BR112020004959A2 - método de construção de edifícios - Google Patents

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Abstract

Um método de construção de edifícios que utiliza estruturas de parede que possuem um trilho superior móvel. O trilho é fixado em uma posição elevada para suportar carga durante a construção, permitindo que o trabalho de construção progrida rapidamente. Quando as colunas de suporte de concreto curam, a fixação pode ser liberada, permitindo que o trilho se desloque para uma posição mais baixa e a carga do edifício seja transferida para as colunas.

Description

MÉTODO DE CONSTRUÇÃO DE EDIFÍCIOS Campo da invenção
[0001] A presente invenção está associada à construção de edifícios. Foi desenvolvida como um método para a construção de edifícios de vários andares, com aplicação particular a edifícios com mais de dois andares.
Contexto da invenção
[0002] Em geral, os regulamentos da construção em alguns países exigem que um edifício de mais de três andares possua paredes estruturais feitas de concreto ou alvenaria. Tais regulamentos são justificados pelos requisitos de resistência ao fogo. É possível construir um edifício com cargas suportadas por estruturas feitas de aço ou madeira que sejam estruturalmente sólidas, no entanto essas estruturas podem ser significativamente enfraquecidas pelo fogo.
[0003] Os edifícios construídos a partir de alvenaria são geralmente erguidos gradativamente a partir do zero, em módulos. Acima de um certo nível, é necessário curar a argamassa na alvenaria antes que outras cargas sejam aplicadas. Na prática, isso significa que cada andar deve curar antes do início da construção de um andar superior.
[0004] Edifícios construídos com concreto pré-fabricado podem ser erguidos de forma mais rápida. Entretanto, eles ainda podem exigir que painéis individuais sejam conectados uns aos outros, geralmente por meio de rejunte. Além das despesas e dificuldades inerentes ao uso de painéis pré-fabricados (principalmente no que se refere aos custos de transporte e deslocamento associados a painéis pesados), o uso desses painéis ainda apresenta um tempo considerável de ‘espera’ associado a ele.
[0005] Nos últimos anos, tornou-se mais comum a construção de edifícios usando um sistema de ‘cofragem permanente’, em que as paredes dos edifícios são projetadas utilizando painéis leves e ocos, e o concreto é então derramado dentro dos painéis e deixado para curar com o intuito de proporcionar resistência estrutural. Embora os custos de transporte e deslocamento desses painéis sejam consideravelmente menores do que o uso de concreto pré-moldado, o sistema exige uma cura completa do concreto dentro dos painéis de cada nível antes que um piso possa ser colocado sobre ele.
[0006] Todos os sistemas acima possuem uma limitação adicional que é, geralmente, a necessidade de esperar até que as paredes e colunas estruturais estejam seguras e, quando necessário, curadas antes que sejam fixadas as paredes internas na estrutura. De fato, muitas vezes é necessário que seja completada toda a estrutura de suporte de um edifício antes que as paredes não estruturais possam ser inseridas.
[0007] O pedido de patente americano US 2010/0058687 descreve um sistema de cofragem permanente como descrito acima, com a cofragem suportando parcialmente as cargas sendo colocadas acima dela. Após a cura das colunas de concreto, a carga é compartilhada pelo concreto e pela cofragem permanente.
[0008] A presente invenção propõe um sistema de construção alternativo que visa aliviar algumas dessas limitações, pelo menos em parte.
[0009] Para evitar dúvidas, o termo ‘colunas’ aqui utilizado abrange amplamente elementos estruturais verticais de construção; incluindo colunas tradicionais com uma que apresentam uma relação entre comprimento e largura relativamente equilibrada, colunas em lâmina (blade columns), e paredes em lâmina (blade walls) em que o comprimento pode ser muito maior do que a largura.
Sumário da invenção
[0010] De acordo com um aspecto da presente invenção, é fornecido um método de construção de um edifício, o método incluindo as seguintes etapas: formar uma estrutura de edifício, a estrutura incluindo uma pluralidade de canais verticais, sendo tal estrutura suficientemente forte para suportar a carga de pelo menos um andar superior, a estrutura determinando o caminho de carga de pelo menos um andar superior; ao menos parcialmente, formar pelo menos um andar superior; preencher os canais com uma substância curável; permitir que a substância curável nos canais cure e forme colunas dentro do edifício; e criando uma interrupção no caminho de carga da estrutura e, desse modo, transferindo a carga de pelo menos um andar superior da estrutura do edifício para as colunas curadas.
[0011] Será apreciado o fato de que a transferência da carga da estrutura do edifício para as colunas curadas seja completa, com nenhuma das cargas finais sendo suportadas pela estrutura.
[0012] Também será apreciado o fato de que a estrutura do edifício irá suportar uma parcela significativa da carga do andar superior, mas pode não suportar toda a carga. Em alguns casos, a presente invenção visa compartilhar a carga inteira do andar superior entre a estrutura do edifício e alguns suportes temporários. Será entendido que o número requerido e a capacidade de carga dos suportes temporários serão substancialmente reduzidos quando utilizados em conjunto com a presente invenção.
[0013] Vantajosamente, isso permite que a construção continue enquanto as colunas curam, com a carga dos andares superiores sendo suportada pela estrutura de construção. Após a conclusão do edifício, as colunas curadas tornam-se os membros de suporte de carga preferencialmente para a estrutura, atendendo assim aos requisitos dos códigos de construção.
[0014] É preferível que a estrutura do edifício seja formada de aço estrutural. Em uma concretização preferível, a estrutura da construção é formada por aço de secção laminado a frio com uma espessura nominal na ordem entre 0,75mm e 1,6mm.
[0015] É preferível que a substância curável seja concreto.
[0016] Preferencialmente, o método inclui a etapa de localizar a cofragem do andar no topo da estrutura do edifício, com os canais conectados fluidamente à cofragem do andar. A etapa de preenchimento dos canais com a substância curável pode ocorrer ao mesmo tempo em que a substância curável é derramada na cofragem para completar uma superfície de piso acima da estrutura do edifício.
[0017] É preferível que pelo menos algumas das principais estruturas internas de parede sejam posicionadas ao mesmo tempo em que estruturas externas de parede são posicionadas. Por exemplo, quando apartamentos estão sendo construídos, estruturas de separação de paredes podem ser incluídas. É possível que as paredes de um nível inteiro sejam concluídas ao mesmo tempo, embora isso nem sempre seja desejável, pois pode dificultar a inspeção. O uso de estruturas internas de parede permite o acesso para montagem interna dos pisos inferiores enquanto os pisos superiores estão sendo construídos.
[0018] A estrutura de edifício inclui, preferencialmente, vigas verticais e trilhos horizontais. A estrutura de edifício inclui, preferencialmente, um meio de transferência de carga criado a partir da fixação de um trilho, de preferência o trilho mais alto, nas vigas utilizando pelo menos um elemento de fixação removível. A etapa de criação de uma interrupção no caminho de carga pode ser obtida a partir da remoção do(s) elemento(s) de fixação.
[0019] Alternativamente, a estrutura do edifício pode incluir uma cabeça de cisalhamento elaborada para cisalhar uma carga maior que a de um único andar superior, mas menor do que toda a estrutura em sua carga completa. Nesta modalidade, a interrupção no caminho da carga pode ser efetuada permitindo que a cabeça de cisalhamento cisalhe após a cura das colunas, resultando em cargas verticais sendo carregadas pelas colunas e não pela estrutura.
[0020] De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, é fornecido um componente de estrutura de parede incluindo vigas verticais e trilhos horizontais, tendo a estrutura de parede um trilho mais alto móvel entre uma posição relativamente mais alta e uma posição relativamente mais baixa, a estrutura de parede incluindo elementos de fixação removíveis que mantêm o trilho mais alto em sua posição elevada, em que a remoção dos elementos de fixação permite que os trilhos mais altos se desloquem para a posição mais baixa.
[0021] Quando o trilho mais alto está em sua posição relativamente elevada, o componente de estrutura de parede inclui, de preferência, um caminho de carga que transfere a carga do trilho mais alto para as vigas verticais através de pelo menos um elemento de fixação removível. Será apreciado que a remoção dos elementos de fixação causa uma interrupção no caminho da carga.
[0022] O trilho mais alto pode incluir aberturas que estão organizadas de forma a se alinharem com as aberturas correspondentes nas vigas verticais, quando o trilho mais alto está em sua posição relativamente mais baixa. Dessa forma, o trilho mais alto pode ser fixado em sua posição relativamente mais baixa através do uso de fixadores, se desejado.
Breve descrição das imagens
[0023] É conveniente descrever melhor a invenção com referência às modalidades preferidas da presente invenção. Outras modalidades são possíveis e, consequentemente, a particularidade da discussão a seguir não deve ser entendida como algo que substituirá a generalidade da descrição anterior da invenção. Nos desenhos:
[0024] Figuras 1 a 6 são vistas esquemáticas sequenciais de uma parte de um edifício de vários andares sendo construído de acordo com a presente invenção;
[0025] Figura 7 é uma vista frontal de um componente de estrutura de parede de acordo com a presente invenção;
[0026] Figura 8 é a perspectiva de uma extremidade superior do componente de estrutura de parede da Figura 7; e
[0027] Figura 9 é uma vista final de uma extremidade superior do componente de estrutura de parede da Figura 7.
Descrição detalhada da invenção
[0028] Referindo-se às Figuras, a Figura 1 mostra uma vista esquemática de um nível de um edifício de vários andares. O nível inclui uma laje de base (10), sobre a qual as estruturas de parede (12) são dispostas. As estruturas de parede (12) nesta modalidade foram dispostas de forma a constituir a configuração das paredes internas e externas sobre a laje (10).
[0029] As estruturas de parede (12) são formadas a partir de um aço de secção laminado a frio. As espessuras de parede típicas são da ordem de 90mm. O aço tem tipicamente entre 0,75mm e 1,6mm de espessura nominal. As estruturas de parede (12) são construídas de modo a conseguirem suportar cargas verticais relativamente altas.
[0030] As estruturas de parede (12) são dispostas de forma que os canais verticais (14) podem ser localizados nas interseções desejadas. Os canais (14) são criados pelo uso de cofragens de coluna (16) localizados nos locais desejados, conforme mostra a Figura 2. Os canais verticais (14) são geralmente retangulares em seção transversal e são dimensionados de modo que, ao serem preenchidos com concreto para formar colunas, as colunas de concreto possuem uma capacidade de carga vertical maior do que as estruturas de parede (12).
[0031] Uma vez que as estruturas de parede (12) e as cofragens de coluna (16) estão em posição, uma estrutura de plataforma (20) pode ser fixada no topo das estruturas de parede (12), com reforço adequado no lugar. A estrutura de plataforma (20) é disposta de modo que os espaços vazios na plataforma (20) se localizem sobre as aberturas para os canais verticais (14). As hastes de reforço (22) são posicionadas dentro dos canais verticais (14), estendendo-se acima da plataforma (20). Isso pode ser visto na Figura 3. Se necessário, suportes temporários adicionais podem ser instalados sob a plataforma (20).
[0032] O concreto pode então ser derramado para formar simultaneamente as colunas (24) dentro dos canais verticais (14) e uma laje suspensa (26). As estruturas de parede (12) são suficientemente fortes para suportar o peso da laje suspensa (26), por conta própria ou em conjunto com outros suportes. Isso é mostrado nas Figuras 4 and 5.
[0033] Assim que a laje suspensa (26) estiver seca, as estruturas de parede (12) podem ser localizadas no topo da laje suspensa (26) para formar o próximo andar do edifício. Enquanto isso ocorre, outros trabalhos de serviços da construção como, por exemplo, encanamento e eletricidade, podem começar nas estruturas de parede (10) do piso mais baixo. O concreto da laje (26) e das colunas (24) curará até a sua resistência final ao longo do tempo, mas durante este tempo a carga será absorvida pelas estruturas de parede (12). Isso pode ser visto na Figura 6.
[0034] O processo descrito acima pode ser repetido para outros andares.
[0035] As estruturas de parede (12) são formadas a partir de vigas verticais (30) e três trilhos horizontais: um trilho de base (32), um trilho intermediário (34) e um trilho superior (36). Isso pode ser visto nas Figuras 7 a 9.
[0036] As vigas verticais (30) possuem, cada uma, uma extremidade inferior (40) e uma extremidade superior (42). As vigas verticais são levemente frisadas na extremidade inferior (40), de modo a se encaixar dentro do trilho de base (32), com a base de trilho (32) e as vigas verticais (30) tendo aproximadamente a mesma largura. A extremidade inferior (40) das vigas verticais (30) e a base de trilho (32) incluem, cada um, aberturas de recepção de parafusos (44) que são recuadas para dentro. Desta forma, a base de trilho (32) pode ser fixada nas vigas verticais (30) por meio dos parafusos (46), que são efetivamente escareados de modo a fornecer uma superfície razoavelmente plana da estrutura de parede (12).
[0037] O trilho intermediário (34) possui extremidades externas que são frisadas para se encaixar dentro das vigas verticais (30). A disposição é feita para que a parte externa do trilho intermediário (34) esteja geralmente situada no mesmo plano que a parte externa das vigas verticais (30).
[0038] Uma região central de cada viga vertical (30) inclui aberturas de recepção de parafusos (44) que são recuadas para dentro, assim como as extremidades externas do trilho intermediário (34). Do mesmo modo que a base de trilho, o trilho intermediário (34) pode ser fixado nas vigas verticais (30) através dos parafusos (46), que são efetivamente escareados para providenciar uma superfície razoavelmente plana da estrutura de parede (12).
[0039] O trilho superior (36) e sua conexão com a extremidade superior (42) das vigas verticais (30) é, em grande parte, uma imagem espelhada à da base de trilho (32). As vigas verticais são levemente frisadas na extremidade superior (42), de modo a se encaixar dentro do trilho superior (36), com o trilho superior (36) e as vigas verticais (30) possuindo aproximadamente a mesma largura. A extremidade superior (42) das vigas verticais (30) e o trilho superior (36) possuem, cada um, aberturas de recepção de parafusos (44) que são recuadas para dentro. Deste modo, o trilho superior (36) pode ser fixado nas vigas verticais (30) através de parafusos efetivamente escareados.
[0040] A disposição do trilho superior (36) se difere da disposição da base de trilho (32) pela inclusão de parafusos de sustentação (50).
[0041] A disposição em que as aberturas de recepção do parafuso (44) da extremidade superior (42) das vigas verticais (30) estão alinhadas com as que se encontram no trilho superior (36) representa uma posição relativamente baixa do trilho superior (36). Em uso, o trilho superior (36) está mantido em uma posição relativamente elevada, com o trilho superior (36) sendo fixado nas vigas verticais nesta posição relativamente elevada pelos parafusos de sustentação (50).
[0042] Na prática, as estruturas de parede (12), como descrito acima, são construídas possuindo um trilho superior (36) mantido em sua posição elevada pelos parafusos de sustentação (50). Isso significa que o peso da laje suspensa (26) passa através do trilho superior (36) para as vigas verticais (30) por meio de parafusos de sustentação (50). A laje suspensa (26) é suportada pelas estruturas de parede (12) desta maneira. As estruturas de parede (12) definem assim um caminho de carga através do trilho superior (36), dos parafusos de sustentação (50) e das vigas verticais (30) até a laje (10).
[0043] Uma vez que as colunas (24) estão curadas, os parafusos de sustentação (50) podem ser removidos. A remoção dos parafusos de sustentação (50) permite o movimento do trilho superior (36) entre suas posições relativamente levantada e abaixada, em relação à laje (26). Com a remoção dos parafusos de sustentação (50), a carga vertical da laje (26) (e dos andares superiores) é distribuída entre as colunas (24), com as estruturas de parede (12) não sendo mais portadoras da carga. A remoção dos parafusos de sustentação (50) cria, assim, uma interrupção no caminho de carga definido acima.
[0044] Isto significa que, com efeito, as estruturas de parede 12 são portadoras da carga durante a construção do edifício, permitindo uma construção extremamente rápida. Após a construção, elas deixam de suportar a carga, com os elementos de carga sendo concretos, conforme exigido pelos códigos de construção.
[0045] Será apreciado que isso representa uma transferência completa de carga das estruturas de parede (12) para as colunas (24).
[0046] Em uma modalidade alternativa, os parafusos de sustentação (50) podem ser projetados para cisalhar sob uma carga específica, como, por exemplo, a carga de dois andares superiores. O cisalhamento dos parafusos de sustentação (50) servirá ao mesmo objetivo de transferir as cargas da estrutura de paredes (12).
[0047] Será apreciado as cofragens de coluna (16) poderem ser sem-carga. Alternativamente, as cofragens de coluna (16) podem ser formadas de maneira semelhante às estruturas de parede (12) e fazem parte da capacidade de suporte de carga das estruturas de parede (12) antes da transferência de carga.
[0048] As modificações e variações que seriam visíveis para um destinatário especializado são consideradas como estando dentro do escopo da presente invenção.

Claims (15)

Reivindicações
1. Um método de construção de edifício caracterizado por incluir as seguintes etapas: formar uma estrutura de edifício, a estrutura incluindo uma pluralidade de canais verticais, a estrutura sendo suficientemente resistente para suportar a carga de pelo menos um andar superior, a estrutura definindo um caminho de carga para a carga de pelo menos um andar superior; formar, pelo menos parcialmente, ao menos um andar superior; preencher os canais com uma substância curável; permitir que a substância curável nos canais possa curar e formar colunas dentro do edifício; e criar uma interrupção no caminho de carga da estrutura e transferir a carga de pelo menos um andar superior da estrutura de edifício para as colunas curadas.
2. Um método de construção de edifício, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por apresentar uma estrutura de edifício formada por aço estrutural.
3. Um método de construção de edifício, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por apresentar uma estrutura de edifício formada por aço laminado a frio com espessura nominal entre 0,75mm e 1,6mm.
4. Um método de construção de edifício, de acordo com quaisquer reivindicações anteriores, caracterizado por conter uma substância curável concreta.
5. Um método de construção de edifício, de acordo com quaisquer reivindicações anteriores, caracterizado por incluir a etapa de localizar a cofragem do andar no topo da estrutura do edifício, com os canais conectados fluidamente às cofragens do andar.
6. Um método de construção de edifício, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por conter uma etapa de preenchimento dos canais com a substância curável que ocorre ao mesmo tempo em que a substância curável é derramada na cofragem para completar uma superfície de piso acima da estrutura do edifício.
7. Um método de construção de edifício, de acordo com quaisquer reivindicações anteriores, caracterizado por possibilitar que pelo menos algumas estruturas de parede internas sejam posicionadas ao mesmo tempo em que as estruturas de parede externas são posicionadas.
8. Um método de construção de edifício, de acordo com quaisquer reivindicações anteriores, caracterizado por possibilitar que a estrutura do edifício inclua vigas verticais e trilhos horizontais e que o edifício contenha um meio de transferência de carga criado através da fixação de um trilho nas vigas utilizando pelo menos um elemento de fixação removível.
9. Um método de construção de edifício, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por conter um trilho superior fixado nas vigas por meio de pelo menos um elemento de fixação.
10. Um método de construção de edifício, de acordo com as reivindicações 8 e 9, caracterizado por apresentar uma etapa de criação de uma interrupção no caminho da carga, obtida através da remoção de um ou mais elementos de fixação removíveis.
11. Um método de construção de edifício, de acordo com quaisquer reivindicações anteriores de 1 a 7, caracterizado por conter uma estrutura de edifício que inclui uma cabeça de cisalhamento posicionada para cisalhar em uma carga maior que a de um único andar superior, mas menor que toda a estrutura em sua carga completa.
12. Um método de construção de edifício, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por incluir uma interrupção no caminho da carga que permite que a cabeça de cisalhamento possa cisalhar após a cura das colunas, resultando em cargas verticais sendo distribuídas entre as colunas e não pela estrutura.
13. Um componente de estrutura de parede caracterizado por incluir vigas verticais e trilhos horizontais, a estrutura de parede tendo um trilho mais elevado capaz de se mover entre uma posição relativamente alta e uma posição relativamente baixa, a estrutura de parede possuindo elementos de fixação removíveis que mantêm o trilho mais elevado em sua posição mais alta, em que a remoção dos elementos de fixação permitem que o trilho mais elevado se mova para a posição mais baixa.
14. Um componente de estrutura de parede, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por apresentar, quando o trilho mais elevado está em sua posição mais alta, um componente de estrutura de parede que inclui um caminho para carga que transfere a carga do trilho mais elevado para as vigas verticais através de pelo menos um elemento de fixação removível.
15. Um componente de estrutura de parede, de acordo com as reivindicações 14 e 15, caracterizado por apresentar um trilho mais elevado que inclui aberturas que estão dispostas de forma a alinhar com as aberturas correspondentes das vigas verticais quando o trilho mais elevado está em sua posição relativamente mais baixa.
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