Perfis Long-Span Floor Deck: 6 Regras de Profundidade de Nervura para Vãos de 4.5 m

Os perfis de deck de piso falham em vãos longos por um motivo principal. A profundidade da nervura não corresponde ao vão que a chapa deve suportar antes do concreto curar. Um deck de piso de longo vão é qualquer perfil de steel deck projetado para suportar concreto úmido por 4.5 m ou mais sem escoramento temporário.

Este artigo traz 6 regras de engenharia de profundidade de nervura para vãos sem escoramento de 4.5 m. Você verá quais profundidades de nervura funcionam, como o calibre se combina com a profundidade e o que os limites de deflexão permitem. Também abordamos o que um perfil de deck profundo exige de uma máquina de roll forming para deck de piso.

Cada regra aqui reflete como a Beli Rollforming projeta ferramental de deck profundo para fabricantes em mais de 20 países.

Por que a profundidade da nervura governa o vão sem escoramento

Um vão sem escoramento é a distância que uma chapa de steel deck deve cobrir entre vigas sem suportes temporários abaixo. O deck carrega a si mesmo, o concreto úmido e as cargas de construção nessa etapa. Esta é a condição mais tensionada na vida de um perfil de deck de piso.

A capacidade estrutural nessa etapa vem quase inteiramente do módulo de seção. Nervuras mais profundas colocam mais aço longe do eixo neutro, o que eleva a rigidez mais rápido do que qualquer outra mudança de geometria. Uma nervura de 76 mm é aproximadamente 4 vezes mais rígida que uma de 38 mm do mesmo calibre.

O Steel Deck Institute (SDI) publica as tabelas de vão que a maioria dos engenheiros norte-americanos usa. O padrão nessas tabelas é consistente. Perfil mais profundo, vão sem escoramento mais longo. A tabela abaixo mostra as faixas de trabalho típicas.

Para um vão sem escoramento de 4.5 m, a classe de 76 mm é o ponto de partida prático. Uma conformadora de deck composto construída para essa classe de profundidade deve formar as nervuras profundas sem distorção por retorno elástico na raiz da nervura.

6 regras de engenharia de profundidade de nervura para vãos de 4.5 m

Regra 1: combine a profundidade da nervura ao vão antes de tudo

A seleção da profundidade da nervura vem primeiro porque fixa todas as outras decisões. Um vão sem escoramento de 4.5 m exige no mínimo um perfil de deck de 76 mm de profundidade. Perfis mais rasos não atingem esse vão em nenhum calibre prático.

Empurrar um perfil de 51 mm para 4.5 m falha por deflexão, não por resistência. A chapa pode suportar o peso do concreto, mas afunda além dos limites permitidos. O efeito de acúmulo de água então adiciona ainda mais concreto no ponto baixo, o que acrescenta mais carga. Esse loop de retroalimentação é o modo clássico de falha de deck de piso de longo vão.

Perfis profundos de 100 a 125 mm atingem 4.5 m com margem e se estendem a 6.0 m em calibres mais pesados. Verifique nas tabelas de carga do SDI para a profundidade exata da laje antes de comprometer dinheiro com ferramental.

Regra 2: associe o calibre à profundidade, nunca o calibre isolado

Espessura e profundidade trabalham em equipe. Um perfil de 76 mm com vão de 4.5 m precisa de aço de 1.2 a 1.5 mm (16 a 18 gauge). O mesmo perfil a 0.8 mm cai para aproximadamente 3.0 m de capacidade sem escoramento.

A classe do aço importa tanto quanto a espessura. A maioria das chapas de deck é ASTM A653 Structural Steel Grade 33, 40 ou 50. Passar da Grade 33 para a Grade 50 pode adicionar de 10 a 15 por cento de vão no mesmo calibre, porque o aço de maior limite de escoamento resiste melhor à tensão de flexão.

Projete o perfil para o calibre mais fino que você venderá e, em seguida, confirme que o calibre pesado ainda se forma limpo no mesmo ferramental.

Regra 3: mantenha a deflexão em L/180 ou 20 mm durante a concretagem

A deflexão, não a resistência, define o limite real do vão. O limite comum baseado no SDI para deck sob concreto úmido é o vão dividido por 180, ou um teto absoluto de 20 mm (3/4 de polegada), o que for menor. A 4.5 m, o valor de L/180 é 25 mm, então o teto absoluto de 20 mm prevalece.

A deflexão excessiva cria acúmulo de concreto. O concreto flui para o ponto baixo, a laje engrossa ali e a carga cresce além do valor de projeto. Correções em campo são caras. Lançar uma cobertura niveladora sobre um deck afundado pode acrescentar de 15 a 20 mm de concreto extra em todo o vão.

Verifique o caso de deflexão com a profundidade total da laje mais uma carga viva de construção de 1.0 a 1.5 kPa. O American Institute of Steel Construction (AISC) publica guias de projeto que percorrem essa combinação de carga para pisos compostos.

Regra 4: projete a geometria da nervura para rigidez, não apenas profundidade

Apenas a profundidade não basta. A largura da nervura controla quão eficiente é essa profundidade. Nervuras estreitas com largura superior de 40 a 50 mm concentram as mesas de aço e elevam o momento de inércia por metro de largura de cobertura. Nervuras largas de 150 mm ou mais diluem a rigidez mesmo a 76 mm de profundidade.

Mantenha as paredes da nervura aberradas entre 10 e 20 graus em relação à vertical. Esse alargamento deixa o perfil conformar sem enrugar a mesa e mantém as chaves de concreto presas nos vales da nervura. Paredes verticais da nervura conformam com mais dificuldade e risco de encanelamento na flange inferior.

A largura da flange inferior também importa para o apoio. A prática de detalhamento do SDI exige pelo menos 50 mm de apoio de extremidade nos suportes. Um apoio de metal fino em uma flange estreita com vão de 4.5 m convida ao esmagamento local da mesa, que é um modo de falha súbita.

Regra 5: verifique as estampagens para o estágio composto

O vão sem escoramento é um problema da etapa de construção. Após o concreto curar, os perfis de deck de piso atuam compostamente com a laje. As estampagens laminadas nas mesas da nervura criam essa ligação. O padrão, o passo e a profundidade da estampagem são especificados no relatório de avaliação do fabricante do deck.

Uma estampagem composta típica tem de 2 a 3 mm de profundidade, com passo de 50 a 80 mm ao longo da mesa da nervura. Esse padrão fornece a transferência de cisalhamento horizontal que a maioria das tabelas de deck composto publicadas assume. Estampagens fracas ou inconsistentes reduzem o módulo de seção composto, às vezes em 20 por cento ou mais.

Para compradores de máquinas, esta é uma questão de precisão de ferramental. Os rolos de estampagem desgastam. Peça rolos de estampagem de aço temperado D2 ou DC53 com intervalo de serviço documentado de 200.000 metros lineares. Nosso guia de qualidade de perfil de deck de piso cobre a checklist completa de ferramental.

Regra 6: dimensione a máquina de roll forming à profundidade do perfil

Perfis de deck profundo precisam de mais estações de conformação do que os rasos. Um perfil de 38 mm se forma limpo em 14 a 18 estações. Um perfil de deck de 76 mm de profundidade precisa de 24 a 30 estações, para que cada passada dobre as nervuras gradualmente. Forçar nervuras profundas por poucas estações produz torção, onda de borda e retorno elástico na raiz da nervura.

O diâmetro do eixo e o tamanho da matriz do rolo também aumentam. O ferramental de deck profundo de longo vão roda em eixos de 80 a 100 mm, contra 60 a 75 mm para perfis rasos. Eixos subdimensionados defletem sob a maior força de conformação das nervuras profundas, e as tolerâncias do perfil desviam.

Esses requisitos de máquina são por que uma máquina de steel decking para perfis profundos custa mais que uma linha de deck raso, e por que o investimento se paga em projetos de longo vão. Recursos de ferramental de The Fabricator descrevem a mesma lógica de contagem de estações para qualquer seção profunda.