Coberturas (..) Terças Contínuas-FERRARI D.[2008]

UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI

DOUGLAS FERRARI

COBERTURAS METLICAS COM SISTEMA DE TERAS CONTNUAS METSEC

SO PAULO 2008

ii

Orientador: Professor Msc Nicholas Carbone

DOUGLAS FERRARI


Trabalho de Concluso de Curso apresentado como exigncia parcial para a obteno do ttulo de Graduao do Curso de Engenharia Civil da Universidade Anhembi Morumbi

SO PAULO 2008

iii

Trabalho____________ em: ____ de_______________de 2008.

______________________________________________

Professor Msc Nicholas Carbone

______________________________________________

Nome do professor(a) da banca

DEDICATRIA

DOUGLAS FERRARI


Trabalho de Concluso de Curso apresentado como exigncia parcial para a obteno do ttulo de Graduao do Curso de Engenharia Civil da Universidade Anhembi Morumbi

Comentrios:_________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

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DEDICATRIA

Dedico este trabalho de pesquisa aos bons anos em que trabalhei no setor de

projetos e construo de estruturas metlicas, pois escolhi este tema pela minha

experincia vivida na rea e, aps muitos momentos de pesquisa, dedicao no

trabalho, absorvendo e trocando informaes com profissionais da rea, vivi muitas

situaes de amadurecimento profissional na engenharia.

Dedico tambm aos meus pais que sempre me incentivaram a estudar e crescer

como profissional e ser humano.

v

AGRADECIMENTOS

Agradeo a UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI pela oportunidade, pois na

explanao do meu trabalho banca examinadora terei a chance de apresentar este

sistema estrutural inovador e, aps a aprovao mesmo, divulg-lo no Brasil pelos

meios de comunicao do ambiente universitrio.

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RESUMO Palavras Chave: teras contnuas, cobertura metlica, METSEC O objetivo do Sistema de teras contnuas METSEC viabilizar o uso da Estrutura

Metlica em obras de pequeno, mdio ou grande porte, aplicando-se grandes vos

Interprticos. Tem como fator essencial o uso do ao de alta resistncia ASTM A-

570 Gr.50, em perfis Z dobrados com inrcia adequada e pequenas espessuras de

chapa (variando de 1,2mm a 3,3mm), aplicado num sistema estrutural desenvolvido

que mantm os vos com semi-continuidade otimizando o modelo estrutural da

cobertura metlica. Neste trabalho ser apresentado o processo METSEC

mostrando suas tcnicas construtivas, especificaes dos materiais e um estudo de

caso com fotos.

vii

ABSTRACT Key words: continuous purlins, metal coverage, METSEC The objective of the system continuous purlins METSEC is the viabilization of metal

structure in works of small, medium or large projects, according to major distance

among pylons. Using the essential factor of the use of high-strength steel ASTM A-

570 Gr.50 in profiles Z folded with appropriate inertia and small thickness of plate

(ranging from 1.2mm to 3.3mm), applied to a structural system to developed that

maintains the continuity of vains optimizing structural model of the metal structure. In

this work will be presented the METSEC process showing its technical construction,

materials specifications and a case of its application with photos.

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LISTA DE FIGURAS

Figura 5.1 Modelo de Restrio Lateral de Barras (fonte: Norma EUROCODE 3, 1996)

Figura 5.2 Seo tpica do perfil Ze de ao dobrado

Figura 5.3 Seo tpica do perfil U de ao dobrado

Figura 5.4 Seo tpica do perfil Ze para luvas de ao dobrado

Figura 5.5 Detalhe Esquemtico do Sistema SLEEVED

Figura 5.6 Detalhe Esquemtico do Sistema HEB

Figura 5.7 Detalhe Esquemtico (Teras Trespassadas) no Sistema METLAP

Figura 5.8 Detalhe Esquemtico (Teras Bi-Apoiadas) no Sistema BI-APOIADO

Figura 5.9 Detalhe Esquemtico Fechamento (Teras e Luvas) no Sistema SLEEVED

Figura 5.10 Detalhe Esquemtico Fechamento (Teras) Sistema BI-APOIADO

Figura 5.11 Detalhe tpico de fixao das teras de cobertura SLEEVED

Figura 5.12 Planta esquemtica da disposio das teras de cobertura tipo SLEEVED

Figura 5.13 Detalhe tpico de fixao das teras de cobertura HEB

Figura 5.14 Planta esquemtica da disposio das teras de cobertura tipo HEB

Figura 5.15 Detalhe tpico de fixao das teras de cobertura METLAP

Figura 5.16 Planta esquemtica da disposio das teras de cobertura tipo METLAP

Figura 5.17 Detalhe tpico de fixao das teras de cobertura tipo BI-APOIADAS

Figura 5.18 Planta esquemtica da disposio das teras de cobertura tipo BI-APOIADA

Figura 5.19 Detalhe tpico de fixao das travessas de Fechto Lateral tipo BI-APOIADAS

Figura 5.20 Elevao esquemtica da disposio das travessas tipo BI-APOIADAS

Figura 5.21 Detalhe tpico de fixao das travessas de Fechto Lateral tipo SLEEVED

Figura 5.22 Elevao esquemtica da disposio das travessas e luvas tipo SLEEVED

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LISTA DE TABELAS E ANEXOS

Tabela 5.1 Dimenses nominais dos perfis Ze enrijecidos

Tabela 5.2 Dimenses nominais dos perfis U enrijecidos

Tabela 5.3 Tabela Caso Comparativo 1 (Anexo em 2 pginas)

Tabela 5.4 Tabela Caso Comparativo 2 (Anexo em 2 pginas)

Projeto Folha 01 Planta de Cobertura e Corte Transversal

Projeto Folha 02 Plantas e Elevaes - Fechamentos Laterais

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LISTA DE FOTOS DO ESTUDO DE CASO

Foto 6.1 Montagem das tesouras treliadas (40m) e viga de transio central

Foto 6.2 Posicionamento dos mdulos da viga de transio central

Foto 6.3 Posicionamento das teas Ze de 6,0m com as luvas Ze METSEC

Foto 6.4 Montagem das teras METSEC de cobertura

Foto 6.5 Detalhe da ligao entre tesouras e a viga de transio central

Foto 6.6 Detalhes de fixao das teras, contraventamentos e console do pilar PM

Foto 6.7

Detalhe de fixao das teras com a luva (sistema HEB). Nesta cobrejunta

parafusada nas teras (luva), possibilita a continuidade do elemento

estrutural tera

Foto 6.8 Detalhe de fixao das teras com as luvas e lanternim (sistema HEB)

Foto 6.9 Detalhe de fixao das teras com as luvas e telhas (sistema HEB)


Foto 6.11 Detalhe de fixao das telhas na mesa superior das teras (sistema HEB)

Foto 6.12 Posicionamento para montagem dos lanternins de cumeeira

Foto 6.13 Montagem das telhas de cobertura trapzio L40mm em ao galvanizado

Foto 6.14 Detalhe das teras e luvas METSEC no lanternim da cumeeira

Foto 6.15 Detalhe do lanternim de cumeeira instalados na cobertura

Foto 6.16 Detalhes de fixao das telhas nas teras e travamento do banzo inferior

Foto 6.17 Vista lateral do conjunto de vos c/ 6m (pilares, cobertura e lanternim na

cumeeira)

Foto 6.18 Detalhe de montagem das travessas + linhas de corrente (sistema HEB)

Foto 6.19 Detalhe interno das travessas + telhas platibanda superior (sistema HEB)

Foto 6.20 Detalhe de fixao das travessas nos pilares (sistema HEB)

Foto 6.21 Vista externa do galpo com a Platibanda instalada


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LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

AISI American Iron and Steel Institute

ASTM American Society for Testing and Materials.

CAD/CAN Comando numrico entre o projeto do CAD e mquina

CNC Comando Numrico Computadorizado

Kh Fd Coeficiente equivalente lateral k Fd

METSEC PLC Design Specifications for Purlins

MR Momento fletor Resistente de clculo

qh Fd Carregamento lateral Fd

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SUMRIO p.

1. INTRODUO ..................................................................................................... 1

2. OBJETIVOS ......................................................................................................... 2

2.1 Objetivo Geral ................................................................................................. 2

2.2 Objetivo Especfico ........................................................................................ 2

3. MTODO DE TRABALHO .................................................................................. 3

4. JUSTIFICATIVA .................................................................................................. 4

5. REVISO BIBLIOGRFICA ................................................................................ ..5

5.1 Apresentao do conceito estrutural de semi-continuidade das teras........5

5.2 Apresentao do produto METSEC no mercado brasileiro.............................9

5.3 Detalhamento dos sistemas de Cobertura METSEC.......................................13

5.4 Detalhamento dos sistemas de Fechamento Lateral METSEC......................15

5.5 Detalhamento dos processos construtivos METSEC.....................................17

5.6 Vantagens dos sistemas construtivos METSEC em relao aos sistemas convencionais...........................................................................................................23

5.7 Tabelas de um estudo comparativo da economia de ao entre os sistemas METSEC e convencional para anlise crtica de VIABILIDADE...........................23

6. ESTUDO DE CASO...............................................................................................24

6.1 Apresentao da obra........................................................................................24

6.2 Detalhamento dos processos construtivos METSEC.....................................24

7. CONCLUSES......................................................................................................37

8. REFERERNCIAS BIBLIOGRFICAS.................................................................38

1

1. INTRODUO

O objetivo deste trabalho de pesquisa tcnica apresentar a vantagem econmica

do sistema METSEC em relao s coberturas metlicas com sistema estrutural

convencional, que aplica elementos estruturais tipo teras sem a continuidade

gerada pela aplicao de luvas ou trespasses de teras nas emendas localizadas no

banzo superior das tesouras, vigas e prticos de apoio entre os vos livres

interprticos.

Neste trabalho ser detalhado o conceito estrutural METSEC, baseado nas normas

e procedimentos de clculo aplicados em Estruturas Metlicas de cobertura.

Sero apresentados tambm todos os tipos de sistema METSEC aplicados em

coberturas e fechamentos laterais, com o detalhamento dos perfis e elementos de

ligao aplicados. Atravs de figuras esquemticas, sero demonstrados os

processos construtivos das teras de cobertura e travessas de fechamento lateral.

No estudo de caso sero detalhados os processos construtivos do sistema

METSEC, a serem demonstrados atravs de fotos da obra em execuo

devidamente comentadas com textos tcnicos das etapas e procedimentos

aplicados no processo de montagem das estruturas metlicas em estudo.

Na parte conclusiva do trabalho, sero apresentadas as vantagens e custo benefcio

devidamente justificadas por tabelas comparativas (reviso bibliogrfica) e taxas de

ao totais da obra (estudo de caso), quanto reduo significativa de quantidade de

ao estrutural do sistema METSEC em relao ao sistema convencional de

coberturas metlicas.

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2. OBJETIVOS

O objetivo deste trabalho apresentar um sistema estrutural inovador, que viabiliza

um empreendimento mediante a aplicao da aplicao do conceito de semi-

continuidade das teras, onde se consegue otimizar o modelo estrutural da

cobertura reduzindo o consumo de ao no conjunto da estrutura.

2.1 Objetivo Geral

O trabalho de pesquisa que ser apresentado tem como principal objetivo

apresentar o conceito estrutural do sistema METSEC, desenvolvido com os

procedimentos de clculo da METSEC PLC, que tem por base as recomendaes

do EUROCODE 3 parte 1.3 (1996) e calibraes provenientes da anlise

experimental feita por ensaios em caixa de presso (vacuum box). Os ajustes foram

feitos com objetivo principal de adequar as tabelas dos perfis METSEC para o

mercado, tornando o sistema competitivo do ponto de vista econmico.

2.2 Objetivo Especfico

O objetivo especfico do trabalho demonstrar a funcionalidade e economia do

sistema METSEC mantendo-se a semi-continuidade dos vos interprticos de

coberturas metlicas, atravs da aplicao de teras metlicas em perfis dobrados

em chapa de ao estrutural em Z nas coberturas com trs (03) sistemas de fixao

e, para os fechamentos laterais da edificao, temos dois (02) sistemas de fixao

utilizando tanto o perfil Z quanto o perfil U enrijecido.

Ser demonstrada por estudo de caso a aplicao do sistema METSEC em uma

obra industrial, comparando a viabilidade deste em relao aos sistemas

convencionais.

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3. MTODO DE TRABALHO

O mtodo de trabalho baseado inicialmente na reviso bibliogrfica e no meu

conhecimento do assunto. Para a coleta inicial de informaes foi realizado o

contato com o fabricante deste produto no Brasil, para a obteno dos dados

tcnicos e ilustrativos do produto. Muitas informaes sobre o histrico e padres do

sistema METSEC, bem como informaes diversas foram extradas da WEB em

sites. Quanto demonstrao do conceito de semi-continuidade do sistema

METSEC, foram consultadas as normas tcnicas EUROCODE 3 e AISI/96. Para

concluir o estudo, foi realizado um estudo de caso de uma obra na regio da grande

So Paulo, obra essa que ser informada no decorrer deste trabalho.

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4. JUSTIFICATIVA

No sistema de teras contnuas METSEC tem-se uma baixa taxa de consumo de

ao (kg/m) da estrutura metlica com economia de at 30% no peso de teras e

travessas, em relao aos sistemas tradicionais e para vos interprticos acima de

6,0m. Obtm-se tambm economia no custo das fundaes. Atravs de um

processo produtivo altamente padronizado e automatizado, consegue-se uma

produtividade diria elevada mantendo-se modulaes usuais de vos. A

automatizao do detalhamento de projeto via CAD/CAN e a fabricao das peas

via mquinas CNC (Comando Numrico Computadorizado) viabilizam: o custo fixo

da matria-prima quanto produo diria e o custo de beneficiamento.Tambm

reduzido o custo de projeto e montagem do conjunto. Essa soma de fatores na

concepo do projeto traz uma economia no valor global da construo projetada,

bem como a agilidade em todas as fases do processo que influi significativamente no

prazo final da obra.

Neste trabalho apresentado o conceito estrutural METSEC, desenvolvido com os

procedimentos de clculo da METSEC PLC, tornando o sistema competitivo do

ponto de vista econmico.

Este trabalho, portanto, se justifica pela necessidade de uma maior divulgao do

sistema METSEC aqui no Brasil, visto que o objetivo principal do desenvolvimento

desse sistema ser mais vivel em relao aos sistemas estruturais convencionais

que ainda dominam o mercado do produto ESTRUTURAS METLICAS de cobertura

e fechamento lateral.

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5. REVISO BIBLIOGRFICA

Na reviso bibliogrfica apresentado todo o desenvolvimento do trabalho, onde

nos tpicos abaixo teremos um contedo tcnico de nvel terico e prtico,

detalhado atravs de textos e imagens.

5.1 Apresentao do conceito estrutural de semi-continuidade das teras Segundo o Prof. Francisco Carlos Rodrigues, em seu parecer tcnico empresa METFORM afirmou que o conceito de semi-continuidade das teras foi desenvolvido pela METSEC com os procedimentos de clculo da METSEC PLC - Design Specifications for Purlins (1987), que deram origem s tabelas de dimensionamento constantes no catlogo da empresa (vide tabelas do item 5.2). As tabelas dos perfis/barras tem por base as recomendaes do EUROCODE 3 Parte 1.3 (1996) e calibraes provenientes da anlise experimental e, para algumas situaes, utiliza-se algumas prescries da norma britnica BS 5950 parte 5 (1987) para a determinao dos esforos resistentes de clculo em algumas situaes. No Brasil, a empresa METFORM em parceria com o Departamento de Engenharia Estruturas da Escola de Engenharia da UFMG e da Escola de Engenharia de So Carlos (USP) aplica as consideraes da METSEC PLC, EUROCODE 3 e, segundo o D.Sc. Maximiliano Malite em seu parecer tcnico empresa METFORM afirma que ao invs de adotarem as prescries para o clculo dos esforos resistentes de clculo, bem como os coeficientes de resistncia extrados da norma britnica BS5950, utilizaram as prescries do AISI American Iron and Steel Institute- Load and Resistance Factor Design (1996). As informaes principais da formulao estrutural que mantm a semi-continuidade das teras (barras estruturais), ser detalhada nos itens a seguir de forma que seja explanado o sistema estrutural METSEC, bem como os procedimentos de clculo da METSEC PLC e consideraes principais das normas citadas acima.

5.1.1 Redistribuio de Momento Fletor das barras contnuas (teras e travessas), atravs de cobrejuntas (luvas) ou sobreposies

O comportamento estrutural MOMENTO-ROTAO das emendas das barras (teras e travessas em Z ou U enrijecidos), atravs de luvas ou sobreposio de

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barras, determinado experimentalmente e prev uma redistribuio de momento, procedimento esse permitido pelo EUROCODE. Segundo o Prof. Francisco Carlos Rodrigues, em seu parecer tcnico empresa METFORM afirmou que foi admitido como hiptese, carregamento uniformemente distribudo e constante em todos os tramos, e apoios de mesma rigidez, sendo que a rigidez do apoio no altera os esforos solicitantes. Para ajustes e calibrao do dimensionamento considerando carregamento uniformemente distribudo, foram realizados pela METSEC os ensaios em caixa de presso (vacuum box), porm a empresa no disponibiliza informaes sobre o procedimento de ensaio. fornecido, portanto, alguns resultados experimentais comparados a resultados tericos, cujas diferenas podem ser admitidas como satisfatrias para este tipo de ensaio. Segundo o D.Sc. Maximiliano Malite em seu parecer tcnico empresa METFORM, afirma que foram realizados apenas ensaios de flexo simples, ou seja, sem a presena de fora normal. Um detalhe importante a lembrar quanto as teras/elemento estrutural pertencente ao sistema de contraventamento do plano do telhado so tambm solicitadas por fora normal, e a ocorrncia de fora normal prevista no procedimento do EUROCODE. Para a determinao dos esforos resistentes de clculo, a flecha limitada em vo/180, valor recomendado pelo EUROCODE e pela nova norma brasileira. Segundo o ANEXO F da NBR 14762:2001, afirma-se que o momento fletor resistente de clculo MRd de barras submetidas flexo, com carregamento num plano paralelo alma, com a mesa tracionada conectada a um painel (teras com telhas de ao parafusadas e sujeitas a ao de vento de suco, por exemplo) e a mesa comprimida sem travamento lateral, pode ser calculado por:

MRd = O,4 . Wef . fy. , para barras bi-apoiadas em perfil U enrijecido; MRd = O,5 . Wef . fy. , para barras bi-apoiadas em perfil Z enrijecido; MRd = O,6 . Wef . fy. , para barras continuas em perfil U enrijecido; MRd = O,7 . Wef . fy. , para barras continuas em perfil Z enrijecido; Onde:

= 1,1 fy; Wef definidos em outro item de norma; O emprego das expresses anteriores permitido, desde que sejam satisfeitas as seguintes condies: altura do perfil inferior a 300 mm; relao altura-espessura do perfil compreendida entre 60 e 170; relao altura-largura da mesa do perfil compreendida entre 2.8 e 4,5;

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relao largura plana da mesa/espessura do perfil compreendida entre 16 e 43; para vigas continuas, cuja continuidade obtida por sobreposio das barras nos

apoios, o traspasse de cada lado do centro dos apoios internos deve ser maior ou igual a 1,5 d, sendo d a altura da viga (barra/perfil);

vo inferior a 10m; para vigas continuas, a relao entre o maior e o menor vo no deve ultrapassar

1,2; deslocamento lateral de ambas as mesas impedido nos apoios; painel constitudo por chapa de ao, espessura mnima de 0,45mm, altura

mnima de 25mm, espaamento mximo entre centro do nervuras igual a 300mm e conectado adequadamente viga, de maneira a evitar o movimento relativo entre o painel e a mesa da viga;

tipos de conectores: no mnimo parafusos auto-perfurantes ou auto-atarraxantes n12, ou rebites com dimetro nominal 5mm, e arruelas com dimetro nominal 12,5mm;

conectores no padronizados no devem ser utilizados; espaamento mximo entre centro de conectores no maior que 300mm, e

posicionados prximos ao centro da mesa da viga.

Nota 1: Se uma ou mais condies estabelecidas anteriormente no forem satisfeitas, o dimensionamento pode ser feito com base em ensaios, conforme a seo tpica constante em norma ou com base em modelos semi-empricos. Em qualquer caso permitido o dimensionamento com base em ensaios, conforme a seo tpica constante em norma ou com base em modelos semi-empricos, como alternativa ao procedimento proposto acima. Nota 2: As consideraes acima no so aplicveis s vigas com seo do tipo U sem enrijecedores de borda, aos trechos em balano, nem s regies entre um ponto de inflexo e o apoio adjacente em vigas contnuas. Para estes casos, o momento fletor resistente de clculo deve ser obtido desprezando-se a contribuio do painel conectado mesa tracionada, conforme item especfico de norma ou com base em ensaios.

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5.1.2 Restrio Lateral das barras (teras e travessas), atravs de telhas metlicas colaborantes (painel conectado mesa tracionada)

A restrio lateral de barras, neste caso teras ou travessas de fechamento lateral, aplica-se a especificao norte-americana do AISI/96, que aborda as vigas (barras/perfis/travessas) conectadas a painis (telhas metlicas), por meio de um coeficiente de reduo aplicado ao momento resistente da viga (barra/perfil/travessa) contida lateralmente. Tal coeficiente de reduo foi determinado experimentalmente e incorpora globalmente os efeitos de estabilidade lateral e flambagem por distoro, que so fenmenos que aparecem associados nesse caso. Segundo o Prof. Francisco Carlos Rodrigues, em seu parecer tcnico empresa METFORM afirmou que existe um procedimento de clculo mais elaborado que o da norma AISI/96, procedimento este constante no EUROCODE 3, estabelecendo um modelo de clculo com base na rigidez lateral e rotacional do sistema, para os casos de carregamento gravitacional e de vento de suco. Segundo a norma EUROCODE 3, (1996, p.91), afirma-se que para usar este mtodo estrutural de restrio lateral, a rotao lateral dever ser substituda por um coeficiente equivalente lateral k. Tem-se, portanto, a igualdade da expresso para o dimensionamento: qh.Fd = kh.Fd e o carregamento lateral (qh Fd) deve ser absorvido pelas telhas metlicas colaborantes, que so conectadas por parafusos na mesa tracionada da barra (teras e/ou travessas - vide figura abaixo). Considera-se para os apoios das teras nos vos interprticos internos atravs de tesouras/vigas metlicas em uma (01) ou duas (02) guas (vide detalhes abaixo). Na apresentao do estudo de caso demonstraremos graficamente a movimentao das tesouras/vigas como efeito de mola com base na constante k, onde Fmola=k.u.

Figura 5.1 Modelo de Restrio Lateral de Barras (fonte: Norma EUROCODE 3, 1996)

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5.2 Apresentao do produto METSEC no mercado brasileiro No Brasil, a Metform produz perfis formados a frio com a tecnologia METSEC para

teras de cobertura (perfis Z enrijecido de abas desiguais) e travessas de

fechamento lateral (perfis U Enrijecido e/ou perfis Z), confeccionados em aos de

alta resistncia, que possuem uma tenso de escoamento (fy) de 350Mpa.

So utilizados o ao ZAR 345 (ao galvanizado) e o ao ASTM A 570 Grau 50 (ao

no revestido).

5.2.1 Perfis de Tecnologia METSEC Segundo consta no catlogo tcnico da METFORM, afirma-se que as dimenses

comercializadas no Brasil (altura x espessura) so em resumo:

Alturas (mm) 142, 172, 202, 232, 262, 302 e 342.

Espessuras (mm) Ao ZAR 345: 1,25; 1,55; 1,75; 1,95; 2,25 e 2;65.

Ao ASTM A 570 Grau 50: 2,00; 2,25; 2,65; 3,00 e 3,35.

5.2.2 Tipos de Perfis Aplicados (ELEMENTOS ESTRUTURAIS) 5.2.2.1 Perfil Z - Teras e Travessas A nomenclatura de tabela segue a descrio abaixo (exemplo):

* 142 Z 15 (perfil do tipo Z" com 142mm de altura e espessura igual a 1,55mm)

Figura 5.2 Seo tpica do perfil Z de ao dobrado (site: www.metform.com.br)

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Segue abaixo tabela de dimenses comercializadas no Brasil:

Tabela 5.1 Dimenses nominais dos perfis Z enrijecidos

Fonte: site www.metform.com.br, 2008

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5.2.2.2 Perfil U enrijecidos Travessas para Fechamento Lateral A nomenclatura de tabela segue a descrio abaixo (exemplo):

* 142 U 15 (perfil do tipo U Enrijecido, com 142mm de altura e espessura igual a 1,55mm);

Figura 5.3 Seo tpica do perfil U de ao dobrado (site: www.metform.com.br)

5.2.2.3 Luvas metlicas em perfil dobrado

Segundo consta no catlogo tcnico da METFORM, afirma-se que a denominao de referncia das luvas igual a adotada para as teras, exceto que ela precedida pela letra "S" para luva padro e "HS" para luva de extremidade robusta. i.e.: S342 Z 33 - Luva padro 342 Z 33 HS 342 Z 33 - luva de extremidade robusta 342 Z 33.

Figura 5.4 Seo tpica do perfil Ze para luvas de ao dobrado (site: www.metform.com.br)

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Segue abaixo tabela de dimenses comercializadas no Brasil:

Tabela 5.2 Dimenses nominais dos perfis U enrijecidos

Fonte: site www.metform.com.br, 2008

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5.3 Detalhamento dos sistemas de Cobertura METSEC

Ser detalhado a seguir os quatro (04) sistemas de cobertura aplicados com teras

metlicas que aplicam o conceito de semi-continuidade das teras de ao ASTM A-

570 Gr.50, a partir da aplicao de luvas de ligao nos pontos de apoio no banzo

superior das vigas/tesouras.

5.3.1 Sistema de Cobertura SLEEVED, aplicando-se Perfis Z e luvas

Segundo consta no catlogo tcnico da METFORM, afirma-se que nesse sistema a

continuidade garantida por meio de luvas. So utilizadas luvas em todas as

ligaes de teras da segunda e da penltima tesoura e alternadamente a cada

tesoura, sendo que as teras e luvas possuem a mesma espessura. Pode ser

utilizado em coberturas com dois, ou mais, vos de teras e espaamento entre

tesouras de at 15,00m, dependendo da carga a ser aplicada e das condies de

fixao das telhas (de acordo com as instrues do fabricante) que pode ou no

oferecer travamento lateral para a tera. Para esse sistema, a inclinao no pode

ser superior a 25.

Figura 5.5 Detalhe Esquemtico do Sistema SLEEVED (site: www.metform.com.br)

Teras e luvas com mesma espessura

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5.3.2 Sistema de Cobertura tipo HEB, aplicando-se perfis Z Segundo consta no catlogo tcnico da METFORM, afirma-se que nesse sistema a continuidade garantida por meio de luvas em todas as tesouras, exceto nas tesouras da extremidade, sendo que se tm teras e luvas com maior espessura nos tramos externos e teras e luvas com menor espessura nos tramos internos. Pode ser utilizado em coberturas com cinco, ou mais, vos de teras e espaamento entre tesouras de at 15,00m.

Figura 5.6 Detalhe Esquemtico do Sistema HEB (site: www.metform.com.br)

5.3.3 Sistema de Cobertura tipo METLAP, aplicando-se perfis Z Segundo consta no catlogo tcnico da METFORM, afirma-se que nesse sistema a continuidade obtida atravs dos trespasses, pois no utiliza luvas como nos outros sistemas. As teras se sobrepem em cada ligao com as tesouras, sendo fornecidas em comprimentos de vo simples, onde se tem teras com maior espessura nos tramos externos e teras com menor espessura nos tramos internos. Pode ser utilizado em coberturas com quatro, ou mais, vos de teras e espaamento entre tesouras de at 14,50m.

Figura 5.7 Detalhe Esquemtico (Teras Trespassadas) no Sistema METLAP (site: www.metform.com.br)

Teras e luvas mais finas

Teras e luvas mais

espessas

Teras e luvas mais

espessas

Teras mais finas

Teras mais espessas Teras mais espessas

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5.3.4 Sistema de Cobertuta tipo BI-APOIADO, para vos interprticos variados Segundo consta no catlogo tcnico da METFORM, afirma-se que diferentemente dos outros, esse sistema no apresenta a continuidade onde as teras so tratadas como bi-apoiadas, sendo utilizada para vos com dimenses variadas e despadronizadas, podendo ser utilizado apoiado ou de topo nas tesouras. Pode ser utilizado em coberturas com um ou mais tramos e espaamento entre tesouras de at 12,00m.

Figura 5.8 Detalhe Esquemtico (Teras Bi-Apoiadas) no Sistema BI-APOIADO

(site: www.metform.com.br)

5.4 Detalhamento dos sistemas de Fechamento Lateral METSEC

Sero detalhados a seguir os dois (02) sistemas de fechamento lateral, tambm

compostos por teras metlicas de ao ASTM A-570 Gr.50, a partir da aplicao de

luvas de ligao ou fixao direta nos pontos de apoio dos pilares.

5.4.1 Sistema de Fechamento Lateral SLEEVED

Segundo consta no catlogo tcnico da METFORM, afirma-se que nesse sistema a

continuidade garantida por meio de luvas, como no sistema de cobertura. So

utilizadas luvas em todas as ligaes de travessas da segunda e da penltima

coluna e alternadamente a cada coluna, sendo que as travessas e luvas possuem a

mesma espessura. Pode ser utilizado em fechamentos com dois, ou mais, vos de

travessas e espaamento entre colunas de at 15,00m.

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Figura 5.9Detalhe Esquemtico Fechamento (Teras e Luvas) no Sistema SLEEVED


5.4.2 Sistema BI-APOIADO, com aplicao de Perfis Z" ou U Enrijecido Segundo consta no catlogo tcnico da METFORM, afirma-se que esse sistema

no apresenta a continuidade, como no sistema de cobertura, onde as travessas so

tratadas como bi-apoiadas, sendo utilizada para vos com dimenses variadas e

despadronizadas, podendo ser utilizado apoiado ou de topo nas colunas. Pode ser

utilizado em fechamentos com um ou mais tramos e espaamento entre colunas de

at 12,0m.

Figura 5.10 Detalhe Esquemtico Fechamento (Teras) Sistema BI-APOIADO


Teras e luvas com mesma espessura

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5.5 Detalhamento dos processos construtivos METSEC Neste item do trabalho sero detalhados os processos e detalhes construtivos mais

importantes e comuns na construo de edificaes/galpes em cobertura metlica

no sistema METSEC. Sero elencados os principais detalhes na construo do

sistema METSEC atravs dos sub-itens a seguir:

5.5.1 Detalhes de Fixao das teras METSEC de Cobertura A fixao das teras METSEC de cobertura so feitas atravs de luvas ou

trespasses das teras, e o elemento de fixao apoiado sobre vigas, tesouras ou

prticos em todos os vos interprticos.

A seguir teremos figuras ilustrativas do sistema de fixao adotado no sistema de

cobertura METSEC. No item 6.3 do trabalho teremos foto da luva fixada por

parafusos na tera.

Temos quatro tipos de cobertura METSEC quanto disposio das luvas e teras no

plano da cobertura: SLEEVED, HEB, BI-APOIADO e METLAP.

Segue abaixo perspectivas da emenda entre vos de teras e as plantas

esquemticas das posies das luvas nas teras de cada tipo de cobertura:

5.5.1.1 Sistema SLEEVED Segundo consta no catlogo tcnico da METFORM, afirma-se que no sistema

SLEEVED so utilizadas luvas em todas as ligaes das teras da segunda e da

penltima tesoura e alternadamente nas ligaes das teras das demais tesouras

internas.

Figura 5.11 Detalhe tpico de fixao das teras de cobertura SLEEVED


18

Figura 5.12 Planta esquemtica da disposio das teras de cobertura tipo SLEEVED


O sistema METSEC tipo SLEEVED semi-contnuo porque no so todas as teras

que possuem luvas e nas emendas que a luva proporciona a continuidade do vo h

reduo do momento negativo. No entanto, a eficincia na redistribuio dos

momentos eficaz e h economia de materiais no conjunto.

5.5.1.2 Sistema HEB Segundo consta no catlogo tcnico da METFORM, afirma-se que no sistema HEB

so utilizadas teras e luvas em todas as ligaes das teras. Nos vos P1 e P1x

so aplicados peas com maior espessura e nos vos internos P3, P5 e P5x so

aplicados teras e luvas de menor espessura.

Figura 5.13 Detalhe tpico de fixao das teras de cobertura HEB


19

Figura 5.14 Planta esquemtica da disposio das teras de cobertura tipo HEB


O sistema METSEC tipo HEB contnuo porque todas as teras possuem luvas.

Logo, a eficincia na redistribuio dos momentos eficaz havendo economia de

materiais no conjunto.

5.5.1.3 Sistema METLAP Segundo consta no catlogo tcnico da METFORM, afirma-se que no sistema

METLAP a continuidade mantida atravs dos trespasses das teras, conforme

ilustraes abaixo, e aplica-se teras de maior espessura nos vos externos e teras

de menor espessura nos vos internos.

Figura 5.15 Detalhe tpico de fixao das teras de cobertura METLAP


Figura 5.16 Planta esquemtica da disposio das teras de cobertura tipo METLAP


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5.5.1.4 Sistema BI-APOIADO Segundo consta no catlogo tcnico da METFORM, afirma-se que no sistema BI-

APOIADO no se apresenta continuidade onde as teras so fixadas de forma

convencional (suporte simples) conforme detalhes abaixo.

Figura 5.17 Detalhe tpico de fixao das teras de cobertura tipo BI-APOIADAS


Figura 5.18 Planta esquemtica da disposio das teras de cobertura tipo BI-APOIADA


5.5.2 Detalhes de Fixao das teras METSEC de Fechamento Lateral A fixao das travessas de Fechamento Lateral METSEC ocorre atravs de luvas e

suportes simples. Em ambos os elementos de fixao so apoiados nas colunas

para todos os vos interprticos.

Segue abaixo figuras ilustrativas dos dois tipos de sistemas de fixao adotados no

sistema de fechamento lateral METSEC: BI-APOIADO e SLEEVED respectivamente.

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5.5.2.1 Sistema BI-APOIADO Este tipo de Fechamento Lateral pode ser aplicado em qualquer um dos sistemas de

cobertura METSEC e utilizado com um ou mais vos de travessas. indicado para

obras de pequeno porte.

Figura 5.19 Detalhe tpico de fixao das travessas de Fechamento Lateral tipo BI-APOIADAS


Figura 5.20 Elevao esquemtica da disposio das travessas tipo BI-APOIADAS


5.5.2.2 Sistema SLEEVED Este tipo de Fechamento Lateral pode ser aplicado em qualquer um dos sistemas de

cobertura METSEC e utilizado para dois ou mais vos de travessas. Segundo

consta no catlogo tcnico da METFORM, afirma-se que no sistema SLEEVED de

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fechamento so utilizadas luvas em todas as ligaes das travessas da segunda e

da penltima coluna e alternadamente nas ligaes das travessas das demais

colunas internas.

Figura 5.21 Detalhe tpico de fixao das travessas de Fechamento Lateral tipo SLEEVED


Figura 5.22 Elevao esquemtica da disposio das travessas e luvas tipo SLEEVED


23

5.6 Vantagens dos sistemas construtivos METSEC em relao aos sistemas convencionais As vantagens do sistema METSEC em geral consistem nos seguintes aspectos:

Economia de at 30% no peso de teras e travessas, em relao aos sistemas tradicionais;

Possui um software de clculo e dimensionamento, chamado METSPEC; Possui um software de detalhamento das teras e travessas, chamado

METCAM;

Equipamento CNC (Comando Numrico Computadorizado): Agilidade na produo; Preciso de medidas; Qualidade de acabamento.

Perfis fornecidos furados de acordo com as necessidades de utilizao; Perfis galvanizados fornecidos com marcao por impressora jato de tinta; Perfil Z", devido s mesas desiguais:

Facilita a utilizao de luvas e trespasses; Facilidade de pintura e manuteno (quando necessrio); Otimiza o transporte (maior nmero de peas por carga);

O material galvanizado dispensa a necessidade de pintura; Facilidade de montagem:

Utiliza um menor nmero de tirantes; Sistema todo parafusado; A equipe de montagem conta com menor nmero de

pessoas;

Aplicvel mesmo que sejam usadas telhas que no ofeream travamento lateral as teras (telhas zipadas, fibrocimento, cermicas, etc).

5.7 Tabelas de um estudo comparativo da economia de ao entre os sistemas METSEC e convencional para anlise crtica de VIABILIDADE Para apresentao das tabelas, vide anexos (Casos Comparativos 1 e 2), que

comparam estruturas METSEC com estruturas convencionais.

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6. ESTUDO DE CASO Neste trabalho ser desenvolvido o acompanhamento tcnico de uma obra

industrial. Sero apresentados detalhamentos dos processos construtivos da

montagem do sistema METSEC, atravs de ilustraes esquemticas, fotos das

fases de montagem da cobertura metlica e apresentao de tabelas comparativas

que sero usadas com base da anlise crtica da viabilidade e custo-benefcio do

sistema METSEC em relao ao sistema convencional.

6.1 Apresentao da obra A obra escolhida para o estudo de caso deste trabalho um galpo industrial

situado em Guarulhos. Trata-se da futura fbrica com nome fantasia SUPIMPA,

situada na Rua Ministro Plito, n 600 A bairro Aracilia Guarulhos/SP.

O galpo industrial tem dimenses de 40,00m de frente por 84,00m de fundo, com

rea de projeo total de 3.360m.

Nos itens a seguir sero apresentados os detalhes construtivos e executivos da

estrutura metlica de cobertura e fechamento lateral do galpo em estudo.

6.2 Acompanhamento tcnico da execuo da obra com fotos Neste item do trabalho sero demonstradas as fases de execuo do galpo

industrial apresentado na introduo do estudo de caso, atravs de fotos tiradas no

andamento da obra. Ser possvel visualizar a evoluo e os detalhes importantes a

serem verificados quanto a fabricao e montagem das estruturas metlicas de

cobertura e fechamento lateral, aplicando-se teras Z de ao galvanizado ZAR345

no sistema METSEC.

No andamento do trabalho, foram realizadas visitas tcnicas a obra e obtiveram-se

fotos da construo nas fases de locao das tesouras, vigas de transio e fixao

das teras. A empresa construtora nos forneceu dados do projeto estrutural, que

utiliza o sistema de cobertura HEB, aplicando-se teras METSEC com vos de

6,00m apoiadas em tesuras metlicas treliadas de duas guas. Adotou-se neste

projeto material galvanizado, para aumentar a durabilidade e resistncia corroso

do ambiente industrial do galpo.

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Segue abaixo fotos de alguns itens do processo construtivo:

Foto 6.1 Montagem das tesouras treliadas (40m) e viga de transio central

Foto 6.2 Posicionamento dos mdulos da viga de transio central

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Foto 6.3 Posicionamento das teas Z de 6,0m com as luvas Z METSEC

Foto 6.4 Montagem das teras METSEC de cobertura

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Foto 6.5 Detalhe da ligao entre tesouras e a viga de transio central

Foto 6.6 Detalhes de fixao das teras, contraventamentos e console do pilar PM

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Foto 6.7 Detalhe de fixao das teras com a luva (sistema HEB). Nesta cobrejunta

parafusada nas teras (luva), possibilita a continuidade do elemento estrutural tera

Foto 6.8 Detalhe de fixao das teras com as luvas e lanternim (sistema HEB)

29



30

Foto 6.11 Detalhe de fixao das telhas na mesa superior das teras (sistema HEB)

As onze (11) fotos acima permitiu visualizar a montagem das vigas principais tipo

tesouras, apoiadas em colunas pr-moldadas de concreto, a montagem da viga de

transio central com as tesouras que eliminou o nmero de pilares internos do

galpo e a montagem e fixao das teras metlicas Z" utilizando-se as luvas Z no

sistema HEB. Tambm detalhou-se a ancoragem das telhas de ao trapezoidais nas

teras atravs de parafusos autobrocantes. Os painis de telha tambm auxilia no

travamento lateral das teras METSEC evitando que as mesmas sejam solicitadas

por esforos indesejveis.

Na cobertura em estudo, h na cumeeira central a aplicao de um lanternim

contnuo de 3,00 x 72,00m, para proporcionar a iluminao e ventilao natural do

galpo industrial.

Nas fotos a seguir detalharemos a construo do lanternim, bem como as ligaes

deste elemento com a tesoura, teras, telhas e contraventamentos horizontais da

cobertura.

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Foto 6.12 Posicionamento para montagem dos lanternins de cumeeira

Foto 6.13 Montagem das telhas de cobertura trapzio L40mm em ao galvanizado

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Foto 6.14 Detalhe das teras e luvas METSEC no lanternim da cumeeira

Foto 6.15 Detalhe do lanternim de cumeeira instalados na cobertura

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Foto 6.16 Detalhes de fixao das telhas nas teras e travamento do banzo inferior

Foto 6.17 Vista lateral do conjunto de vos c/ 6m (pilares, cobertura e lanternim na cumeeira)

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Continuando o estudo de caso, segue abaixo fotos da etapa final da obra, que

demonstra detalhes da montagem do fechamento lateral tipo platibanda em todo o

permetro do galpo. O projeto foi concebido para obter economia na cobertura e na

vedao do galpo. Por isso, utilizou-se na vedao telhas trapezoidais de ao

galvanizado pintado externamente a partir da cota 4,00m conforme fotos abaixo. As

travessas de fechamento das platibandas foram construdas no sistema METSEC

tipo HEB, ou seja, com luvas em todas as ligaes das travessas, mantendo a

continuidade dos vos.

Foto 6.18 Detalhe de montagem das travessas + linhas de corrente (sistema HEB)

Foto 6.19 Detalhe interno das travessas + telhas platibanda superior (sistema HEB)

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Nota-se na foto acima, a interface da alvenaria de vedao inferior com a platibanda,

onde obtem-se um bom acabamento, funcionalidade e ventilao visto que entre as

telhas e alvenaria temos um vo de 30cm. A seguir demonstraremos mais fotos da

montagem das travessas de fechamento HEB e colocao das telhas trapezoidais

de ao galvanizado, pintada do lado externo na cor azul.

Foto 6.20 Detalhe de fixao das travessas nos pilares (sistema HEB)


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O galpo industrial em estudo foi construdo com estrutura metlica no sistema de

teramento contnuo METSEC tipo HEB, consumindo uma quantidade total de

aproximadamente 50ton de ao estrutural.

Se aplicssemos estrutura com teras convencionais seria necessrio um consumo

de 70ton de ao estrutural.

Alm disso, o prazo de montagem previsto de 90 dias foi realizado em 60 dias

devido a grande facilidade de montagem das teras e travessas com luvas tipo Z"

dobrado em chapa de ao galvanizado ZAR 345.

Como anexo deste trabalho, consta duas pranchas do projeto estrutural com a

planta de cobertura e as elevaes de fechamento lateral tipo platibanda,

detalhando-se todos os elementos estruturais dimensionados no sistema HEB.

No estudo de caso no faremos tabela comparativa de todos os elementos

estruturais, mas pelas massas totais apresentadas (50ton METSEC e 70ton

convencional), justifica-se a eficincia do sistema METSEC que economizou

aproximadamente 30% de ao estrutural.

Portanto, seguiremos com as concluses deste trabalho de pesquisa no captulo a

seguir.

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7. CONCLUSES

A concluso deste trabalho est voltada principalmente para as vantagens de custo

benefcio do sistema METSEC, em relao aos sistemas convencionais de cobertura

e fechamento. Alguns fatores conclusivos so muito consistentes e relevantes,

incidindo em grande competividade dentro do mercado atual.

Podemos apontar um valor mdio de economia de at 30% no peso de teras e

travessas METSEC, em relao aos sistemas de Cobertura e Fechamento

tradicionais. Com a utilizao de equipamento CNC (Comando Numrico Computadorizado) para

a produo das peas, obtem-se agilidade na produo, preciso de medidas e

qualidade de acabamento.

Pela padronizao das peas e utilizao de parafusos nas emendas e conexes, a

reduo no prazo de entrega da estrutura montada significativa.

O resultado esttico agradvel e layout com modulao maior entre pilares um

fator relevante em empreendimentos de peso. Ressalto que o objetivo geral deste trabalho apresentar o conceito estrutural do

sistema METSEC, que trabalha utilizando a redistribuio de momento fletor nas

barras contnuas atravs de cobrejuntas (luvas) ou sobreposies de barras. Esse

comportamento estrutural MOMENTO-ROTAO das emendas proporciona a

redistribuio de esforos e por isso podemos utilizar menos material para vencer os

esforos solicitantes, em relao aos sistemas convencionais.

Como concluso principal e especfica do trabalho, justifica-se e comprova-se nos

comparativos e estudo de caso apresentados a economia significativa de ao

estrutural e as vantagens de produtividade utilizando-se o sistema METSEC tipo

HEB com a continuidade das teras de cobertura e travessas de fechamento lateral.

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8. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

CATLOGOS TCNICOS E SITE DA METFORM - Perfis Z & U ENRIJECIDOS na

tecnologia METSEC no Brasil. Disponvel em http://www.metform.com.br . Acesso

em 01 de maro de 2.008.

METSEC PLC - Consulta ao HISTRICO do SISTEMA METSEC no Reino Unido -

Disponvel em http:// www.metsec.co.uk. Acesso em 05 de maro de 2.008.

Norma EUROCODE 3, ENV 1993 - parte 1.3 (1996, p. 90 e 91): Item 10 Particular

applications.

Norma AISI/96, (1996, p. V-49): AISI Cold-Formed Specification

Norma BS 5950 parte 5 (1987)

UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais Consulta tcnica das normas - Disponvel em http://www.ufmg.br. Acesso em 10 de maro de 2.008.

UFSCAR - Universidade Federal de So Carlos Consulta tcnica das normas - Disponvel em http://www.ufscar.br. Acesso em 10 de abril de 2.008.

Coberturas (..) Terças Contínuas-FERRARI D.[2008]

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