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Associação e compatibilização de sistemas estruturais básicos Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: � Reconhecer a relação entre projeto arquitetônico e estrutural. � Diferenciar as três relações entre projeto arquitetônico e estrutura. � Identificar a arquitetura estrutural. Introdução Realizar a compatibilização de projetos é fundamental para evitar erros em razão de interferências entre projetos de diferentes especialidades e minimizar (ou até mesmo eliminar) o retrabalho, reduzindo prazos de projeto e execução, desperdícios e custos. É, também, um dos maiores desafios enfrentados no dia a dia dos escritórios de arquitetura e das empresas construtoras. Do estudo preliminar ao projeto executivo, corrigir as incompatibilidades entre diversos projetos, apontando e propondo as adequações necessárias, é de fundamental importância para evitar problemas posteriores na obra. Neste capítulo, você vai conhecer a relação que existe entre projeto arquitetônico e estrutural, bem como diferenciar as três relações exis- tentes entre esses dois projetos — exposição da estrutura, ocultação da estrutura e destaque da estrutura — e identificar a arquitetura estrutural em um projeto. Relação entre projeto estrutural e arquitetônico Atualmente, para construir melhor com menos custos, surge um processo de conscientização de técnicos, engenheiros e empresários do setor da construção civil, conduzindo a investir em padronização dos processos. Para Faria (1993), a compatibilização favorece o projeto, maximizando os resultados desejados e minimizando o tempo gasto com sua elaboração. De acordo com Rauber (2005), da interferência entre os projetos arquitetô- nico e complementares, surge a necessidade de compatibilizar, ou seja, estudar a maneira de todos os projetos coexistirem harmonicamente na edificação. Em outras palavras, compatibilizar é fazer com que todas as soluções de projeto se “encaixem” perfeitamente na construção. Segundo Melhado (2005), a compatibilização dos projetos de diferentes especialidades é superposta para verificar as interferências entre eles, e os problemas são evidenciados para que a coordenação possa agir sobre eles e para solucioná-los. Esse processo de compatibilização deve acontecer quando os projetos já estão concebidos, funcionando como uma “malha fina”, na qual possíveis erros possam ser detectados. Partindo da importância da compatibilização dos projetos, tudo se inicia na concepção do projeto arquitetônico. Rauber (2005) destaca que o projeto arquitetônico se constitui na “espinha dorsal” do projeto da edificação. Todos os projetos complementares, inclusive o estrutural, são concebidos a partir do projeto de arquitetura, o que lhe atribui uma grande importância. Dessa forma, um projeto arquitetônico mal concebido implicará em efeitos danosos sobre a totalidade da edificação, vista sua influência na concepção dos demais projetos, na execução, nos custos, na manutenção do edifício e, consequentemente, na sua vida útil. A concepção do projeto arquitetônico costuma ser uma tarefa árdua, pois ao arquiteto ou ao engenheiro civil cabe contemplar todos os aspectos técnicos envolvidos na construção, atendendo-os da melhor maneira possível. Basica- mente, o profissional responsável pelo projeto arquitetônico deve determinar as características da edificação, que se constituem, principalmente, em: � Sistema construtivo a ser adotado. � Dimensões e disposição dos ambientes. � Tamanho e posição das aberturas. � Tipo de cobertura. � Solução estrutural. Associação e compatibilização de sistemas estruturais básicos2 � Previsão de instalações (elétricas, hidrossanitárias, prevenção contra incêndio, etc.). � Equipamentos (elevadores, bombas, motores, etc.). � Acabamentos internos e externos (pisos, revestimentos, cores, etc.). Vale destacar que essas decisões de projeto são condicionadas por diversos fatores, dentre eles a legislação vigente, a normalização, as recomendações técnicas, as limitações orçamentárias, a durabilidade dos materiais e as difi- culdades de manutenção e reposição. De uma maneira geral, a compatibilização nasce a partir do projeto ar- quitetônico, não impedindo sua flexibilidade no desenvolvimento compatível com os demais projetos e serviços. As normas vigentes e necessárias para elaboração de um projeto arquite- tônico são a ABNT NBR 6492:1994, que trata da representação de projetos de arquitetura, e a ABNT NBR 13532:1995, que apresenta a elaboração de projetos de edificações de arquitetura (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1994, 1995). Indo de encontro e tendo posse do projeto arquitetônico, é possível realizar a concepção do projeto estrutural. O projeto estrutural pode ser considerado o esqueleto da edificação, que irá suportar e distribuir as cargas até a fundação. O projeto estrutural está condicionado ao projeto arquitetônico, uma vez que este, para a organização do espaço, supõe a interferência da estrutura, como locação de pilares, altura de vigas, vãos máximos de lajes, etc. Assim, para que não haja prejuízo ao projeto estrutural, a arquitetura deve ser concebida visando à perfeita compatibilização, o que requer do arquiteto conhecimentos básicos acerca das condições necessárias para a realização do projeto de estruturas de uma edificação. O desenvolvimento do projeto estrutural deve ter como responsável um engenheiro civil com capacitação para tal, e compreende no lançamento de elementos estruturais. De acordo com Rebello (2007), esse lançamento consiste na locação de lajes, vigas e pilares que vão dar sustentação à edificação. O projetista estrutural deve conceber um projeto que interaja com o arquitetô- nico proposto, complementando a arquitetura de forma que não a prejudique, esteticamente e estruturalmente. A norma que rege o dimensionamento do projeto estrutural de uma edi- ficação é a ABNT NBR 6118:2014, que diz que o projeto estrutural deve ser composto por desenhos, especificações e critérios de projeto, além de informa- ções pertinentes para a execução da estrutura da edificação (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2014). 3Associação e compatibilização de sistemas estruturais básicos O projetista desenvolverá e apresentará o projeto estrutural, após estudar as diversas opções de estruturas, analisar as vantagens e desvantagens de cada uma, sob o ponto de vista de viabilidade técnica, econômica e de execução. Para tanto, é de responsabilidade do projetista obter informações acerca das características do local da obra no tocante a: � Tipo e custo da mão de obra disponível. � Tipo e custo dos materiais disponíveis. � Disponibilidade de equipamentos. � Possibilidade de utilização de técnicas construtivas. Ainda, o projeto estrutural deverá conter o projeto de fundação/infraes- trutura e o projeto da superestrutura. Caso haja um desenvolvimento de projetos sem a utilização da compati- bilização entre os projetos arquitetônicos e estruturais, haverá uma série de consequências negativas, já citadas no decorrer do texto, ocasionando falhas na qualidade da edificação, como visto na Figura 1, repercutindo na elevação do custo da obra. No exemplo, observa-se claramente que foi realizada a famosa gambiarra, em que a seção da viga foi diminuída/cortada para a inserção da porta, causando estranheza tanto do ponto de vista estético quanto do ponto de vista estrutural. Nesse caso, talvez fosse recomendável recalcular a seção da viga e verificar se ela não poderia ter sido executada com um padrão único de altura, sem a necessidade do corte em determinados trechos. Figura 1. Exemplo de projetos de esquadrias e estruturas gerando incompatibilização. Fonte: Téchne (2008). Associação e compatibilização de sistemas estruturais básicos4 Outra situação que necessita de uma compatibilização correta são os casos em que as lajes se apresentem com grandes vãos. Acontece que o maior pro- blemade um grande vão de laje é a deformação. Como não existe uma junta de dilatação (a peça é considerada inteiriça), as contrações e dilatações podem danificar o módulo. Para combater essas deformações, recorre-se ao concreto protendido, como mostra a Figura 2, ministrando-se inclusive contraflechas. No projeto de grandes lajes alveolares, inclusive as nervuras são protendidas, procurando-se compensar flechas que resultariam de retração do concreto na capa de compressão. Um grande vão deve ser minuciosamente planejado e exige o trabalho de uma grande equipe de especialistas, desde a pré-concepção até a finalização da construção, e envolve muita tecnologia. Figura 2. Grande vão de laje em concreto protendido. Fonte: Aisyaqilumaranas/Shutterstock.com. Outra ocorrência comum diz respeito aos famosos dentes na alvenaria, em que a espessura da parede não acompanha a espessura de vigas ou pila- res, ocorrendo um retrabalho no projeto arquitetônico. Para evitar que isso ocorra, é necessário compatibilizar a dimensão do bloco cerâmico (tijolo) com a espessura do elemento estrutural (pilares e vigas). Para isso, você deve verificar as dimensões padrões dos tijolos vendidos em sua região e que são normatizadas pela ABNT NBR 15270:2017, que trata dos blocos cerâmicos para alvenaria de vedação, que utilizam as larguras de 9/11,5/14/19 e 24 cm (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2017). 5Associação e compatibilização de sistemas estruturais básicos Geralmente, a famosa espessura de 15 cm (tijolo de 11,5 cm) para parede já não atende mais se o desejo for esconder a estrutura e evitar dentes na parede. Pensando na menor agressividade, deve-se partir no projeto arquitetônico com paredes de no mínimo 17 cm, ou seja, considerar tijolo com largura de 14 cm e mais o revestimento, que resultará na espessura de 17 cm. Conforme aumentar a agressividade (exemplo de casas no litoral), maior será a espessura da parede. Buscando trazer a perfeita compatibilização entre os projetos arquitetônicos e estruturais elaborados, surgem no mercado vários softwares que buscam a completa interação de todos os projetos que envolvem uma obra, que vão desde o projeto arquitetônico até os demais projetos complementares. Um dos mais conhecidos e utilizados nos últimos anos é a plataforma Building Information Modeling (BIM), que é um modelo digital constituído por um banco de dados que admite acrescentar informações para diversos fins, além de proporcionar um aumento de produtividade e racionalização do processo. Também é conhecido como modelagem da informação da construção. Eastman et al. (2008) afirmam que a tecnologia BIM admite a concepção de um modelo composto por dados geométricos e várias informações relativas às atividades envolvidas na execução da obra (planejamento, projeto, cons- trução, etc.). É uma plataforma composta por modelos 3D, projetando uma simulação da obra em questão, como mostra a Figura 3, que abriga todos os dados necessários relativos ao projeto e ao produto, seja no planejamento, na construção, na operação e na desmobilização. Figura 3. Modelo estrutural gerado pela plataforma BIM. Fonte: Italy3d/Shutterstock.com. Associação e compatibilização de sistemas estruturais básicos6 Ao contrário dos tradicionais desenhos CADs, em que o computador “entende” uma parede desenhada apenas como um conjunto de linhas, no software BIM, ao desenhar uma parede, o projetista deve atribuir-lhe propriedades, tais como tipo de blocos, dimensões, tipo de revestimento, fabricante, etc., que serão contidas no banco de dados. Ou seja, há características de paredes e, posteriormente, esses dados podem ser convertidos em tabelas ou planilhas de quantitativos de materiais, facilitando o orçamento do projeto para a equipe que o gerar. A compatibilização de projetos pode ser desenvolvida sob a perspectiva do atendi- mento do conjunto das normas de desempenho ABNT NBR 15575:2013, de modo a garantir as exigências dos usuários especificadas nesse referencial normativo. Essa norma, além suprir a falta de integração da equipe e possibilitar a redução do número de interferências encontradas na fase de execução, atendendo ao cliente intermediário, pode também contribuir para alcançar o conceito de valor atribuído pelos clientes finais, no que diz respeito ao desempenho do edifício. Considerando também a etapa da compatibilização de projetos como fase de aglu- tinação geral dos projetos e minimizadora de interferências encontradas na interface dos subsistemas que compreendem a concepção de um edifício, ela pode também possibilitar que os agentes envolvidos no processo de projeto, como o gestor de projetos, o coordenador e os projetistas, voltem sua atenção para o atendimento aos requisitos do conjunto de normas de desempenho da ABNT NBR 15575:2013, contribuindo para o resguardo das exigências dos usuários dos edifícios habitacionais (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2013). Três relações entre projeto arquitetônico e estrutura É fato que o sistema estrutural é importante e essencial à arquitetura, no seu papel funcional de sustentar o edifício, e isso não implica que ele deva ser escondido ou indistinto. Até quando a estrutura é exposta, muitas vezes sua programação é repetitiva e previsível e muitos de seus elementos são grosseiros. Engel (2001) salienta que quando a estrutura ganha vez, ela reforça a riqueza da arquitetura e, por muitas vezes, torna-se o elemento mais compositivo de uma edificação. Há vastas possibilidades para que a estrutura aprimore a arquitetura, e seja mais que um elemento funcional, agregando forma, vazios, espaços, e experiências de uma arquitetura bem pensada. 7Associação e compatibilização de sistemas estruturais básicos Basicamente, o sistema estrutural de uma obra ou edificação pode se relacionar com o projeto arquitetônico de três maneiras diferentes: � Estrutura exposta. � Estrutura oculta. � Estrutura destacada. Estrutura exposta Desde os tempos antigos, os sistemas com paredes portantes principalmente de alvenaria de pedra e tijolo dominaram a arquitetura. Esses sistemas estruturais também funcionavam como os principais sistemas de vedação externa e ex- pressavam a forma da arquitetura, que, por não apresentar nenhum tratamento em sua superfície, davam uma sensação de acabamento de maneira objetiva e direta (CHING; ONOUYE; ZUBERBUHLER, 2010). Nos dias de hoje, ainda há exemplos de obras e edificações que exibem seus sistemas estruturais, como mostra a Figura 4, geralmente compostos de madeira, aço ou concreto, e os utilizam de maneira eficaz como os principais “criadores” da forma arquitetônica. Figura 4. Exemplo de estrutura exposta. Fonte: Santi Rodrigues/Shutterstock.com. Associação e compatibilização de sistemas estruturais básicos8 Estrutura oculta Aqui, o sistema estrutural é ocultado ou obscurecido pelo alto grau de re- vestimento externo e pela cobertura da edificação. Por vezes, a ocultação da estrutura se dá por questões práticas, tais como o revestimento dos elementos estruturais para torná-los resistentes ao fogo. Há também a possibilidade de o sistema estrutural ser obscurecido por pura negligência, e não de maneira intencional. Nesse caso, surgem questões legítimas sobre o projeto, pois não se sabe se ele resulta de uma intenção, se é acidental, se é proposital ou, em último caso, se decorre da falta de cuidado. Estrutura destacada Nesse tipo de estrutura, o desenho pode ser explorado como uma caracterís- tica do projeto, celebrando a forma e a materialidade da estrutura. O aspecto costuma ser geralmente exuberante, como as estruturas em casca e membrana. Ching, Onouye e Zuberbuhler (2010) lembram que existem estruturas que dominam pela força pura utilizada para expressar a maneira como li- dam com os esforços que agem sobre elas. Essas estruturas geralmente se tornam ícones em razão de sua imagem impressionante, como a Torre Eiffel, ilustrada na Figura 5. Para determinar seuma edificação tira partido ou não de sua estrutura, precisamos diferenciar com cuidado a expressão estrutural das formas expressivas, que geralmente aparentam ser estruturais, mas na verdade não o são. Figura 5. Exemplo de uma estrutura destacada. Fonte: stocker1970/Shutterstock.com. 9Associação e compatibilização de sistemas estruturais básicos Identificação da arquitetura estrutural De uma maneira geral, Alva (2007) relata que a concepção da estrutura de um edifício consiste no estabelecimento de um arranjo adequado dos vários elementos estruturais deste, de modo a assegurar que a edificação possa atender às finalidades para as quais foi projetada. Em virtude da complexidade das construções, uma estrutura requer o emprego de diferentes tipos de peças estruturais adequadamente combinadas para a formação do conjunto resistente, como mostra a Figura 6. Figura 6. Principais elementos estruturais de um edifício. Fonte: Adaptada de Alva (2007). A concepção estrutural deve levar em conta a finalidade da edificação e atender, o máximo possível, às condições impostas pela arquitetura. Como já comentado anteriormente, o projeto arquitetônico representa a base para a elaboração do projeto estrutural. Este deve prever de maneira clara o posi- cionamento dos elementos de forma a respeitar a distribuição dos diferentes ambientes nos diversos pavimentos. Evidentemente, a estrutura deve também ser coerente com as características do solo no qual ela se apoia. Associação e compatibilização de sistemas estruturais básicos10 Usualmente, a escolha da forma da estrutura de um edifício depende essencialmente do projeto arquitetônico proposto. Os edifícios residenciais costumam ser constituídos pelos seguintes pavimentos: � Subsolo: destinado à área de garagem. � Pavimento térreo: destinado à recepção, às salas de estar, de jogos, de festas, às piscinas e à área para recreação. � Pavimento-tipo: destinado aos apartamentos, com os vários cômodos previstos no projeto. � Ático: pavimento menor e mais recuado que os demais, no topo dos edifícios, destinado a abrigar máquinas, reservatórios, depósitos, etc. Buscando uma correta compatibilização de projetos, um exemplo a ser citado é o cuidado que se deve ter ao verificar a localização de vigas, por exemplo, nas regiões de banheiros e área de serviço, em que o engenheiro que cuida do projeto hidráulico, muito provavelmente, procurou localizar pontos para passagem de dutos de esgoto e instalações de água fria e quente. Sempre que possível, busca-se evitar a inserção de furos em vigas, porém, quando seu uso é inevitável, a ABNT NBR 6118:2014 discorre sobre os aspectos inerentes a esses furos, aberturas e canalizações em elementos de concreto armado (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2014). Qualquer estrutura que apresenta, em suas exigências de projeto, a necessi- dade de furos ou aberturas, deverá ser projetada e detalhada para absorver as alterações do fluxo de tensões que ocorrem no entorno desses locais, prevendo- -se armaduras especiais para esses casos, além daquelas necessárias para a estabilidade do elemento em função das solicitações atuantes. No caso de vigas de concreto armado, devem ser observadas limitações construtivas mínimas para a existência de aberturas paralelas à sua altura, sendo que: � Não devem apresentar diâmetro superior a 1/3 da largura da viga. � A distância mínima do furo à face da viga deve ser de 5 cm ou duas vezes o cobrimento da armadura especificada. � No caso de vários furos, estes devem estar espaçados de, no mínimo, 5 cm ou o valor do diâmetro do furo, devendo manter pelo menos um estribo nessa região. 11Associação e compatibilização de sistemas estruturais básicos Por exemplo, no caso de aberturas circulares muito próximas, deverá ser garantida uma distância mínima de 5 cm entre os furos, sendo conveniente adi- cionar armaduras de cisalhamento inclinadas, conforme indicado na Figura 7. Figura 7. Aberturas circulares em viga de concreto armado. Fonte: Adaptada de Giugliani ([200-?]. ≥ 5 cm Já no sistema construtivo de alvenaria estrutural, o uso de shafts é con- siderado imprescindível na compatibilização de projetos, principalmente hidrossanitários. A proximidade entre a cozinha, o banheiro e a área de serviço do apartamento é importante para racionalizar as instalações, garantindo o menor número possível de prumadas e shafts. Nesse sentido, o boxe do banheiro é um local conveniente para o posicionamento dos shafts. Shafts internos e/ou externos devem ser utilizados para tubulações verticais de maior diâmetro. É possível também prever no projeto a execução de paredes de vedação, não estruturais, para a passagem de tubulações de hidráulicas embutidas — no caso, a largura dos blocos é um limitador para o uso de tubulações. Há, ainda, a opção de deixar a tubulação aparente, cobrindo-a com uma carenagem plástica. Outro exemplo tem relação com os casos de edifícios com utilização mista, ou seja, parte dele é de utilização comercial, por exemplo, do primeiro ao quarto andar, e os andares seguintes são de utilização residencial. Usualmente as distribuições arquitetônicas dos andares-tipo não são compatíveis, exigindo posições diferentes para os pilares em cada andar-tipo. Ainda, na arquitetura estrutural, é importante considerar o comportamento primário dos elementos estruturais. Basicamente, os elementos que compõem a estrutura, vistos na Figura 8, são: Associação e compatibilização de sistemas estruturais básicos12 � Laje: é um elemento plano bidimensional, apoiado em seu contorno nas vigas, constituindo os pisos dos compartimentos; recebe as cargas do piso transferindo-as para as vigas de apoio; é submetida predominante- mente à flexão nas duas direções ortogonais. Em algumas situações de projeto, é necessário lançar cargas localizadas pontualmente em lajes, como pilares ou até mesmo reservatórios de água. Essa carga estará localizada em um ponto específico da laje, sendo redistribuída para as nervuras adjacentes, no caso de lajes nervuradas (ou pré-moldadas). Em caso de lajes maciças, é recomendável realizar um reforço de armadura na borda desses elementos inseridos na laje. � Viga: é um elemento de barra sujeito predominantemente à flexão, apoiada em pilares e geralmente embutida nas paredes; transfere para os pilares o peso da parede apoiada diretamente sobre ela e as reações das lajes. � Pilar: é um elemento de barra sujeito, predominantemente, à flexo- -compressão, fornecendo apoio às vigas; transfere as cargas para as fundações. Figura 8. Orientação das ações estruturais em edificações. Fonte: Adaptada de Alva (2007). 13Associação e compatibilização de sistemas estruturais básicos Ainda, de acordo com Bittencourt e França (2001), os sistemas estruturais devem ser entendidos como disposições racionais e adequadas de diversos elementos estruturais, compostos por vigas, pilares, lajes, paredes estrutu- rais, entre outros. Os sistemas estruturais, portanto, consistem na reunião de elementos estruturais de concreto, aço, mistos e outros, de maneira que estes trabalhem de forma conjunta para resistir às ações atuantes no edifício e garantir sua estabilidade. O lançamento de todos os elementos estruturais é realizado sobre o projeto arquitetônico. Ao lançar a estrutura, deve-se ter em mente vários aspectos básicos: � Estética: deve-se atender às condições estéticas definidas no projeto arquitetônico. Este, geralmente, requer que se esconda a estrutura dentro das paredes. Como normalmente os edifícios têm sua estrutura revestida, procura-se embutir as vigas e os pilares nas alvenarias, sempre que possível. � Economia: deve-se lançar a estrutura pensando em minimizar o custo da edificação. A economia pode vir da observação de vários itens, tais como uniformização da estrutura, compatibilidade entre vãos, materiais e métodos, entre outros. � Funcionalidade: um aspecto funcional importante é o posicionamentodos pilares na garagem, por exemplo. Em virtude da necessidade cres- cente de vagas para estacionamento, deve ser feita uma análise minuciosa dos pavimentos de garagem, de modo a aumentar ao máximo a quanti- dade de vagas, sempre procurando obter vagas de fácil estacionamento. � Resistência às ações horizontais: ao se lançar a estrutura, deve-se procurar estabelecer um sistema estrutural adequado para resistir às ações horizontais atuantes na estrutura (vento, desaprumo e+ efeitos sísmicos). 1. A estrutura e o projeto arquitetônico mantêm uma relação estreita, pois ambos fluem juntos na concepção do projeto. Observe as afirmativas sobre essa ligação e assinale a que NÃO se encaixa conforme aponta o livro Sistemas Estruturais Ilustrados. a) Na volumetria do projeto. b) Na organização funcional dos ambientes. Associação e compatibilização de sistemas estruturais básicos14 Encerra aqui o trecho do livro disponibilizado para esta Unidade de Aprendizagem. Na Biblioteca Virtual da Instituição, você encontra a obra na íntegra. Conteúdo:
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