PT880627E

PT880627E - Estruturas de chao e tecto

Info

Publication number: PT880627E
Application number: PT97901698T
Authority: PT
Inventors: Peter Wright; Majella Macdermott Smith
Original assignee: British Steel Ltd
Priority date: 1996-02-15
Filing date: 1997-01-28
Publication date: 2000-05-31
Also published as: WO1997030240A1; CN1209853A; GB9603165D0; CN1080804C; ATE187521T1; AU1550997A; DE69700907T2; AU723312B2; US6112482A; CA2242588A1; DE69700907D1; HK1018802A1; EP0880627A1; BR9707469A; EP0880627B1; ZA971004B; ES2143847T3; CA2242588C

Description

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DESCRICÀO “Estruturas de chão e tecto”

Este invento refere-se a estruturas de chão e tecto e, mais especialmente, a estruturas compósitas de chão e tecto de betão e aço. São conhecidas estruturas compósitas de chão e tecto, as quais compreendem um pavimento de aço perfilado, suportado na aba inferior das vigas de ferro e coberto in situ com uma camada de betão. As vantagens de tais estruturas incluem reduções de espessura e peso do chão, a facilidade e velocidade de construção, e economias de custos de mão de obra e de guindaste durante a montagem.

Um problema associado com as estruturas compósitas existentes refere-se à necessidade de assegurar a adequação da ligação de corte entre a camada de betão e as vigas de aço de suporte.

Em US-A-4653237 é descrita uma construção de chão compósita de vigas de aço de reforço e betão, que tem componentes secundários de vigas de reforço de alma aberta de aço espaçados entre si, suportados nas suas extremidades sobre componentes de armação primários. Em GB-A-2198860 é descrito um chão compósito, o qual compreende um certo número de vigas de secção em I, espaçadas, nas quais um certo número de chapas metálicas onduladas são suportadas. E um objecto deste invento proporcionar adesão aperfeiçoada entre as vigas de suporte e a camada de betão, para assegurar a permanência da ligação entre os mesmos.

As capacidades de serviço para edifícios podem ser melhoradas incluindo condutas no pavimento de aço e através das vigas de suporte, para actuarem como câmaras de ar e a utilização da estrutura tecto/chão, para formar quer condutas completas de ar condicionado, quer uma superfície termicamente transparente para melhorar a eficiência térmica e o escoamento de ar, reduzindo, por meio disso, os custos do ar condicionado.

De acordo com o presente invento, é proporcionada uma estrutura de chão ou tecto compósita, a qual compreende um pavimento de aço perfilado suportado nas suas extremidades por uma pluralidade de vigas de aço de secção em I, cada uma delas tendo uma alma vertical, cujos bordos apresentam chapas de aba superior e inferior e cobertas in situ com betão, compreendendo o pavimento de aço uma pluralidade de componentes de

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EP 0 880 627/PT 2 pavimento perfilados, alongados lado-a-lado, cada um deles incluindo uma superfície superior geralmente horizontal, cujos bordos apresentam superfícies laterais inclinadas para baixo e para fora, sendo a estrutura caracterizada por a chapa de aba superior de cada viga de aço de secção em I ter formada na sua superfície superior uma pluralidade de ranhuras com um padrão para aumentar a ligação entre a viga e a sua cobertura de betão.

De preferência, cada viga de suporte é laminada como uma única peça, com a largura da sua chapa de aba inferior maior do que a da sua chapa de aba superior, para definir uma plataforma de suporte para o pavimento de aço.

De preferência, as ranhuras do padrão prolongam-se através de toda a largura da superfície superior da aba superior de cada viga, e são inclinadas em relação ao eixo longitudinal da viga. As ranhuras podem definir um padrão em forma de diamante, de modo geral simétrico.

As dobras dos bordos podem prolongar-se para fora a partir do bordo de uma ou de ambas as superfícies laterais inclinadas de um ou mais componentes de pavimento. A superfície superior de cada componente de pavimento e/ou dobra de bordo pode ser formada com uma ranhura em cauda de andorinha.

Os componentes de pavimento perfilados podem ser suportados nas suas extremidades sobre diafragmas conformados, seguros na chapa de aba inferior da respectiva viga. O betão pode ser bombeado, vazado ou aplicado de modo diferente na superfície superior do pavimento de aço e das vigas de suporte. A malha anti-fissura de aço pode ser suportada pelas vigas e/ou pelo pavimento de aço antes de ser aplicado o betão à estrutura. A forma do pavimento de aço pode ser tal que proporcione entre as superfícies inferiores das suas superfícies laterais inclinadas, passagens para recepção de condutas para o escoamento de meio de aquecimento e/ou arrefecimento, especificamente condutas de ar condicionado. A estrutura de chão instalada pode actuar, em utilização, como um reservatório de calor. O invento será agora descrito apenas por meio de exemplo,.com referência ao

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desenho esquemático anexo, no qual: a Fig. 1 é uma vista em perspectiva de um lado de uma viga de suporte de uma estrutura compósita de acordo com este invento; a Fig. 2 é uma vista em perspectiva da viga de suporte mostrada na Fig. 1 e o pavimento de aço de uma estrutura compósita de acordo com o invento; e a Fig. 3 é uma vista em perspectiva de uma estrutura compósita de acordo com o invento, coberta parcialmente, in situ, com uma camada de betão.

Como se verá a partir dos desenhos, cada viga de suporte 1 tem uma secção em I assimétrica e tem uma chapa de aba inferior 2, cuja largura é maior do que a da sua chapa de aba superior 3. Esta largura aumentada permite que a chapa de aba 2 defina uma plataforma de suporte para uma extremidade de um pavimento de aço perfilado 4 e diafragmas de aço 5 (ver Fig. 1), sobre os quais se localizam os componentes de pavimento. Os diafragmas 5 são fixos à chapa de aba 2 antes dos componentes de pavimento serem aplicados nas vigas. Tipicamente, o pavimento 4 é fixo em centros de 600 mm, usando rebites disparados por pistola ou fixadores auto-perfurantes/de martelagem. Os diafragmas minimizam as fugas de betão e proporcionam alinhamento preciso do perfil de pavimento.

Cada viga de suporte 1 é laminada como uma peça única, com as chapas de aba inferior e superior 2, 3, formadas inteiramente com a secção de alma central 6 da viga. De preferência, as vigas são formadas a partir de aço S355 ou Fe510 (qualidade 50). Altemativamente, o aço Fe430 (qualidade 43) pode ser empregue, em especial quando os critérios de deflexão controlarem o projecto.

As especificações típicas destas vigas assimétricas estão indicadas na Tabela A a seguir:

Tabela A

Secção Peso nominal Espessura do aço (mm) Viga Viga Carga imposta Dimensão (kg/m) Aba Alma Vão (m) Espaçamento (m) (kN/m2)* 280 ASB 100 16 19 6 6 5,0 280 ASB 135 22 25 7,5 6 3,5 ou 135 22 25 6 7,5 5,0 300 ASB 150 24 27 7,5 7,5 3,5 * para além de uma carga de divisão de 1 kN/m"

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ΕΡ 0 880 627 / PT 4 Ο padrão das ranhuras 7 é formado na superfície superior da chapa de aba superior 2 de cada viga para ajudar a adesão da camada de betão da estrutura às vigas de suporte, e para produzir uma estrutura compósita eficaz. As ranhuras 7 prolongam-se através de toda a largura da aba e definem um padrão tipo diamante. Tipicamente, a profundidade das ranhuras é aproximadamente 1 mm a 2 mm, e são as ranhuras que são laminadas na superfície superior das abas de viga superiores durante a produção das mesmas.

Como será visto a partir das Figs. 2 e 3, o pavimento de aço 4 compreende uma pluralidade de componentes de pavimento perfilados alongados e lado-a-lado, tendo cada um deles uma superfície superior nervurada 8, cujos bordos apresentam superfícies laterais nervuradas 9, que se prolongam para baixo e para fora, definindo as superfícies superiores das superfícies laterais 8 calhas para recepção de betão. A camada de betão solidificada é indicada pelo número de referência 10. Uma superfície lateral 9 de cada componente de pavimento termina numa dobra 11 que se prolonga para fora, a qual se sobrepõe e pode ser unida por, por exemplo, pontos no lado ou numa dobra adjacente ao componente de pavimento vizinho. Tipicamente, as dobras laterais 11 são ligadas por pontos em centros de 350 mm, com fixadores auto-perfiirantes, os quais ligam também através de grampos de ligação de corte do pavimento. Os componentes de pavimento individuais têm tipicamente um vão de até 6 m. Cada superfície superior 8 de cada componente de pavimento inclui uma ranhura em cauda de andorinha 12, para ajudar a adesão do betão ao pavimento. Cada dobra 11 pode incluir também uma tal ranhura em cauda de andorinha.

Como será visto a partir da Fig. 2, são formados orifícios nas secções de parede centrais das vigas, para recepção das condutas de serviços 14. Entre as vigas, estas condutas de serviço passam através de condutas de ramificação lateral, definidas pelas superfícies inferiores das superfícies de pavimento superiores e laterais 8, 9. Tipicamente, a geometria das superfícies de dobra permite aberturas de serviço com diâmetro até 160 mm ou ovais para corredores para serviços. Tipicamente, os orifícios formados pelas vigas têm o espaçamento de 600 mm no terço médio da respectiva viga.

Com o pavimento de aço no lugar, a malha anti-fissura de aço é suportada pelas vigas e sobre a superfície superior do pavimento, antes do betão leve ou normal 10 (ver Fig. 3) ser bombeado ou vazado para dentro da estrutura, para cobrir completamente o pavimento e as vigas e depois nivelado. Os varões de reforço são proporcionados dentro das calhas, definidas entre as superfícies laterais inclinadas 9 dos componentes de pavimento individuais. O betão é principalmente utilizado para rigidez, para aumentar a inércia, e para proporcionar delimitação lateral do chão no seu estado limite final.

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Tipicamente, o chão compreenderá uma camada de 60 mm ou 70 mm de betão que cobre o pavimento de aço com um mínimo de 30 mm desta camada sobre as vigas de suporte 1. O aço do pavimento é de preferência galvanizado e tem, tipicamente, a espessura de 1,25 mm. As nervuras têm tipicamente centros de 600 mm e a profundidade do pavimento é tipicamente de 225 mm. O pavimento actua como uma estrutura de formação in situ para a laje de betão e desenvolve uma acção compósita com o betão. O escoramento das vigas ou do pavimento não é normalmente necessário para a grelha plana média, por exemplo, com vãos de viga de 9 m em centros de 6 m. No entanto, para vãos de pavimento mais longos (acima de 7,5 m), pode ser necessária uma linha central de escoras. Se o pavimento é escorado, é possível conseguir economias nas secções de vigas, quando as cargas de construção ditam o projecto.

Como será visto a partir dos desenhos, os vazios alongados são definidos por debaixo do pavimento de aço entre as superfícies laterais inclinadas 9 e as superfícies superiores 8. Estes vazios podem, em utilização, ser empregues com condutas para conduzirem meios de aquecimento e/ou arrefecimento, para locais dentro da conduta, nos quais a estrutura de chão é instalada. Para esta finalidade, podem ser instalados válvulas, distribuidores, peças de fecho de chão/tecto e outros componentes necessários, de tal modo que estes vazios, definidos na estrutura, possam ser empregues como condutas de distribuição para ar condicionado, e a partir do acabamento de tecto para os compartimentos por cima ou por baixo. A estrutura de chão compósita pode ser também empregue como um reservatório de calor. Assim, o ar que sobe através do tecto termicamente transparente acima da estrutura do chão, durante o dia, aquece a camada de betão, a qual por sua vez aquece o ar mais frio aspirado à noite para dentro do edifício.

As vantagens oferecidas pelas estruturas de chão, de acordo com este invento, incluem a velocidade e a facilidade de construção, e uma estrutura ligeira, quando comparada com outras estruturas reforçadas de betão ou pré-vazadas, proporcionando, desse modo, economias nos custos do aço e de guindaste. Também, devido aos componentes de pavimento poderem chegar ao local em feixes já cortados para o comprimento, os mesmos podem ser elevados facilmente para os locais e manuseados para formar a plataforma requerida, podendo a montagem ser rapidamente conseguida. Para além disso, o pavimento proporciona uma plataforma de trabalho segura na fase de construção, e uma zona de 6 84 808

ΕΡ 0 880 627/PT trabalho seca para aparelhos, e as superfícies superiores enrijecidas dos componentes de pavimento permitem flexibilidade no detalhe das aberturas e serviços verticais. Também, quando fixo, o pavimento actua como um diafragma para resistir às forças no plano. A estrutura, na sua totalidade, actua como uma câmara de serviço, reduzindo, desse modo, os custos das instalações e operação dos serviços para o aquecimento e o arrefecimento do respectivo edifício.

Será apreciado que o anterior é apenas exemplificativo das estruturas de chão de acordo com este invento e que podem ser feitas facilmente modificações nas mesmas, sem se sair do âmbito do invento, como estabelecido nas reivindicações anexas.

Lisboa, -8. MAU 2300

Por BRITISH STEEL LIMITED

Ag. Of. Pr. Ind.

[EMG.° ANTÓNIO JOÃO

DA CUMHA FERREIRA 1 eoo LISBOA |

Rua das Flores, 74 - 4.° j

Claims

84 808 ΕΡ 0 880 627 / PT 1/2 REIVINDICAÇÕES 1 - Estrutura de chão ou tecto compósita, a qual compreende um pavimento de aço perfilado, suportado nas suas extremidades por uma pluralidade de vigas de aço de secção em I (1), cada uma delas tendo uma alma vertical (6), cujos bordos apresentam chapas de aba superior e inferior (2, 3) e cobertas in situ com betão (10), compreendendo o pavimento de aço uma pluralidade de componentes de pavimento perfilados (4), alongados lado-a-lado, cada um deles incluindo uma superfície superior geralmente horizontal (8), cujos bordos apresentam superfícies laterais inclinadas (9) para baixo e para fora, sendo a estrutura caracterizada por a chapa de aba superior de cada viga de aço de secção em I ter formada na sua superfície superior uma pluralidade de ranhuras (7) com um padrão para aumentar a ligação entre a viga (1) e a sua cobertura de betão (10).
2 - Estrutura de acordo com a reivindicação 1, em que cada viga de suporte (1) é laminada como uma única peça, com a largura da sua chapa de aba inferior (2) maior do que a da sua chapa de aba superior (3), para definir uma plataforma de suporte para o pavimento de aço (4).
3 - Estrutura de acordo com a reivindicação 1 ou a reivindicação 2, em que as ranhuras (7) se prolongam através de toda a largura de cada viga (1), e estão inclinadas em relação ao eixo longitudinal da viga.
4 - Estrutura de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, em que as ranhuras (7) definem um padrão em forma de diamante, de modo geral simétrico.
5 - Estrutura de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que as dobras de bordo (11) se prolongam para fora a partir do bordo de uma ou de ambas as superfícies laterais inclinadas de um ou mais componentes de pavimento.
6 - Estrutura de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que a superfície superior de cada componente de pavimento é formada com uma ranhura em cauda de andorinha (12).
7 - Estrutura de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que a superfície superior de cada dobra de bordo (11) é formada com uma ranhura em cauda de andorinha.
8 - Estrutura de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que os 84 808 ΕΡ 0 880 627/PT 2/2 componentes de pavimento perfilados são suportados nas suas extremidades sobre diafragmas conformados (5), seguros na chapa de aba inferior (2) da respectiva viga (1).
9 - Estrutura de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que a forma do pavimento de aço é tal que proporciona entre as superfícies inferiores das suas superfícies laterais inclinadas, passagens para recepção de condutas para o escoamento de meio de aquecimento e/ou arrefecimento.
10 - Processo de formação de uma estrutura de chão ou tecto compósita, a qual compreende o suporte das extremidades de um pavimento de aço perfilado, em chapas de aba inferiores das vigas de aço de secção em I, e a cobertura das superfícies superiores do pavimento de aço e das vigas com uma camada de betão ligeiro, sendo cada viga laminada como uma peça única, tendo a sua chapa de aba inferior uma largura maior do que a sua chapa de aba superior, para definir uma plataforma de suporte para a respectiva extremidade do pavimento de aço, sendo as superfícies superiores das chapas de aba superiores das vigas formadas com um padrão de ranhuras para ajudar a ligação das vigas à camada de cobertura de betão. Lisboa, -3. ^R. 2000 Por BRITISH STEEL LIMITED