem de forma significativa na estética, resistência e funcionalidade da estrutura. Os aços estruturais, sejam eles patináveis ou não, podem ser encontrados com facilidade, atendendo às mais diversas especificações técnicas. Uma ampla gama de seções transversais - circulares, quadradas e retangulares - e bitolas está à disposição do mercado nacional, o que libera a criatividade dos arquitetos, calculistas e projetistas. As bitolas podem ser circulares, de 26,7 a 355,6 milímetros; quadradas, provenientes dos tubos sem costura de 75 a 290 milímetros; e retangulares, também provenientes dos tubos sem costura de 60 x 70 a 225 x 360 milímetros.AplicaçõesAlém da estética atrativa, as seções tubulares, por sua forma geométrica, são as mais indicadas para resistir, de maneira econômica, às altas solicitações de cargas axiais, torção e efeitos combinados, tendo elevada eficiência estrutural. Esse desempenho é responsável por sua ampla utilização em países da Europa e de outros continentes. Entre suas vantagens estão:- criação de vãos livres de maiores dimensões, com significativa redução do número de pilares;- redução de prazos de construção, devido à alta velocidade do processo construtivo;- montagem industrial com alta precisão, eliminando os desperdícios decorrentes de improvisações, correções e adequações;- facilidade de utilização de materiais complementares pré-fabricados;- utilização de estruturas mistas (tubos preenchidos com concreto), principalmente no caso de colunas; - resistência adicional e boa proteção contra fogo em peças comprimidas com seções tubulares mistas; - menor área de superfície, se comparadas com as seções abertas;- menor área de superfície a ser protegida contra fogo, quando comparadas às seções abertas.

Integração

Um projeto industrializado deve ser completamente concebido antes de se passar à fase de fabricação. O projeto arquitetônico não pode, portanto, ser desenvolvido de forma isolada para, depois, se passar aos projetos complementares. Essa forma integrada de concepção de uma edificação inclui os estudos das soluções estruturais, dos métodos construtivos e do processo de industrialização dos elementos. São fatores que certamente terão melhores resultados em preço, tempo e qualidade da obra.Quando nos voltamos para a questão estrutural, entram em cena alguns fatores importantes. Os conceitos arquitetônico-estruturais devem ser detalhadamente discutidos entre as equipes envolvidas, tanto no projeto quanto na fabricação, de modo a proporcionar o maior nível de afinidade entre todas as fases de concepção e construção de uma edificação. O arquiteto deve trabalhar em total integração com o engenheiro calculista, com o projetista e com os profissionais da linha de produção.Inicialmente, pode parecer um processo complicado. Essa é, porém, uma exigência da complexidade tecnológica atual: trata-se de resolver desafios que se manifestam nas interfaces de áreas de conhecimento diferentes, o que exige trabalho conjunto e interação dos profissionais.Ampliar a utilização de estruturas industrializadas e, por conseqüência, dos perfis tubulares estruturais na construção civil, de maneira sistemática, depende de projetos arquitetônicos especializados e, portanto, de melhor qualificação dos profissionais atuantes no mercado. Por essa razão, esse é um processo que se retroalimenta: a qualificação dos profissionais gera melhoria na qualidade dos projetos, e esta acarreta avanços na utilização dos perfis tubulares no mercado.*Fernanda de Sousa Gerken é formada pela Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, mestre em construção metálica pelo curso de pós-graduação em engenharia civil da Universidade Federal de Ouro Preto (Ufop) e especialista em arquitetura de estruturas metálicas pelo Unicentro Izabela Hendrix, da Igreja Metodista de Belo HorizonteTexto resumido a partir de reportagempublicada originalmente em

FINESTRAEdição 44 Janeiro de 2006
Autor: Fernanda de Sousa Gerken*
Fonte: ArcoWeb