Desenvolvimento de um painel sanduíche estrutural com função de laje: construção modular e reabilitação de edifícios

Abstract

A crescente necessidade em racionalizar o consumo de matéria-prima no setor da construção civil, assim como a redução do tempo despendido em obra, faz com que a investigação e desenvolvimento de novas soluções construtivas se torne cada vez mais importante. Nesse sentido, a presente dissertação apresenta um novo sistema estrutural para pisos de edifícios que possuam mais que um andar, baseado no conceito de materiais compósitos. Propõe-se o desenvolvimento de uma nova solução que substitua as lajes atualmente mais utilizadas, recorrendo a painéis sanduíche estruturais, especificamente orientada para os segmentos da construção modular e reabilitação de edifícios. Inicialmente, é efetuado um estudo das soluções de laje mais utilizadas e quais as vantagens que este novo produto possui em relação às mesmas e a outros projetos atualmente em curso, incluindo o LightSlab. Este último consiste num projeto resultante de uma parceria entre a Ferpainel S.A., empresa onde a presente dissertação foi redigida, e a Universidade do Minho, o qual possui o mesmo objetivo que o proposto neste documento, ou seja, desenvolver um novo painel estrutural com função de laje. Assim sendo, este trabalho expõe uma solução alternativa ao LightSlab que consiga contornar certas dificuldades e limitações apresentadas pelo mesmo. Após um estudo do mercado, foi possível listar o conjunto de requisitos, tanto funcionais como exigidos pelo processo produtivo da Ferpainel, que permitissem estabelecer as especificações técnicas a cumprir pela nova solução. Com base nisso, foi realizada uma geração de conceitos, de onde se selecionou o tipo de sistema mais promissor. Depois de devidamente trabalhado, aperfeiçoou-se esse mesmo sistema e demonstrou-se de que forma cumpre com todas as exigências impostas. No entanto, certas exigências possuem um nível de complexidade que carecem de uma abordagem mais cuidada e detalhada, sendo o caso das análises estrutural, térmica e acústica. Nesse sentido, estas verificações foram efetuadas segundo métodos analíticos, numéricos e/ou experimentais, sendo que para esta última foi necessária a construção de um protótipo representativo do painel estrutural desenvolvido. A validação experimental desta metodologia possibilitou a sua adaptação e aplicação à solução original (produto final), onde também se dimensionou as ligações estruturais que a sua utilização em obra implica. O sucesso resultante do dimensionamento final completo deu à Ferpainel maiores garantias de que a aposta neste tipo de solução é fiável.

The increasing necessity of rationalizing the consumption of raw material in the construction sector, as well as the reduction of time spent on site, makes the research and development of new constructive solutions become more important. In this sense, the present dissertation presents a new structural system for floors of buildings with two or more floors, based on the concept of composite materials. It is proposed a development of a new solution that replaces the currently most used slabs, using structural sandwich panels, specifically oriented to the segments of modular construction and building rehabilitation. Firstly, a study is carried out of the most used slab solutions and what advantages this new product has compared to the former, as well as compared to other projects currently in progress, including LightSlab. The latter is a project resulting from a partnership between Ferpainel S.A., the company where this dissertation was written, and the University of Minho, which has the same purpose as the one proposed in this paper, i.e., to develop a new structural panel with a slab function. Therefore, this work exposes an alternative solution to LightSlab that can overcome some difficulties and limitations presented by the latter. After a market research, it was possible to list the set of requirements, both functional and demanded by the manufacturing process of Ferpainel, which allowed to establish the technical specifications to be met by the new solution. Based on this, a concept generating process was carried out, from which the most promising type of system was selected. After properly developed, this particular system was improved, being shown that it complies with all the imposed requirements. However, certain requirements have a level of complexity that require a more careful and detailed approach, which is the case of structural, thermal and acoustic analysis. In this sense, these verifications were performed according to analytical, numerical and/or experimental methods, considering that for the latter it was necessary to build a representative prototype of the developed structural panel. The experimental validation of this methodology enabled its adaptation and application to the original solution (final product), where the structural connections that its use in construction site implies were also dimensioned. The success that resulted from the complete final dimensioning gave Ferpainel more guarantees that this type of solution is reliable.