Estruturas de Aço I - Prof.Michèle Pfeil Fabricação de Estruturas de Aço A. As perguntas a seguir devem ser respondidas com base nos conteúdos do vídeo e do capítulo sobre projeto e fabricação do livro “Estruturas de Aço: Conceitos, Técnicas e Linguagem” de Luís Andrade de Mattos Dias. 1. Quais os processos de corte de peças de aço? 2. Quais os processos de fabricação de tubos? 3. 4. Quais as etapas de fabricação de perfis soldados? Em que casos é vantajoso o uso das vigas encasteladas ou alveolares em relação às vigas de alma cheia? 5. Quais os processos de solda usados na fabricação de estruturas de aço? (ver também Cap.4 de Pfeil & Pfeil, Estruturas de Aço) 6. Em pesquisa aos sítios na internet de companhias siderúrgicas no Brasil (Gerdau, Usiminas, Belgo Arcelor, V&M do Brasil etc) determinar as faixas de bitolas dos seguintes perfis laminados e os aços em que são fornecidos: • • • Perfis tipo I Perfis cantoneira (L) Perfis tubulares C. Visitar o sítio do CBCA- Centro Brasileiro de Construção em Aço na internet. Em “Construção em Aço”, selecione e comente uma das características dos sistemas estruturais em aço; comente o último item “Preservação do meio ambiente”. têm dimensões apropriadas para resistir à compressão com flambagem em dois planos. A resistência não é o único critério para a seleção de um tipo de aço. As colunas laminadas. Perfis ou chapas estão disponíveis em aços estruturais de diferentes tipos. Aços de alta resistência estão disponíveis para aplicações especiais. Os documentos que acompanham a contratação de fabricação de uma estrutura são o projeto básico com desenhos. quadradas ou retangulares com dimensões externas variando entre 20mm a 450mm. Para isto ele elabora o projeto de detalhamento da estrutura e os desenhos de fabricação. A geometria da seção transversal dos perfis é escolhida em função do tipo de esforço a que a peça estará submetida. em especial os desenhos de detalhamento das ligações entre peças estruturais. com abas iguais ou desiguais. Seções tubulares podem ser circulares. Em geral o contrato de fabricação inclui a elaboração de desenhos pelo fabricante. disponível em uma larga faixa de espessuras e que pode ser usada para formar perfis soldados ou estruturas em placas enrijecidas. Uma vez prontos os desenhos de fabricação. Seções padronizadas laminadas de perfil aberto incluem vigas I. proporcionadas de forma a se obter o melhor momento de inércia em torno de um eixo. A fabricação da estrutura metálica em geral começa com o estabelecimento de um contrato que vai provavelmente envolver os processos de fabricação e montagem da estrutura em questão. O projeto assistido por computador é também usado. com alturas variando entre 203 mm até 914mm. Seções cantoneira. lista de quantidades e os termos e condições do contrato. um detalhado cronograma é preparado mostrando para cada elemento as etapas . sendo o mais comum o aço carbono com tensão de escoamento igual a 250 MPa. etapas da fabricação. envio da estrutura ao campo e finalmente a montagem.Prof. aplicação de processos de proteção contra corrosão e de acabamento. O fabricante começa com o planejamento do processo de fabricação que envolve a encomenda de material da usina siderúrgica ou de estoques. particularmente a baixas temperaturas e para seções de parede espessa soldadas. perfis soldados ou perfis compostos de chapas e seções laminadas.Estruturas de Aço I . especificações. as seções padronizadas estão disponíveis em diversas dimensões e em diferentes tipos de aço. Por exemplo. O componente básico da fabricação metálica é a chapa. a resistência a fratura é importante para níveis médios de tensão. peças compactas com alturas variando entre 152mm até 356mm. O escritório de projetos da fábrica se encarrega de estudar e interpretar o projeto fornecido pelo projetista e de preparar a lista completa de material a ser adquirida pelo departamento de compras. preparação dos desenhos de fabricação. mas em geral só na forma de chapas. Michèle Pfeil Video ESDEP Fabricação de Estruturas Metálicas As estruturas metálicas são geralmente fabricadas a partir de perfis laminados. Alguns desses perfis formam a base para outros perfis tais como as vigas encasteladas e as seções T. Um planejamento cuidadoso é essencial para o sucesso do processo de fabricação considerando a otimização do uso dos equipamentos tendo em vista os outros contratos em andamento na fábrica. e peso. denominadas dobradeiras. depois é bombardeada com jatos de partículas cerâmicas que removem sujeira e corrosão e permitem máxima adesão da pintura. A peça é levada inicialmente a um forno para aquecimento. O corte com chama também pode ser usado para fabricar perfis tubulares. Máquinas modernas operam com um mínimo de distorção do material. chapas e perfis T. Após esta preparação começa o processo de fabricação. com espessuras de chapa até 25mm. é composto de 2 rolos inferiores fixos e um único rolo superior que é ajustado na altura em função da espessura da chapa utilizada e do raio da dobra.2% da altura do corte. e otimizar os seus usos. Perfis cilíndricos ou cônicos podem ser produzidos por deformação a frio. as peças são inicialmente cortadas em seu comprimento por uma serra circular cuja velocidade de corte é automaticamente ajustada de acordo com as variações nas dimensões transversais da peça ao longo do processo de corte. Logo em seguida é feita a pintura com spray de um primer para proteção das superfícies limpas. tais como limpeza com jato de partículas e pintura com primer. Os tubos assim fabricados podem ser utilizados como montantes ou diagonais em estruturas de plataformas offshore. furos puncionados são normalmente utilizados em peças secundárias. Este cronograma deve levar em conta a disponibilidade de equipamentos de fabricação e transporte. e em seguida são posicionadas no pátio de estoque em posição de fácil acesso para transporte posterior por ponte rolante. . Um exemplo destes perfis são os enrijecedores trapezoidais usados em tabuleiros metálicos de pontes.de fabricação e acabamento. Nas situações em que o corte com serra e com maçarico não forem suficientemente precisos os extremos dos perfis podem ser usinados. processo mais rápido que o anterior. O processo de furação por broqueamento é também controlado por computador com número variável de furos em cada seção. Perfis complexos ou curvos podem ser fabricados com corte por chama de oxiacetileno (maçarico). A cada item que entra é feita uma marca de identificação e seu registro com dados relevantes tais como o tipo de aço. A operação é controlada por computador. Perfis de chapa dobrada são fabricados a frio em prensas especiais de grande capacidade. equipamento utilizado. pode ser usado em cantoneiras leves. Perfis menores podem ser cortados por serras menores. cantoneiras e chapas “gussets” de espessura até 12mm. A tolerância em termos de esquadro é de 0. O corte com guilhotina. As peças de aço oriundas dos laminadores de usina siderúrgica chegam à fábrica por caminhão ou trem. Esta operação pode ser controlada por um sensor ótico seguindo um desenho em papel ou numericamente por computador. a peça é levada do pátio para a fábrica. Alternativamente os furos podem ser feitos por puncionamento. Equipamentos modernos podem operar com chapas até 100 mm de espessura. porém indicado somente para chapas finas. Para uma estrutura típica de edifício. Ao ser requisitada pela unidade de fabricação. A calandra. Antes de ser utilizada alguns preparativos são necessários. que opera de maneira análoga ao puncionamento. Isto será necessário somente no caso de emendas de colunas de edifício nas quais a transferência de esforços de compressão de dão por contato. Este é um processo automático essencial em soldas de grandes dimensões como no caso de vigas soldadas. O material é testado com ultrassom em pontos de solda. A inspeção das soldas deve ser efetuada para garantir que não há defeitos tais como porosidade. Neste caso o arame do eletrodo é alimentado automaticamente de uma bobina enquanto o soldador opera a tocha de soldagem. Todas as operações de fabricação dependem da escolha dos detalhes adotados e do material usado.G (metal inert gas) ou solda com proteção gasosa pode ser usado. As partes inferior e superior do perfil são unidas por solda com uma defasagem no comprimento de forma a aumentar a altura do perfil e criando furos hexagonais na alma. Os parafusos comuns são instalados manualmente enquanto os parafusos de alta resistência usados em ligações por atrito são apertados de maneira a pre-tracionar o parafuso com uma força conhecida. Isto pode ser feito com o corte poligonal da alma dando origem às vigas encasteladas. A sequência para finalização das soldas de união é planejada de forma a minimizar as distorções. um gabarito é produzido para determinar a posição dos furos. Os processsos de solda descritos anteriormente geram calor e pode causar distorção das peças. As marcas de identificação e montagem das peças devem ser claras. Inspeções regulares para controle de qualidade asseguram que todo o material pode ser identificado em relação à sua resistência. Para passe longos de solda o processo semiautomático.Para vigas de grandes vãos nas quais a resistência requerida ao cisalhamento é pequena em relação à resistência à flexão e aos limite de deslocamentos. Quando todos os componentes e peças de um elemento estrutural estiverem fabricados.I. Isto pode ser controlado por meio de pré-deformação das peças ou por préaquecimento. Na furação de chapas de ligação. O outro processo mais utilizado na indústria é o da solda por arco submerso no qual o eletrodo é um fio metálico sem revestimento. Na região dos apoios ou de aplicação de carga concentrada é necessário o fechamento desses furos com chapas soldadas para restabelecer a área da alma. Os eletrodos são corretamente estocados e identificados. o detalhamento e o fornecedor dos materiais. Freqüentemente. Neste processo o soldador segura o eletrodo e controla seu movimento e o consumo do metal da solda. Os equipamentos de medidas e sensores devem ser periodicamente calibrados. O arco elétrico é protegido pelo fluxo de gás inerte ou de CO2 para proteger a poça de fusão da reação com o oxigênio da atmosfera. torna-se conveniente que a montagem seja feita com o auxílio de uma peça-guia. falta de penetração e trincas. Chapas idênticas são então puncionadas. a pré-montagem da . O eletrodo manual é revestido para que durante a sua fusão este revestimento se transforme em gases que isolam a região da solda protegendo-a de reações com a atmosfera. eles são levados para a área de conexões. É claro que o uso de peças-guias é mais econômica para um grande número de peças a ser fabricadas. sobre a qual os componentes são posicionados por meio de pontos de solda. Nas soldas usuais a fusão do aço é provocada pelo calor produzido por um arco voltaico entre o eletrodo metálico e o aço a soldar (metal base). Em algumas estruturas ou trechos críticos de estruturas é necessária a prémontagem na própria fábrica. é vantajoso aumentar a altura dos perfis laminados. porém o arco voltaico e o metal fundido ficam revestidos por um material granular. solda M. por exemplo através de uma chave calibrada. para serem ligados por soldas ou parafusos. Embora seja um procedimento caro. O controle de qualidade começa com o projeto. já que as guias são relativamente caras. A solda com eletrodo manual revestido é bastante versátil pois pode ser utilizada tanto na indústria quanto no campo em chapas de espessuras a partir de 3mm. A solda obtida é de grande regularidade. o transporte deve ser programado para ocorrer logo após o término da fabricação. Para aplicações especiais tais como torres de linhas de transmissão as peças podem ser galvanizadas. O cuidado e atenção no detalhamento e a eficiência na fabricação da estrutura metálica minimizam problemas no campo e tornam mais rápida e eficiente a montagem. o que deve ser planejado com antecedência. Após a fabricação dá-se o acabamento às estruturas com pintura manual ou automática. se ocorressem no campo. Em seguida à pintura os elementos estruturais são estocados para posterior transporte nas quantidades e dimensões adequadas aos caminhões e carretas de transporte.estrutura ou parte dela permite a correção de problemas que. O transporte de peças muito longas pode requerer arranjos prévios com a polícia rodoviária local. causariam um custo muito elevado. Diferentes especificações podem ser adotadas. . É particularmente importante o cuidado no manuseio das peças para minimizar os danos à proteção por pintura ou galvanização. Se não há suficiente área de estoque. variando entre uma demão de “primer” até diversas demãos com tintas especiais.