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LEITURA E DESENHO DE PROJETOS PREDIAIS AULA 3 Prof. Norimar Ferraro 2 CONVERSA INICIAL Um dos principais projetos prediais é o de estruturas. A estrutura do edifício é que suporta todos os elementos construtivos, daí sua importância. Seu cálculo é complexo, geralmente executado por engenheiros especializados, também chamados de calculistas. Para técnicos em condomínio, é importante compreender os desenhos de projetos estruturais, cuja leitura pode não ser muito simples apesar de conterem somente os elementos estruturais. Não é possível se realizarem reformas de construção simplesmente eliminando pilares e paredes, sem um laudo de um calculista. Uma falha ou elemento estrutural retirado indevidamente pode causar o colapso da obra. Muitas vezes os elementos estruturais estão ocultos ou mesmo não parecem ser estruturais, por exemplo, paredes de blocos que também podem ter função estrutural. Assim, faz-se necessária a compreensão desses projetos por parte dos técnicos em condomínio. TOP – PROJETO ESTRUTURAL O projeto de estruturas é realizado com base no projeto de arquitetura. O arquiteto define previamente em seu projeto, o tipo de estrutura a ser utilizada na edificação e faz um primeiro lançamento dos elementos estruturais, como pisos, vigas e pilares, para que atendam aos interesses funcionais, estéticos e espaciais de seu projeto. Baseado no estudo do arquiteto, o engenheiro calculista de estruturas faz sua avaliação e desenvolve seu próprio estudo, propondo soluções, alterações e complementações, conforme o cálculo estrutural requeira. Após diversas trocas de informações e desenhos, o projeto estrutural é desenvolvido e pode ser detalhado para a obra. A estrutura é um dos primeiros sistemas a ser construído na obra e qualquer imprecisão ou falha nesses projetos acaba gerando consequências na arquitetura e outros sistemas prediais. Existem diversos tipos de sistemas estruturais para edificações e não há como discutir todos esses sistemas aqui. Eles divergem entre si pelo material a ser utilizado para a estrutura. A mais conhecida no Brasil é a estrutura de concreto armado, que iremos discutir nesse tópico. Porém, estruturas metálicas, alvenaria estrutural, madeira, steelframing, woodframing, entre outras, também são utilizadas largamente. 3 O concreto armado foi concebido em meados do século XIX e foi a base de toda a arquitetura moderna, um período que durou até os meados dos anos 80. O concreto, que é uma combinação de cimento, agregado graúdo e água, já era utilizado na época dos romanos, porém foi sua combinação com o aço que deu origem ao que se chama concreto armado ou reforçado. O concreto é um material que resiste à força de compressão (uma força comprimindo um objeto), porém não à força de tração (uma força puxando um objeto). O aço, por sua vez, tem características contrárias, ótimo para tração, mas não tem resistência à compressão. Assim, os dois elementos combinados conseguem maior resistência a esforços e cargas. O concreto, quando é feito na obra ou fora dela, é líquido e precisa ser moldado na forma da estrutura. Para isso, utilizam-se formas, geralmente de madeira ou metal, formando uma caixaria que é executada no local. Dentro da caixaria é colocada a ferragem de aço para a combinação dos dois materiais. O concreto, após a concretagem, irá se solidificar, num processo chamado cura do concreto, o qual atinge a resistência máxima após 28 dias. O engenheiro calculista faz o cálculo do dimensionamento de toda a estrutura, dos pilares, lajes e ferragens etc., inclusive das formas necessárias à concretagem, em função das cargas a serem suportadas no edifício. O desenho do projeto estrutural, assim, reflete esse dimensionamento e posicionamento dos elementos estruturais no local da obra, como exemplificado na Figura 1. Os projetos estruturais, apesar de representarem poucos elementos construtivos, devem ter uma organização muito grande para facilitar a sua leitura. São desenhados elementos como fundações, vigas, lajes, locação de pilares e planta de cargas, cintas, arrimos e outros detalhes, e obviamente todas as armaduras de aço. Levando-se em conta o dimensionamento e o desenho, os projetos estruturais geram tabelas com a quantidade total de concreto e aço, áreas de formas e outros, para que se possam quantificar e orçar a estrutura da obra. 4 Figura 1 – O desenho do projeto estrutural representa de modo gráfico exclusivamente os elementos de concreto armado. As plantas dos pavimentos, como acima, são uma visão espelhada, como se o pavimento fosse visto de cima, porém mostrando os elementos de baixo para cima. Nelas podem ser vistas as lajes do pavimento, os pilares e vigas que a suportam. Fonte: engenheiro Ricardo Henrique Dias. Para sua representação gráfica, a norma original era a ABNT NBR 7191/82, que foi cancelada. Atualmente foram substituídas pelas NBR 10067,10068,10126, 10582, 10647, 8196, 8402,8403, 8404 e 8993. A geometria descritiva, utilizada nos projetos arquitetônicos, e o princípio de plantas baixas, cortes, elevações etc. funcionam da mesma forma. Também o uso de espessuras de linhas mais grossas para elementos cortados e finas para vistas, linhas tracejadas para projeções, linhas de eixo, têm a mesma validade. Dimensionamento, cotas, níveis, textos, formatos de pranchas também são os mesmos, com pequenas variações, facilmente identificáveis nos desenhos. 5 Figura 2 – Parte do desenho de uma prancha de projeto estrutural, mostrando pilares, vigas e lajes. Nele podem-se perceber eixos horizontais (A, B, C) e verticais (1, 2, 3...), que servem de referência para locação da obra e compatibilização vertical da estrutura. Cotas e linhas de cortes também aparecem no desenho (A, E, F, G). Fonte: engenheiro Ricardo Henrique Dias. ROLÊ 1 – ELEMENTOS ESTRUTURAIS E SUAS REPRESENTAÇÕES Assim como na arquitetura, alguns elementos construtivos são importantes na representação gráfica em desenhos de projeto estrutural. A estrutura do edifício se divide em subestrutura, abaixo do solo e que compreende basicamente as fundações (que estudaremos posteriormente, em outra oportunidade) e superestrutura, que está acima das fundações e do solo. 6 Figura 3 – Elementos básicos de uma estrutura de concreto armado: fundação a subestrutura, e os pilares, vigas e lajes denominadas superestrutura Fonte: Tamashiro, 2011. Na representação gráfica do projeto estrutural, os pilares possuem uma denominação numérica em cada pavimento e nível em que eles estejam localizados. Os pilares transferem as cargas das lajes, vigas e do que está sobre elas para os pavimentos inferiores, até chegar à fundação, que, por sua vez, as transmite para o solo, e assim o edifício se sustenta. Seu código é P (número), seguido das dimensões da seção deste em centímetros (por exemplo P01 40/25). Nem todos os pilares percorrem a altura inteira do edifício, alguns “morrem” ou “nascem” em determinado nível e possuem uma hachura que os diferenciam, como na Figura 4: 7 Figura 4 – Os pilares têm código iniciado pela letra P, seguido no número do pilar mais as dimensões de sua seção. Sua hachura indica a continuidade do pilar, conforme a legenda. De forma similar, vigas têm código V, seguido de sua numeração no pavimento e as dimensões de sua seção vertical. As lajes são indicadas em planta baixa com uma diagonal ou X, podendo ter uma linha com duas setas indicando o sentido de estruturação da laje Fonte: Tamashiro, 2011. As vigas são elementos estruturais normalmente horizontais, que têm a função de suportar a laje em suas bordas e transmitir as cargas e esforços paraos pilares. De forma similar aos pilares, possuem convenção gráfica da forma V (número) e sua seção vertical em centímetros. O número V pode ter a sequência numérica das diferentes vigas do pavimento ou também ser acompanhada do número do pavimento em que está inserida. Por exemplo, a viga V 213 15/50 seria a viga 13 do pavimento 2, com seção de 15x50 cm. O número 2, nesse caso, poderia não existir conforme a convenção do calculista (Figuras 4 e 5). As lajes, por sua vez, são elementos horizontais sobre os quais estão todos os elementos construtivos como paredes, esquadrias, mobiliário etc. Podem ser feitas de inúmeras técnicas construtivas, como lajes maciças, mistas, pré-moldadas, protendidas etc. Não é possível nesta aula descrevermos todos os sistemas e suas representações, porém elas são especificadas no projeto 8 estrutural. Na convenção gráfica em plantas, as lajes têm a informação do seu número da seguinte forma L(número), a sua espessura e tipologia (maciça, mista etc.). Nas lajes também podem constar alguns furos ou recortes, que são feitos para passagem de tubulações e dutos (Figura 5). Figura 5 – Em cortes (à esquerda), o projeto estrutural costuma apresentar o conjunto de pilares, vigas e lajes e sua numeração constante nas plantas baixas. Perceba-se também a indicação das cotas de nível dos pavimentos, que devem estar de acordo com os níveis do projeto arquitetônico. A maioria dos pisos requer um revestimento acima da laje de concreto, denominando-se nível de piso no osso, quando se refere à altura da laje de concreto, e nível do piso acabado, à cota com os revestimentos de pisos. Fonte: engenheiro Ricardo Henrique Dias. O projeto estrutural também faz todo o detalhamento da ferragem, armaduras e formas para cada elemento construtivo aqui especificado. São pranchas técnicas que servem para a construção do edifício. Para o escopo da disciplina, o entendimento desses projetos está além do conhecimento necessário para o técnico em condomínios. A leitura dos projetos de formas 9 como aqui demonstrado servirá plenamente para a compreensão do edifício construído, referente à estrutura e eventuais dúvidas que ocorram na administração de um condomínio. ROLÊ 2 – ESTRUTURAS METÁLICAS E SUAS REPRESENTAÇÕES Além das estruturas de concreto vistas no Rolê 1, as metálicas também são de uso frequente em construções, em residências, construções industriais e comerciais. Essas estruturas funcionam dentro do mesmo princípio de pilares, vigas e lajes e se caracterizam pela sua velocidade de execução na obra, em comparação com as estruturas de concreto armado convencional. A diferença reside no fato de que a estrutura é executada fora do canteiro de obras e apenas montada no local. Existem dois tipos de estruturas metálicas basicamente: as estruturas de aço pesado, com perfis industriais e normatizados, e que servem para a confecção de pilares e vigas. Também existem estruturas chamadas steelframing, compostas de um conjunto de perfis de aço leve, que estruturam as paredes do edifício e assim eliminam-se os pilares. 10 Figura 6 – Estruturas metálicas de aço pesado se caracterizam por perfis que podem ser soldados ou parafusados. A representação gráfica é similar a outros projetos e utiliza as normas do desenho técnico. Há uma diferença de espessura de linhas para os elementos metálicos em corte, que são um pouco mais finos que os elementos em concreto. Fonte: Tamashiro, 2011. 11 Figura 7 – O projeto de estruturas metálicas tem características de representação de desenho técnico segundo as mesmas normas dos projetos de concreto armado. Nas imagens, planta e corte da estrutura, com denominação de pilares como PM (número) e vigas como VM (número), código do perfil, seção e peso do perfil em kg/ml. A norma ABNT NBR 14611/00 normatiza o desenho técnico de estruturas metálicas. Fonte: engenheiro Alan Gonçalves Modesto. As estruturas metálicas em steelframing são relativamente recentes no Brasil e possuem grande vantagem na construção, pois sua estrutura pode ser montada facilmente em questão de dias. Seus perfis industriais têm uma espessura muito fina, similares aos perfis de paredes de drywall, e por isso a resistência apenas se apresenta quando forma um quadro de paredes. Por essa razão não pode ser eliminado das construções o aval de um calculista, sob risco de colapso da edificação. 12 Figura 8 – As estruturas em steelframing são cada vez mais comuns no Brasil. As paredes estruturam o edifício por meio de perfis metálicos leves e industriais. O projeto estrutural é feito por calculistas, e seu detalhamento (à direita) geralmente é realizado pela indústria, consistindo basicamente do desenho dos painéis a serem montados na obra. Fonte: projeto e foto do autor e projeto estrutural eng. Silvia Mariot Beneduzzi, 2011. As lajes para essas construções podem ser de concreto, chapas metálicas ou madeira, sendo muito comuns as lajes steeldeck, que possuem uma base em perfil metálico, sobre a qual são feitas a armadura e a concretagem. 13 As estruturas metálicas são muito comuns para o uso em coberturas, por meio de treliças ou simplesmente vigoteamento com peças tubulares. Os perfis metálicos utilizados nessas estruturas podem também ser feitos de chapas de aço dobradas e soldadas. Figura 9 – Detalhe de uma treliça de cobertura composta de perfis metálicos de chapa dobrada e tubulares. O uso de chapas metálicas é frequente nas edificações, principalmente na forma de telhas, calhas e rufos. Fonte: Tamashiro, 2011. Figura 10 – Chapas metálicas Créditos: Edilus/Shutterstock. 14 TRILHA 1 – ESTRUTURA DE MADEIRA E ESTRUTURA PRÉ-MOLDADA Construções em madeira são relativamente comuns, porém, com a proibição do corte de árvores mais nobres, ela está mais restrita e o uso da madeira é mais comum em estruturas de cobertura como treliças e barroteamento. Portas, assoalhos e painéis permanecem sendo executadas em madeira. Como alternativa, o uso de chapas de MDF se intensificou pela industrialização e pela facilidade de corte e uso, mas não de modo estrutural. Nas coberturas, como dito, sua estrutura pode ser realizada na forma de vigas, caibros e ripas, ou também com as treliças ou tesouras de madeira, para se conseguir vencer vãos maiores sem apoio. Figura 11 – As tesouras de madeira, comuns em construções residenciais, possuem nomenclatura própria dos seus elementos, como explicados na figura. O tipo de telha pode variar, em consequência de seu peso e exigência de inclinação mínima do telhado. O dimensionamento da tesoura será calculado em função dessas variáveis. Fonte: Tamashiro, 2011. Outro tipo de estrutura a ser compreendido em projetos estruturais são as estruturas de concreto pré-moldadas. Da mesma forma que as estruturas metálicas, os elementos estruturais pré-moldados de concreto também são executados fora do canteiro de obras e apenas montados no local. Seu uso é comum em galpões industriais e obras comerciais. A essência da estrutura pré- moldada é a mesma que a de concreto moldada in loco, por meio de pilares, vigas e lajes. Ela é executada por empresas especializadas e normalmente não se tem acesso aos seus projetos. Entretanto, é importante reconhecer esse tipo de estrutura, pois faz parte de muitos condomínios industriais e comerciais. 15 Figura 12 – Estruturas pré-moldadas são comuns em galpões e condomínios industriais. Os elementos são montados na obra por meio de gruas e garantem uma rapidez na execução da obra. Projeto em Hilden, Alemanha. Crédito: Norimar Ferraro. TRILHA 2 – PROJETO DE FUNDAÇÕES E CONTENÇÃO Todasos tipos de superestruturas apresentadas até aqui necessitam levar os esforços e cargas da edificação até o solo. Como dito anteriormente, a parte da estrutura abaixo do solo é chamada de subestrutura. Os pavimentos abaixo da superfície ou semienterrados são chamados de subsolos e possuem os mesmos elementos estruturais de vigas, pilares e lajes. Os projetos de fundação são uma especialização do cálculo estrutural e contemplam os sistemas de fundação propriamente ditos e as contenções do terreno. Como os pavimentos em subsolo são escavados, há a necessidade de fazer o que se chama contenção da terra ao redor desses pavimentos. Para isso, desenvolveram-se técnicas com paredes especiais, chamadas paredes de contenção, que podem ser feitas utilizando-se de estacas de concreto ou perfis metálicos, pedras, muros de arrimo e geralmente tem uma espessura considerável. Para os técnicos em condomínio, é importante reconhecer nos projetos esses tipos de paredes, pois ali podem ocorrer infiltrações e elas não podem ser facilmente solucionadas. Na figura seguinte, podemos observar o desenho de planta baixa do pavimento em subsolo de uma residência, onde se utilizaram estacas de concreto. 16 Figura 13 – Planta baixa de um projeto estrutural do pavimento em subsolo, onde se pode identificar uma série de estacas para a parede de contenção, com denominação E-(número). Fonte: engenheiro Ricardo Henrique Dias. Na Figura 13, podemos observar também a indicação de um pilar P14 19/69. Nesse pavimento, esse pilar chega ao solo, e as cargas que ele suporta são direcionadas para um bloco de concreto que possui quatro estacas. Estacas são elementos cilíndricos de concreto, que podem ser furadas e concretadas no local ou cravadas com bate-estacas. As estacas têm a função de direcionar as cargas para o solo. Na figura, existe ainda a indicação de uma viga ligando o pilar P14 ao pilar PF1, que é chamada de viga de baldrame. Essa é a denominação das vigas que repousam sobre o solo e podem também conter estacas ao longo delas. A Figura 14 ilustra a conexão entre pilar, bloco, vigas de baldrame e estacas. O bloco de fundação pode conter várias estacas, conforme a carga que repousa sobre ele. 17 Figura 14 – A figura mostra um esquema de pilar em concreto e sua ligação com o bloco de fundação ELO Os projetos estruturais são tecnicamente complexos, porém sua representação gráfica é bem definida. Uma vez entendido o princípio de representação, não é difícil fazer sua leitura. Outros sistemas devem se integrar à estrutura e à arquitetura do edifício, pois seu caminhamento no interior da edificação muitas vezes exige a compatibilização de interferências. O primeiro desses sistemas é o hidráulico-sanitário, que iremos abordar nos próximos conteúdos. 18 REFERÊNCIAS ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 6492:1999 – Representação gráfica de projetos de arquitetura – Projeto e execução. Rio de Janeiro: ABNT, 1999. CAVALIN, G.; CERVELIN, S. Instalações elétricas prediais. 7. ed. São Paulo: Érica, 2002. CHING, F. D. K. Representação gráfica em arquitetura. Trad. Por Luiz A. Meirelles Salgado. 3. ed. Porto Alegre: Bookman, 1999. GEBRAN, A. P.; RIZZATO, F. A. P. Instalações elétricas prediais. Porto Alegre: Grupo A, 2017. LIMA FILHO, D. L. Projetos de instalações elétricas prediais. São Paulo: Saraiva, 2011. (BVP) MACINTYRE, A. J. Instalações hidráulicas prediais e industriais. 4. ed. Rio de Janeiro: GEN, 2010. MARCONE, R. A geometria descritiva em ensino de arquitetura e urbanismo e as ferramentas CAD: diálogos possíveis. 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Disponível em: . Acesso em: 17 set. 2020.