Paredes de rolamento de pinos de aço

Construção Residencial Multi-Unit

Fabricados, armação estrutural de metal moldado a frio (CFMF), as paredes de rolamento são um sistema de construção tendencial e uma alternativa económica aos sistemas estruturais de aço ou betão armado para a construção de arranha-céus. Os sistemas de paredes CFMF são particularmente desejáveis para apartamentos multifamiliares de 6 a 12 andares ou condomínios, residências estudantis, residências de idosos e hotéis. As paredes divisórias e demolidoras residenciais alinhadas verticalmente permitem que o CFMF possa ser empilhado como uma construção de paredes com estrutura de madeira ou uma unidade de alvenaria de concreto (CMU). Contudo, as construções de paredes CFMF são menos restritivas em altura do que a madeira devido à maior resistência do aço e não tão trabalhosas como a CMU devido à pré-fabricação. Além disso, os sistemas CFMF integram os painéis de parede como o sistema estrutural no que normalmente seriam paredes divisórias não estruturais, construídas com cola.

A prevalência dos sistemas de painéis de parede CFMF vem com desafios de design e construção. A integração do design delegado, a coordenação comercial num elemento tradicionalmente não estrutural, e o detalhamento de fogo-resistivo estão entre os desafios para este sistema. Este artigo resume o processo de layout do sistema CFMF, opções de design e especificação, e considerações que podem ser negligenciadas no planejamento inicial e preços.

System Overview

Sistemas CFMF são mais eficientes quando os painéis de parede se alinham, ou “empilham”, da fundação ao telhado. A construção residencial com várias unidades frequentemente integra espaço de programação para varejo, escritório, amenidades ou estacionamento, normalmente nos níveis mais baixos do edifício. Nesses casos, as paredes de suporte CFMF são construídas em um nível de pódio, tipicamente de aço estrutural ou concreto armado fundido no local. Ambos os sistemas podem ser projetados para suportar paredes de rolamento descontínuas e para fornecer uma separação de classificação de fogo elevada que pode ser necessária entre diferentes ocupações. Desde o início de um projeto, deve haver um diálogo entre a equipe de projeto e o proprietário para empilhar as paredes, e idealmente as aberturas das paredes, para minimizar as transferências dentro do sistema CFMF.

Painéis de parede CFMF pré-fabricados, estruturais. Cortesia da Bear Construction Co.

CFMF paredes de apoio podem ser espaçados entre 10 e 32 pés, dependendo das capacidades de vão da construção do piso. Para espaçar entre as paredes de apoio, as opções de sistema de piso incluem concreto fundido em deck de aço composto não escorado, concreto fundido em deck de aço escorado de longo alcance, ou tábuas pré-fabricadas com núcleo oco pré-esforçado. Alternativamente, a construção do piso pode consistir de painéis de concreto ou deck de aço apoiado em vigas de piso CFMF que se estendem entre as paredes de apoio.

Cada sistema de piso tem vantagens e desvantagens. Por exemplo, o concreto em deck de aço composto não escorado requer menos trabalho associado ao escoramento do que o deck de aço escorado de longo alcance; no entanto, o deck de aço não escorado é tipicamente limitado a um comprimento de vão de cerca de 15 pés, onde o deck de longo alcance pode alcançar até 32 pés entre as paredes estruturais. As tábuas pré-fabricadas com núcleo oco pré-esforçado podem alcançar vãos semelhantes aos da plataforma de aço de longo vão; no entanto, as tábuas podem exigir uma cobertura estrutural para o nivelamento do piso e são um sistema mais pesado, resultando num aumento de carga nos painéis das paredes, pódio e fundações.

Construção da plataforma de aço composto não escorado.

Em comparação com as opções de deck de aço, as vigas de piso CFMF podem ser atraentes devido às suas capacidades de vão sem o uso de escoramento; contudo, um sistema de vigas de piso CFMF é geralmente 6 a 12 polegadas mais profundo do que um sistema de deck de aço, deixando menos espaço para distribuição de MEP, exigindo tetos mais baixos ou necessitando de alturas mais altas de piso a piso. Além disso, os sistemas de vigas CFMF para piso podem exigir um conjunto de teto com classificação de fogo onde os sistemas de piso de aço podem normalmente alcançar uma classificação de fogo desprotegida dentro do concreto. As opções de tabuleiro em aço (escorado ou não) são atraentes, dada a sua simplicidade nos detalhes e o seu perfil fino. Tanto para os sistemas de tabuleiro como para as vigas CFMF, se o vão for paralelo a um corredor central, é necessário um cabeçalho para passar do final do painel de parede CFMF sobre o corredor. A cabeceira é uma parte do caminho de carga estrutural e pode requerer uma classificação de 1 ou 2 horas de fogo.

O sistema de resistência à carga lateral (LLRS) para um edifício CFMF pode ser de uma variedade de sistemas estruturais. Pode ser benéfico utilizar as paredes CFMF como sistema lateral, confiando em chapas ou cintas de aço CFMF. Neste caso, a transferência de momentos de derrube nos sistemas de paredes e a transferência das cargas das paredes CFMF para a estrutura do pódio são considerações importantes; no caso do primeiro, os detalhes adicionais podem diminuir a eficiência do sistema. Alternativamente, as paredes ao redor das escadas e elevadores são um local oportuno para introduzir paredes de cisalhamento de concreto armado, paredes de cisalhamento CMU, ou armações de aço para a LLRS. Independentemente do sistema escolhido, a sequência de ofícios é uma discussão crítica a ter com potenciais empreiteiros, quer eles estejam envolvidos no início do projeto em uma função de projeto-assistente ou licitando o projeto.

Design and Specification

Tradicionalmente, a construção de painéis de parede CFMF foi regida por sistemas que foram desenvolvidos por fabricantes e seu Engenheiro Estrutural Especializado (SSE). A SSE projeta estes sistemas, que estão sintonizados com as técnicas preferidas de fabricação e instalação do empreiteiro. Uma abordagem alternativa é que o Engenheiro Estrutural da Record (SER) da equipe de projeto projete um sistema de armação de pinos personalizado ou delegue o projeto de um sistema personalizado ao empreiteiro. O SER projetando o sistema é a abordagem menos comum e não é discutida aqui.

Um projeto delegado apropriado, seja para um sistema personalizado ou proprietário, requer que a equipe de projeto identifique a localização e a extensão das paredes CFMF portadoras de carga nos desenhos. O projeto delegado de um sistema construtivo descreve um cenário onde o SER fornece um conjunto de critérios de projeto para o SSE de um empreiteiro seguir para projetar, fabricar e instalar o sistema construtivo identificado. Além de identificar a localização e extensão das paredes CFMF, é essencial que a equipe de projeto indique outras operações, tanto estruturais como não-estruturais, que façam interface ou sejam parte integrante das paredes CFMF.

Uma parte crucial do critério de projeto delegado é a comunicação de informações de carregamento de paredes e pisos para o SSE do empreiteiro. As plantas de carga do piso devem ser utilizadas para mostrar a magnitude e extensão das cargas mortas e vivas sobrepostas, particularmente cargas grandes ou não uniformes e cargas de paredes exteriores. Detalhes específicos também podem ser necessários para indicar a localização e magnitude das cargas de paredes exteriores ou cargas pontuais, tais como transferências, vigas de transferência de corredor e equipamentos de telhado.

O revestimento de paredes exteriores é frequentemente um projeto delegado parcial ou completo. A intersecção de múltiplos componentes do projeto delegado pode resultar em má coordenação durante a construção. A equipe de projeto precisa documentar claramente os detalhes de base do projeto para a integração dos vários sistemas como base para a licitação do empreiteiro. Além disso, uma matriz de responsabilidade é uma ferramenta útil para documentar as funções do Arquiteto de Registro (AoR), SER, o Contratante Geral (GC), os subcontratados especializados, o fabricante/instalador CFMF e seu SSE, e o fabricante/instalador de paredes externas e seu SSE durante o processo de revisão de apresentação e a construção subsequente. A matriz pode ser publicada com os documentos de construção para definir a demarcação do projeto para cada engenheiro estrutural. A equipe de projeto pode confiar na matriz durante as revisões de submissão para indicar a coordenação necessária com outros ofícios.

Independentemente do sistema – proprietário ou personalizado – a SER deve desenvolver uma análise preliminar dos componentes típicos das paredes CFMF tanto para estabelecer a aceitabilidade para o layout pretendido como para fornecer uma base de projeto para a orçamentação e licitação pré-construção. Este esforço valida a abordagem, estabelece cargas de projeto para o pódio e fundações, ajuda a SER a identificar as principais opções de layout ou constrições, e indica à SER onde são necessários detalhes especiais, tamanho mínimo ou bitola de material. Isto ajudará o SER a desenvolver um projeto delegado mais confiável.

Configuração e considerações de construção

Construção de sódio

Construção de nível de sódio deve ser projetada para critérios de deflexão mais elevados para levar em conta a sensibilidade das paredes de suporte CFMF revestidas de gesso cartonado (GWB). O deslocamento acumulado pode resultar em rachaduras no acabamento não-estrutural se um nível de pódio não for suficientemente rígido. A programação inicial deve considerar o aumento da profundidade da estrutura abaixo do primeiro andar das paredes de apoio CFMF.

Classificações de Fogo

Como os membros principais portadores de carga estrutural, CFMF pode ser necessário para atingir uma classificação de fogo de até 2 horas. Uma classificação de 2 horas é alcançada com uma segunda camada de GWB em cada lado da parede. Este é um peso adicional que deve ser considerado no desenho dos tachas e claramente indicado na linguagem da delegação à SSE. Uma consideração adicional para arquitetos e empreiteiros é a continuidade da classificação – ela deve continuar em torno de batentes de porta, caixas elétricas e itens similares integrados com a parede estrutural CFMF. Na medida do possível, a equipe de projeto deve coordenar todas as penetrações em uma parede CFMF para ocorrer dentro de uma porção não-estrutural de uma parede estrutural CFMF para simplificar os detalhes de classificação de fogo durante a construção.

Futura Flexibilidade

Embora a CFMF permita que uma parede divisória tipicamente não-estrutural sirva como um elemento estrutural primário, ela tipicamente não permite flexibilidade futura. Embora isto possa ser aceitável para hotéis e dormitórios, pode ser menos desejável em apartamentos e particularmente condomínios onde os proprietários podem querer a oportunidade de modificar sua unidade ou combinar unidades no futuro. Uma proteção contra a limitação da flexibilidade futura é usar um sistema de piso de longo espaço onde as paredes externas e de corredor são as paredes de suporte primário, ou apenas as paredes de partes da unidade são as paredes de suporte primário, ou uma combinação delas.

Construção de piso de aço de longo vão.

Paredes não empilhadas

CFMF paredes de apoio são um sistema eficiente para programas de uso repetitivo, tais como residenciais. No entanto, quando programas atípicos migram para, abaixo ou acima das paredes portantes CFMF, as ineficiências sobrecarregam o sistema. Isso tipicamente toma a forma de aço estrutural laminado a quente dentro das paredes de aço, uma estrutura de aço estrutural independente, ou programas similares. Isso resulta em ineficiências no projeto e fabricação das paredes CFMF e aumenta a complexidade do seqüenciamento da construção.

Pormenores da Pista Superior

Pistas superiores dentro da função de parede de apoio CFMF como um elemento de distribuição de carga onde o sistema de piso (por exemplo, a flauta baixa da plataforma de aço ou o flange de uma viga CFMF) não necessariamente se alinha com um pino vertical. Os painéis de parede são normalmente instalados no topo de cada nível do piso, portanto a via superior deve ser projetada/detalhada para transferir a carga do sistema de piso e pisos superiores para os cavilhas verticais adjacentes. Na experiência dos autores, é uma falsa economia para o empreiteiro tomar uma poupança de custos ao presumir que os instaladores irão alinhar o sistema de piso com os cavilhas individuais.

Sequenciamento de construção

Pensar na coordenação das obras durante a sequência de montagem vertical irá impulsionar a eficiência da construção. Ofícios tradicionais como pedreiros, carpinteiros, ferreiros, fornecedores de concreto e trabalhadores de colocação de concreto precisarão ser encenados conforme cada piso é construído, e eles precisarão ser educados sobre a integração de seus sistemas com a construção CFMF.

Pinos estruturais vs. Pinos divisórios

Histórico, CFMF não faz parte da estrutura estrutural primária do edifício, servindo tipicamente como uma parede de apoio exterior ou uma parede divisória. Embora isto seja parte da intriga e eficiência do sistema, pode criar confusão no local da construção. É importante documentar claramente o CFMF estrutural tanto nos desenhos estruturais como nos arquitectónicos. É mais importante, no entanto, educar o empreiteiro e seu subcontratado, cedo e muitas vezes, que o CFMF estrutural não pode ser modificado sem revisão e análise pela SSE para o CFMF. As modificações comuns de campo incluem penetrações através de pinos para canalizações e sistemas elétricos e remoção temporária de pinos para a saída da construção.

Bordos exteriores de revestimento e laje

A borda exterior de um edifício com paredes de rolamento CFMF pode frequentemente ser apenas a borda fina de uma laje de concreto em um tabuleiro de aço. Isto cria uma eficiência estrutural, mas pode criar uma dor de cabeça na fachada, dependendo do material e do sistema de fixação. A determinação precoce dos materiais da fachada e dos sistemas de fixação ao considerar um sistema estrutural CFMF é fundamental – os detalhes especiais exigidos de certos sistemas de fachada podem rapidamente corroer qualquer eficiência na CFMF estrutural. O AoR e SER devem estabelecer a base dos detalhes de design para as fixações da fachada e os requisitos tanto da CFMF estrutural como não estrutural nas fixações da fachada.

Sumário

CFMF edifícios de paredes de apoio são cada vez mais uma opção rentável no mercado residencial residencial de edifícios de edifícios de edifícios com vários andares. Como uma nova abordagem ao design e construção, há uma curva de aprendizado tanto para projetistas quanto para empreiteiros. Compreender as oportunidades e os desafios do sistema é a chave para um projeto de sucesso.■