Armação (construção)

Estrutura pré-fabricada de paredes em um canteiro de obras com guindastes de torre
A montagem de uma estrutura de madeira em Sabá, Malásia
As armações estruturais de um loteamento residencial em Rogers, Minnesota em 2023

Armação (framing), na construção, é o encaixe de peças para dar estrutura — em especial a um edifício —, suporte e forma.[1] Os materiais de armação são geralmente madeira, madeira engenheirada ou aço estrutural. A alternativa à construção em armação é geralmente chamada de construção em parede maciça, na qual camadas horizontais de materiais empilhados como toras, alvenaria, taipa de pilão, adobe etc. são usadas sem armação.[carece de fontes?]

A armação de edifícios divide-se em duas categorias amplas,[2] armação pesada (heavy-frame) quando os apoios verticais são poucos e robustos, como na estrutura de madeira, na construção pós-frame ou na estrutura de aço; e armação leve (light-frame) quando os apoios são mais numerosos e menores, como em balão, em plataforma, estrutura leve de aço e painéis pré-fabricados. A construção em armação leve usando madeira dimensional padronizada tornou-se o método dominante na América do Norte e na Austrália pela economia do método: o uso de material estrutural mínimo permite cercar uma grande área a baixo custo e com ampla variedade de estilos arquitetônicos.

Estruturas modernas de armação leve costumam ganhar resistência com painéis rígidos (compensado e outros compósitos semelhantes, como OSB, usados para formar toda a seção de parede ou parte dela); até recentemente, carpinteiros empregavam várias formas de contraventamento diagonal para estabilizar paredes. O contraventamento diagonal permanece vital em muitos sistemas de telhado, e contraventos de parede contra vento são exigidos por códigos de obra em muitos municípios ou por leis estaduais nos Estados Unidos. Paredes de cisalhamento especiais estão se tornando mais comuns para ajudar as edificações a atender aos requisitos de engenharia sísmica e de vento.

História

Historicamente, as pessoas encaixavam postes de madeira de formato natural como estrutura e, depois, passaram a usar juntas para conectar as peças, método hoje chamado estrutura de madeira tradicional ou estrutura em toras. Nos Estados Unidos, a estrutura de madeira foi substituída pela estrutura em balão a partir da década de 1830. A armação em balão faz uso de muitos membros verticais leves, chamados montantes, em vez de poucos apoios mais pesados chamados postes; os componentes são pregados, e não unidos por juntas de marcenaria. Os montantes de uma armação em balão se estendem por dois pavimentos, da placa de base à placa superior. A armação em plataforma substituiu a armação em balão e é o método padrão de armação em madeira hoje. O nome vem do fato de cada pavimento ser estruturado como uma unidade separada, uma “plataforma”. O uso de paredes e pisos fabricados em fábrica tem crescido devido à economia de tempo e custo (Pré-fabricação). As paredes são normalmente produzidas em instalações e então enviadas aos diferentes canteiros de obra, o que tem acelerado a armação no local.

A construção em armação era raramente usada na Escandinávia antes do século XX por causa da abundância de madeira, da fartura de mão de obra barata e da superioridade do isolamento térmico das toras. Assim, a estrutura de madeira era usada primeiro em edifícios não aquecidos — como construções rurais, anexos e casas de veraneio — e só passou a ser usada em casas com o desenvolvimento do isolamento de paredes.[3]

Elementos de uma armação em balão

Paredes

A armação de paredes na construção de casas inclui os membros verticais e horizontais das paredes externas e divisórias internas, tanto estruturais quanto não estruturais. Esses elementos delgados, chamados montantes, placas da parede e vergas (às vezes chamadas headers), servem como base de fixação para os revestimentos e sustentam as plataformas dos pavimentos superiores, que fornecem resistência lateral ao longo da parede. As plataformas podem ser a estrutura em “caixa” de um teto e do telhado, ou as vigas de teto e de piso do pavimento acima.[4] Nos ofícios da construção, a técnica é chamada de stick framing, stick and platform ou stick and box, pois os “palitos” (montantes) dão o suporte vertical, e as seções de piso em forma de caixa, com vigas contidas por postes e vergas (mais comumente chamadas headers), sustentam o peso do que está acima — inclusive a próxima parede e o telhado do pavimento superior. A plataforma também dá suporte lateral contra o vento e mantém as paredes em esquadro. Qualquer plataforma inferior sustenta o peso das plataformas e paredes acima do nível de seus headers e vigas.

Em alguns países, a madeira serrada para armação está sujeita a padrões regulados que exigem carimbo de classe e um teor de umidade que não exceda 19%.[5]

Há quatro métodos historicamente comuns de armar uma casa:

  • Pilares e vigas (timber framing), hoje usado predominantemente em celeiros.
  • Construção contraventada (braced frame), também chamada de full frame, half frame,[6] New England braced frame,[7] combination frame[8] — forma inicial de armação leve que sobreviveu até a década de 1940 no nordeste dos EUA,[9] definida pelo uso de girts, postes de canto e escoras, geralmente com encaixes de espiga e fêmea, e montantes pregados.[8]
  • Estrutura em balão (balloon framing), que suspende os pisos nas paredes, foi comum até o fim da década de 1940; desde então, a armação em plataforma tornou-se predominante.[10]
  • Estrutura em plataforma (platform framing) frequentemente monta-seções de parede horizontalmente sobre o contrapiso antes de içá-las, facilitando o posicionamento dos montantes e aumentando a precisão com menos mão de obra. As placas superior e inferior são pregadas nas extremidades de cada montante com dois pregos de pelo menos 3+1⁄4 in (83 mm) (pregos 16d). Os montantes são pelo menos duplicados (formando postes) nas aberturas; o montante jack é cortado para receber as vergas (headers), que são colocadas e pregadas pelas extremidades através dos montantes externos.[10]
Revestimento de barreira contra umidade com fita de impermeabilização

O fechamento de parede (sheathing), normalmente de compensado ou outro laminado, costuma ser aplicado à armação antes da elevação das paredes, eliminando a necessidade de andaimes e, novamente, aumentando a velocidade e reduzindo custos de mão de obra. Alguns tipos de fechamento externo, como placa de fibra impregnada com asfalto, compensado, OSB e waferboard, providenciam contraventamento suficiente para resistir a cargas laterais e manter a parede em esquadro (os códigos de construção em muitas jurisdições exigem fechamento rígido em compensado). Outros, como placas rígidas de fibra de vidro, placas de fibra com asfalto, poliestireno ou poliuretano, não. Neste último caso, a parede deve ser reforçada com contraventamento diagonal de madeira ou metal embutido nos montantes. Em regiões sujeitas a ventos fortes (áreas de furacões, Corredor dos Tornados), códigos locais ou leis estaduais geralmente exigem tanto os contraventos diagonais quanto o fechamento externo rígido independentemente do tipo de revestimento externo resistente às intempéries.

Por fim, o exterior do fechamento de parede costuma ser coberto com revestimento, para proteção contra o tempo e por razões estéticas.

Cantos

Um poste múltiplo, com pelo menos três montantes, é geralmente usado em cantos externos e interseções para garantir boa amarração entre paredes adjacentes. Ele oferece base de fixação para acabamentos internos e fechamento externo. Cantos e interseções, porém, devem ter ao menos dois montantes.[11]

Suporte de fixação para as bordas do forro é necessário na junção da parede com o teto onde divisórias correm paralelas às vigas de teto. Esse material é comumente chamado de dead wood ou backing.[12]

Montantes de paredes externas

A armação de paredes em construção inclui os membros verticais e horizontais das paredes externas e divisórias internas. Esses membros, chamados montantes, placas e vergas, servem como base de fixação para todos os revestimentos e sustentam os pisos superiores, o teto e o telhado.

Os montantes de paredes externas são os elementos verticais aos quais o fechamento e o revestimento externo são fixados.[13] Eles se apoiam sobre uma placa inferior ou sobre a placa de base na fundação e, por sua vez, sustentam a placa superior. Os montantes geralmente consistem em madeira de 1+1⁄2 in × 3+1⁄2 in (38 mm × 89 mm) ou 1+1⁄2 in × 5+1⁄2 in (38 mm × 140 mm), com espaçamento comum de 16 in (410 mm) de centro a centro. Esse espaçamento pode ser alterado para 12 or 24 in (300 or 610 mm) conforme a carga e as limitações impostas pelo tipo e espessura do revestimento. Montantes mais largos de 1+1⁄2 × 5+1⁄2 polegadas podem ser usados para aumentar o espaço para isolamento térmico. Isolamento além do que cabe no espaço de 3+1⁄2 polegadas também pode ser fornecido por outros meios, como isolamento rígido ou semirrígido, ou mantas entre sarrafos horizontais de 1+1⁄2 × 1+1⁄2 polegadas, ou ainda isolamento rígido/semirrígido aplicado ao exterior dos montantes. Os montantes são fixados a placas superior e inferior de madeira de 1+1⁄2 polegada, com a mesma largura dos montantes.[5]

Divisórias internas

Divisórias internas que suportam cargas de piso, teto ou telhado são chamadas de paredes estruturais; as demais são não estruturais, ou simplesmente divisórias. Divisórias estruturais internas são armadas da mesma forma que paredes externas. Os montantes costumam ser de 1+1⁄2 in × 3+1⁄2 in (38 mm × 89 mm), espaçados a 16 in (410 mm) de centro a centro. Esse espaçamento pode ser alterado para 12 or 24 in (300 or 610 mm) conforme as cargas e o tipo/espessura do acabamento de parede usado.[11]

Divisórias podem ser construídas com montantes de 1+1⁄2 in × 2+1⁄2 in (38 mm × 64 mm) ou 1+1⁄2 in × 3+1⁄2 in (38 mm × 89 mm), espaçados a 16 or 24 in (410 or 610 mm) conforme o tipo/espessura do acabamento. Onde a divisória não tem porta de abrir, por vezes usam-se montantes de 1+1⁄2 in × 3+1⁄2 in (38 mm × 89 mm) a cada 16 in (410 mm), com a face larga do montante paralela à parede — normalmente para closets/armários a fim de economizar espaço. Como divisórias não suportam cargas verticais, pode-se usar montante único nas aberturas de portas. A parte superior da abertura pode ser vencida por uma peça única de madeira de 1+1⁄2 in (38 mm), com a mesma largura dos montantes. Esses elementos dão base de fixação para o acabamento, as guarnições e os arremates.[11]

Vergas (headers)

As vergas (headers) são peças horizontais colocadas sobre janelas, portas e outras aberturas para transferir cargas aos montantes adjacentes. Normalmente são construídas com duas peças de madeira nominal de 2 pol (38 mm), separadas por calços até a largura dos montantes e pregadas para formar uma unidade única. É comum pregar as vergas sem calços para formar uma viga maciça e permitir que o vão remanescente seja preenchido com isolamento pelo interior — sendo preferível usar isolamento rígido como calço.[13] A altura (seção) da verga é determinada pela largura da abertura e pelas cargas verticais.

Seções de parede

As seções completas de parede são então içadas e colocadas no lugar, com escoras temporárias; as placas inferiores são pregadas através do contrapiso às vigas do piso. As escoras devem ter a maior dimensão no sentido vertical e permitir o ajuste do prumo da parede.[14]

Uma vez aprumadas, as seções são pregadas entre si nos cantos e interseções. Uma faixa de polietileno é muitas vezes colocada entre paredes internas e a parede externa, e acima da primeira placa superior das paredes internas, antes da aplicação da segunda placa superior, para continuidade da barreira de ar quando o polietileno desempenha essa função.

Em seguida, adiciona-se uma segunda placa superior, com emendas desencontradas ao menos um espaçamento de montante das emendas da placa inferior. Essa segunda placa normalmente sobrepõe a primeira nos cantos e interseções com divisórias e, quando pregada, proporciona amarração adicional às paredes. Onde a segunda placa superior não sobrepõe a placa imediatamente abaixo nas interseções, pode-se amarrar com chapas de aço galvanizado de 0,036 in (0,91 mm), com pelo menos 3 in (76 mm) de largura e 6 in (150 mm) de comprimento, pregadas com ao menos três pregos de 2+1⁄2 in (64 mm) em cada parede.

Estrutura contraventada

A construção contraventada (braced frame construction), também chamada de full frame, half frame,[6] New England braced frame,[7] combination frame,[8] é uma forma inicial de armação leve desenvolvida a partir da estrutura de madeira mais pesada que a precedeu. Define-se pelo uso contínuo de girts, postes de canto e escoras. As peças têm encaixes (espiga e fêmea) e são pinosadas, com os montantes pregados aos girts e às soleiras.[8] Devido à introdução precoce de serrarias (já em 1635 em New Hampshire),[15] tão cedo quanto 1637 as armações no nordeste das colônias inglesas na América já usavam montantes leves entre cantos mais pesados. Norman Isham escreveu: “às vezes a estrutura era coberta com tábuas verticais aplicadas às soleiras, placas e girts sem armação intermediária, mas, na maioria das casas, os espaços entre as peças mais pesadas eram preenchidos com bastões verticais mais leves chamados studs (montantes)”.[16] O crescimento da indústria de pregos no início do século XIX tornou a montagem ainda mais rápida, com algumas das primeiras máquinas no fim do século XVIII em Massachusetts. Jacob Perkins, de Newburyport, Massachusetts, inventou uma máquina capaz de produzir 10 000 pregos por dia.[15]

Edifícios de três pavimentos em Nova Inglaterra eram comumente construídos nessa forma, anotada em alvarás da época como “estrutura encaixada (mortised frame)”.

Seu uso sobreviveu até a década de 1940 no nordeste dos EUA,[9] quando foi gradualmente substituído pela armação em plataforma.

Estrutura em balão

Um exemplo incomum de armação em balão: o celeiro redondo Jim Kaney, Adeline, Illinois, EUA

A armação em balão é um método de construção em madeira usado principalmente em áreas ricas em madeiras macias, como a Escandinávia, Canadá, os Estados Unidos (até meados da década de 1950) e ao redor da floresta de Thetford em Norfolk, Inglaterra. O nome vem de um tipo francês do Missouri, maison en boulin,[17] sendo boulin um termo francês para apoio horizontal de andaime. No século XIX, também era conhecida como “construção de Chicago”.[18]

A armação em balão usa membros longos e contínuos (montantes) que vão da placa de base à placa superior, com estruturas intermediárias de piso encaixadas e pregadas a eles.[19][20] Alturas de peitoris, vergas e do próximo piso seriam marcadas nos montantes com uma régua de andar (story pole). Popular quando havia madeira longa em abundância, a armação em balão foi em grande parte substituída pela armação em plataforma.

Não é certo quem introduziu a armação em balão nos EUA. O primeiro edifício com esse método pode ter sido um armazém construído em 1832 em Chicago, Illinois, por George Washington Snow ou Augustine Deodat Taylor.[21][15] Ambos vieram da Nova Inglaterra, onde o uso de armação leve já era comum.[16] O crítico Sigfried Giedion citou a atribuição do arquiteto de Chicago John M. Van Osdel na década de 1880, bem como a History of Chicago (1885) de A. T. Andreas, para creditar a Snow como “inventor do método de armação em balão”.[22][23] Em 1833, Taylor construiu a primeira igreja católica em Chicago, a St. Mary's, usando armação em balão; o edifício foi movido e reformado várias vezes antes de queimar no Grande Incêndio de Chicago.[24]

Na década de 1830, o hoosier Solon Robinson publicou artigos sobre um novo sistema revolucionário, chamado mais tarde pelos construtores de “armação em balão”. O sistema de Robinson pedia madeira padronizada 2×4, pregada para formar um esqueleto leve e resistente. Construtores relutaram em adotar a nova tecnologia; contudo, na década de 1880 alguma forma de armação 2×4 já era padrão.[25]

Alternativamente, um precursor da armação em balão pode ter sido usado pelos franceses no Missouri até 31 anos antes.[17]

Embora a madeira fosse abundante na América do século XIX, mão de obra qualificada não era. O advento de pregos baratos feitos em máquina, junto com serrarias movidas a água, tornou a armação em balão muito atraente, pois não exigia carpinteiros altamente qualificados como a construção em encaixes usada na pilar e arquitrave. Pela primeira vez, qualquer agricultor podia construir seus próprios edifícios sem uma longa curva de aprendizado.[26]

Diz-se que a armação em balão povoou o oeste dos EUA e as províncias ocidentais do Canadá. Sem ela, cidades em boom certamente não teriam surgido da noite para o dia.[27] É provável também que, ao reduzir radicalmente os custos, a armação em balão tenha melhorado as opções de moradia dos norte-americanos mais pobres.[carece de fontes?] Contudo, a armação em balão requer montantes muito longos e, à medida que árvores altas foram se esgotando na década de 1920, a armação em plataforma se tornou predominante.[28]

A armação em balão apresenta desafios no combate a incêndios, pois muitos edifícios antigos nesse sistema não têm barreiras corta-fogo ou fire blocking nas cavidades abertas, permitindo propagação vertical rápida. Como as cavidades de piso e parede se interconectam, o fogo pode se espalhar pelo edifício inteiro rapidamente. Muitos prédios com armação em balão são anteriores aos códigos que exigem bloqueios corta-fogo; um incêndio pode ir do porão ao sótão em minutos.[29]

A principal diferença entre armação em plataforma e em balão está nas linhas de piso. Os montantes da armação em balão se estendem da soleira do primeiro pavimento até a placa superior ou caibro de extremidade do segundo. Já a parede em armação de plataforma é independente em cada pavimento.[30]

Materiais

Materiais de armação leve são, em geral, madeira ou aço retangular, tubos ou C-channels. Peças de madeira são tipicamente conectadas com pregos ou parafusos; peças de aço, com parafusos de cabeça panela, ou porcas e parafusos. Espécies preferidas para membros lineares são madeiras macias como abeto, pinho e fir. As dimensões variam de 38 by 89 mm (1,5 by 3,5 in) — isto é, uma peça dimensional “dois por quatro” — até 5 cm por 30 cm (“dois por doze”) na seção, e comprimentos de 2,5 m (8,2 ft) para paredes a 7 m (23 ft) ou mais para vigas e caibros. Mais recentemente, arquitetos têm experimentado armações modulares de alumínio pré-cortadas para reduzir custos em obra.

Painéis de parede formados por montantes são interrompidos por aberturas de portas e janelas. As aberturas são normalmente vencidas por uma verga (header) que suporta o peso acima. Vergas costumam repousar sobre trimmers, também chamados jacks. Áreas ao redor das janelas são definidas por um peitoril sob a janela e por cripples, montantes curtos que vencem o espaço da placa inferior ao peitoril e, às vezes, do topo da janela a uma verga, ou de uma verga à placa superior. Contraventos diagonais de madeira ou aço dão resistência ao cisalhamento (força horizontal), assim como painéis fixados a montantes, soleiras e vergas. [carece de fontes?]

Armação com montantes metálicos leves

As seções de parede normalmente incluem uma placa inferior fixada à estrutura do piso e uma — ou, mais frequentemente, duas — placas superiores que amarram as paredes e dão apoio aos elementos acima. Estruturas de piso em madeira ou aço geralmente incluem uma viga de borda (rim joist) ao redor do perímetro e travamentos próximos ao centro do vão para evitar flambagem lateral. Em construções de dois pavimentos, deixam-se aberturas no piso para a caixa da escada, cujos espelhos e degraus se fixam a recortes quadrados nos vigamentos inclinados (stringers).[carece de fontes?]

Revestimentos internos em armação leve incluem drywall, ripado e reboco ou revestimentos de madeira em moldura e painel.[carece de fontes?]

Acabamentos externos para paredes e tetos frequentemente incluem compensado ou compósitos de fechamento, tijolo ou pedra em revestimento, e vários tipos de estuque. Cavidades entre montantes, geralmente a 40–60 cm (16–24 in) de espaçamento, costumam ser preenchidas com isolantes como mantas de fibra de vidro ou celulose (às vezes feita de papel reciclado) tratada com boro para prevenção de fogo e controle de pragas. [carece de fontes?]

Na construção natural, fardos de palha, cob e adobe podem ser usados tanto em paredes externas quanto internas.

A parte estrutural que atravessa a parede na diagonal é chamada de barra em T (T-bar). Ela impede o colapso das paredes em ventanias. [carece de fontes?]

Madeira tratada sob pressão (green treated wood) é usada quando a placa inferior fica exposta à umidade externa, inclusive em contato com concreto.

Telhados

Ver artigo principal: Telhado
Treliças no chão
Etapa inicial na armação de um telhado nos Estados Unidos, c. 1955. O carpinteiro carrega dois caibros unidos à cumeeira para posicioná-los na extremidade oposta da estrutura.

Telhados são geralmente construídos para fornecer uma superfície inclinada destinada a escoar chuva ou neve, com inclinações de 1:15 (menos de uma polegada por pé) a inclinações acentuadas de mais de 2:1. Uma estrutura de armação leve construída majoritariamente dentro de paredes inclinadas, que também servem de telhado, é chamada de casa em A.

Na América do Norte, telhados são frequentemente cobertos com telhas do tipo shingle, de asfalto, fibra de vidro e granilha, mas há uma ampla gama de materiais.[31] Piche derretido é muitas vezes usado para impermeabilizar coberturas mais planas, mas materiais novos incluem borracha e sintéticos. Painéis de aço são populares em algumas regiões, preferidos por sua durabilidade. Ardósia ou telhas cerâmicas oferecem coberturas mais históricas.

Métodos de armação leve permitem projetar telhados variados; telhados de quatro águas, por exemplo, inclinam-se para todas as paredes e unem-se em caibros de cume. Rincões formam-se quando duas águas convergem. Lucarnas são áreas pequenas onde paredes verticais interrompem a linha do telhado, arrematadas por águas em ângulo reto com a seção principal. Frontões formam-se quando uma seção longitudinal de telhado termina, formando uma parede triangular. Claraboias altas (clerestórios) surgem por interrupções na água do telhado onde uma parede vertical curta a conecta a outra seção. Coberturas planas — que normalmente incluem ao menos uma inclinação mínima para escoamento — são cercadas por parapeitos com aberturas (chamadas scuppers) para a drenagem. Desvios inclinados são construídos para conduzir água para longe de áreas de má drenagem, como atrás de chaminés no pé de uma água.

Estrutura

Edificações de armação leve em áreas com pouca ou nenhuma profundidade de gelo são frequentemente erguidas sobre lajes de concreto monolíticas que servem como piso e base da estrutura. Outras são construídas sobre espaço rasteiro ou porão, com vigas de madeira ou aço vencendo vãos entre paredes de fundação, geralmente de concreto moldado in loco ou blocos de concreto.

Componentes engenheirados são comuns para formar estruturas de piso, teto e telhado em substituição à madeira maciça. Vigas em I (treliças de alma fechada) costumam ser de lâminas de madeira — muitas vezes choupo triturado — em painéis de até 1 cm (0,39 in), colados entre elementos horizontais laminados de menos de 4 × 4 cm (two-by-twos), para vencer vãos de até 9 m (30 ft). Vigas e caibros treliçados de alma aberta são frequentemente formados de peças 4 × 9 cm (two-by-four) para dar suporte a pisos, coberturas e forros.

A armação em plataforma era tradicionalmente limitada a quatro pavimentos, mas alguns códigos foram alterados para permitir até seis com proteção adicional contra incêndio.[32]

Garagem em pós-frame conectada a uma casa com armação tradicional

Construção pós-frame

Ver também

  • Estrutura de concreto armado
  • Carpinteiro
  • Escolas de construção leve em madeira
  • Construção em toras
  • Estrutura de aço
  • Barreira contra cupins
  • Cobertura teselada
  • Estrutura de madeira

Bibliografia

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Referências

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  32. ↑ Lewington, Jennifer (1 de dezembro de 2014). «Six-storey wood buildings 'a game-changer'». The Globe and Mail. Consultado em 2 de maio de 2016 

Ligações externas

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