Guia de estrutura de armazém de aço: cronograma de projeto, custo e construção

Tipos de sistemas estruturais usados para estruturas de armazéns de aço

Nem toda estrutura de aço é construída da mesma maneira. Os compradores de armazéns geralmente escolhem entre três sistemas estruturais principais, cada um adequado a diferentes requisitos de vão, orçamentos e condições do local.

Edifícios Metálicos Pré-Projetados (PEMB)

Os sistemas de estrutura de aço pré-projetados são projetados usando software padronizado, fabricados fora do local com dimensões exatas e enviados como um kit aparafusado. Este método é o mais rápido e econômico para armazéns retangulares sem linhas de telhado incomuns ou complexidade de mezanino.

Estrutura de aço estrutural convencional

A estrutura convencional usa vigas e colunas de flange larga laminadas a quente projetadas projeto por projeto. Ela permite maior flexibilidade arquitetônica, beirais mais altos, cargas de guindaste mais pesadas e formatos de construção irregulares, mas normalmente custa de 10 a 20 por cento mais do que uma estrutura de aço pré-projetada comparável.

Sistemas de Aço Híbridos e Modulares

Os sistemas híbridos combinam uma estrutura primária pré-projetada com aço convencional para pistas de guindastes, mezaninos ou escritórios. Componentes modulares de estrutura de aço, pré-fabricados em um ambiente de fábrica controlado, são cada vez mais usados ​​para compactar programações no local para armazenamento refrigerado e centros de distribuição automatizados.

Escolhendo entre os três sistemas

Uma caixa de distribuição retangular simples com alturas de beiral padrão abaixo de 36 pés é quase sempre melhor atendida por uma estrutura de aço pré-projetada. Instalações com dimensões irregulares, pontes rolantes pesadas, mezaninos altos ou fachadas de escritórios de arquitetura normalmente justificam o custo adicional da estrutura convencional ou híbrida.

Considerações de carga de projeto que os engenheiros devem considerar

Cada estrutura de armazém de aço deve ser projetada contra uma combinação de gravidade e cargas laterais específicas para seu local e uso. Ignorar ou subestimar qualquer uma dessas categorias é a causa mais comum de pedidos de alteração durante a revisão de licenças.

Cargas mortas e vivas

A carga morta inclui o peso da estrutura, do telhado e do equipamento permanente. A carga móvel no telhado, geralmente entre 12 e 20 libras por pé quadrado, dependendo do código local, é responsável pelo acesso para manutenção e pequeno acúmulo de neve fora dos cálculos formais de carga de neve.

Cargas de neve e chuva

A carga de neve no solo varia drasticamente de acordo com a região, e a geometria do telhado (empena plana versus empena de baixa inclinação) altera a forma como a neve se desloca contra parapeitos, telas mecânicas ou edifícios adjacentes mais altos. A carga de deriva contra o meio-fio de uma unidade de telhado é um descuido frequente no projeto de estruturas de aço.

Cargas de Vento

Os cálculos da pressão do vento dependem da velocidade básica do vento, da categoria de exposição e da classificação do recinto do edifício. Grandes portas deslizantes ou suspensas alteram o coeficiente de pressão interna de um armazém e devem ser modeladas corretamente, especialmente em regiões costeiras propensas a furacões.

Cargas Sísmicas

Em zonas sísmicas moderadas a elevadas, o factor de modificação da resposta para o sistema de estrutura de aço escolhido (pórtico de momento normal versus pórtico de momento especial) afecta directamente o dimensionamento dos membros e o detalhe da ligação.

Cargas de guindaste e rack

Instalações que utilizam pontes rolantes ou estantes seletivas altas impõem cargas pontuais e forças de impulso laterais que devem ser transferidas através da estrutura primária para colunas isoladas de guindaste ou sapatas reforçadas.

Cargas colaterais

Tubulação de sprinklers, dutos, iluminação e sistemas de transporte suspensos no teto adicionam carga colateral que deve ser incluída no projeto original da estrutura; modernizar uma estrutura de aço para suportar carga colateral não planejada após a construção é muito mais caro do que especificá-la antecipadamente.

Sistemas de cobertura, isolamento e controle climático

O desempenho térmico tornou-se um dos maiores diferenciais entre uma estrutura básica de armazém de aço e uma instalação construída de acordo com códigos energéticos modernos, especialmente para armazenamento refrigerado ou com temperatura controlada.

Painéis metálicos isolados vs. isolamento aplicado em campo

Painéis de metal isolados combinam o revestimento externo, o núcleo de isolamento e o revestimento interno em um único painel selado de fábrica, proporcionando valores R mais altos por polegada e menos pontos de ponte térmica do que o isolamento de manta de fibra de vidro aplicado em campo, colocado entre terças.

Barreiras de vapor para armazenamento refrigerado

Os edifícios com estrutura de aço para armazenamento a frio requerem uma barreira contínua de vapor no lado quente do isolamento para evitar a condensação dentro da parede ou do telhado, o que pode levar ao acúmulo de gelo e à corrosão do painel ao longo do tempo.

Ventilação e claraboias

As aberturas de ventilação, os exaustores elétricos e os painéis de claraboia translúcidos reduzem a carga de iluminação diurna e gerenciam o acúmulo de calor em espaços de armazenamento não condicionados, um requisito cada vez mais comum sob códigos de energia atualizados.

Ventiladores de aquecimento radiante e destratificação

Armazéns com estrutura de aço de grande volume geralmente estratificam o ar quente próximo ao telhado. Ventiladores de destratificação de baixa velocidade e alto volume empurram o ar quente de volta para o piso de trabalho, enquanto aquecedores de tubo radiante posicionados ao longo do comprimento do edifício fornecem calor direcionado com menos perda de energia do que sistemas de ar forçado em espaços altos e abertos.

Cronograma de construção: do projeto à ocupação

Uma das perguntas mais frequentes dos desenvolvedores de warehouse diz respeito ao agendamento realista. Embora cada projeto varie de acordo com o tamanho, a jurisdição e a complexidade do local, uma estrutura típica de armazém de aço de médio porte segue uma sequência previsível.

1. Avaliação do local, levantamento geotécnico e projeto conceitual, geralmente de 3 a 6 semanas.
2. Engenharia estrutural, preparação de desenho de licença e envio de jurisdição, geralmente de 4 a 10 semanas, dependendo da carga de revisão local.
3. Aprovação de fabricação de aço e desenho de fábrica, geralmente de 8 a 14 semanas, geralmente em paralelo com a classificação do local e o trabalho de fundação.
4. Construção de fundações e lajes, geralmente de 4 a 8 semanas.
5. A montagem de aço, normalmente a fase mais rápida, geralmente leva de 2 a 6 semanas para uma estrutura primária aparafusada assim que o material chega ao local.
6. Fechamento do envelope, preparação mecânica, elétrica e hidráulica, geralmente de 6 a 12 semanas.
7. Ajuste interno, incluindo instalação de estantes, equipamentos de doca e acabamento do piso, geralmente de 4 a 10 semanas, dependendo da complexidade da automação.
8. Inspeções finais, comissionamento e ocupação, geralmente de 2 a 4 semanas.

A duração total do projeto, desde o início do projeto até a ocupação de uma estrutura típica de armazém de aço na faixa de 100.000 a 200.000 pés quadrados, geralmente fica entre 9 e 14 meses, embora mercados de trabalho restritos e atrasos de permissão possam estender esse intervalo. Instalações que incorporam automação pesada ou armazenamento refrigerado tendem frequentemente para o limite mais longo dessa faixa devido aos prazos de entrega estendidos dos equipamentos.

Estruturas de Armazém de Aço por Aplicação Industrial

O design do armazém nunca é único. O uso pretendido do edifício determina a altura do beiral, a especificação do piso, o pacote de isolamento e a configuração da doca muito antes de uma única viga ser dimensionada.

Centros de atendimento de comércio eletrônico

As operações de atendimento favorecem beirais altos, geralmente de 36 a 40 pés, para suportar sistemas automatizados de armazenamento e recuperação, módulos de coleta mezanino e estantes seletivas densas. O espaçamento das colunas é planejado de acordo com os layouts das linhas de transporte e classificação, bem como com base na eficiência estrutural.

Armazenamento Frigorífico e Distribuição de Alimentos

Armazéns refrigerados com estrutura de aço exigem barreiras contínuas de vapor, conjuntos de painéis isolados mais espessos e vedações de doca especializadas para limitar a infiltração durante o carregamento. As lajes de piso em zonas congeladas geralmente incluem sistemas de aquecimento de sublaje para evitar o aumento do gelo sob o piso isolado.

Manufatura e Indústria Leve

Os edifícios de produção frequentemente exigem cargas colaterais mais pesadas para pontes rolantes, tubulações de processo e sistemas de coleta de poeira, juntamente com lajes de piso reforçadas para suportar vibrações e cargas pontuais de equipamentos de produção.

Terminais Cross-Dock e Transporte

As instalações de cross-dock priorizam a profundidade do edifício e a contagem de portas de doca em detrimento da altura, muitas vezes usando um perfil de construção mais estreito com portas de doca ao longo de ambas as paredes longas para minimizar o tempo de permanência do produto entre os reboques de entrada e de saída.

Self Storage e Armazém Flex

Edifícios com estrutura de aço de menor escala para autoarmazenamento ou espaços industriais flexíveis normalmente usam beirais mais curtos, cargas de telhado mais leves e geometria mais simples de inclinação única ou telhado de duas águas para minimizar o custo por metro quadrado locável.

Sistemas Interiores e Fit-Out para Estruturas Metálicas de Armazéns

Mezaninos e Módulos Pick Multinível

Armazéns com estrutura de aço aceitam prontamente plataformas de mezanino aparafusadas para armazenamento adicional ou área de coleta e embalagem sem alterar a estrutura primária do edifício, desde que o projeto original tenha em conta as cargas pontuais adicionadas nas sapatas ao nível do solo.

Integração de estantes

As estantes seletivas para paletes, as estantes drive-in e os sistemas push-back são normalmente ancorados diretamente na laje do piso, independentemente da estrutura primária da estrutura de aço, embora as estantes muito altas possam exigir amarrações laterais de volta às colunas do edifício em áreas altamente sísmicas.

Iluminação e Distribuição Elétrica

As luminárias LED suspensas em terças ou em uma grade de iluminação dedicada fornecem iluminação uniforme em interiores de estruturas de aço de grande extensão, enquanto a distribuição elétrica da via de ônibus ao longo do comprimento do edifício simplifica a realocação futura de equipamentos em comparação com trechos de conduítes fixos.

Equipamentos de Doca e Áreas de Carregamento

Niveladores de doca, restrições de veículos e vedações ou abrigos de doca são coordenados com a elevação do piso da doca do edifício, normalmente 48 a 52 polegadas acima do nível do solo, e enquadrados no sistema de painel de parede da estrutura de aço no momento da montagem.

Preparação para automação e robótica

O planejamento de instalações para veículos guiados automaticamente, robôs móveis autônomos ou sistemas automatizados de armazenamento e recuperação deve especificar tolerâncias de planicidade do piso, espaçamento entre colunas e infraestrutura de energia durante a fase inicial do projeto da estrutura de aço, uma vez que a adaptação posterior desses requisitos é consideravelmente mais perturbadora e dispendiosa.

Erros comuns de design e aquisição a serem evitados

• Subestimar a carga colateral para futuras adições de sprinklers, transportadores ou painéis solares, o que força o caro reforço da estrutura posteriormente.
• Comparar cotações de estruturas de aço sem confirmar o escopo idêntico de fundação, laje e isolamento entre os licitantes.
• Deixar de coordenar as dimensões da porta da doca e da área de reboque com a frota real de reboques e os requisitos de raio de viragem antes de finalizar o plano do local.
• Ignorar a especificação de planicidade do piso antecipadamente e descobrir que a laje não pode suportar a automação planejada ou estantes de corredores muito estreitos.
• Ignorar os requisitos regionais de proteção contra corrosão, especialmente em locais costeiros ou com alta umidade, o que reduz a vida útil do painel e dos fixadores.
• Atrasar a coordenação de serviços públicos (capacidade de energia, água para proteção contra incêndio) até o final do projeto, o que pode acrescentar meses ao cronograma de um projeto de estrutura de aço que de outra forma seria rápido.

Sustentabilidade e reciclabilidade em fim de vida

O aço está entre os materiais de construção mais reciclados do mundo, e uma estrutura de armazém de aço que chega ao fim da sua vida útil pode ser desmontada e o material recuperado quase na sua totalidade, em vez de ser enviado para aterros como detritos de demolição. Muitos fabricantes de estruturas de aço agora relatam porcentagens de conteúdo reciclado na faixa de 25 a 90 por cento, dependendo da fábrica e do tipo de produto, e os revestimentos refletivos para telhados frios em telhados de painéis de aço podem reduzir o ganho de calor no telhado, suportando cargas de resfriamento mais baixas em espaços de armazenamento condicionados. Os painéis solares em telhados também são cada vez mais comuns em telhados de armazéns com estrutura de aço, uma vez que a grande área ininterrupta do telhado e a capacidade de carga colateral projetada tornam a montagem do painel simples em comparação com geometrias de telhado mais fragmentadas.