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1PRJManual de Estruturas Conceitos MØtodos de cÆlculo O uso dos softwares e da informÆtica Menu de Estruturas Coordenaçªo de projetos Compatibilizaçªo de Projetos Contrataçªo do Profissional / Escritório Indicadores de Qualidade do Projeto Projeto Conceitos Histórico Os elementos estruturais A importância do projeto estrutural Projetos para Produçªo MØtodos de cÆlculo MØtodo Tradicional MØtodo dos Elementos Finitos As Fases do Projeto Estrutural Apresentaçªo do Projeto Estrutural O uso dos softwares e da informÆtica Menu de Estruturas Tipologias de Estruturas Características e VariÆveis Coordenaçªo de projetos Compatibilizaçªo de Projetos Estrutura x estrutura Estrutura x alvenaria Estrutura x instalaçıes Estrutura x acabamentos Estrutura x elevadores Contrataçªo do Profissional / Escritório Interface Projetista Contratante Contrataçªo Indicadores de Qualidade do Projeto Avaliaçªo do Produto Projeto 2PRJ Manual de Estruturas 3PRJManual de Estruturas Conceitos Notas As seçıes estruturais dos elementos de concreto sªo dimensionadas em funçªo das solicitaçıes mecânicas, das capacidades resistentes e das geomØtricas construtivas para acomodaçıes das barras e garantia dos cobrimentos. A resistŒncia à traçªo do concreto e a aderŒncia açoxconcreto influenciam diretamente na ocorrŒncia de fissuras do concreto, na zona tracionada. GlossÆrio Armadura passiva: armadura que recebe a solicitaçªo da estrutura atravØs do concreto. Nesse caso, quanto maior a aderŒncia entre o aço e o concreto, melhor serÆ a absorçªo dos esforços pela armadura e, consequentemente, a estrutura suportarÆ um maior esforço. Conceitos Histórico A associaçªo entre o concreto e o aço com fins estruturais começou a ser feita na Europa, em meados do sØculo XIX, para a construçªo de tubos, lajes e pontes. Em 1902, foi elaborada e publicada a primeira teoria cientificamente consistente, e entªo redigidas as primeiras normas para o cÆlculo e construçªo em concreto armado. A partir daí, o conceito de projeto estrutural ganhou importância, enquanto os estudos e pesquisas científicas se desenvolveram muito. Os fundamentos das idØias daquela Øpoca continuam vÆlidos atØ a atualidade. O projeto estrutural terÆ, entªo, a funçªo de representar graficamente a estrutura, seus elementos e peças que a compıem, alØm de fornecer informaçıes sobre as características do concreto e do aço relativos à execuçªo da mesma. 4PRJ Manual de Estruturas Os elementos estruturais Os elementos estruturais podem ser, simplificadamente, separados entre: No projeto estrutural, Ø interessante que os elementos com funçıes semelhantes possam ser agrupados em lotes, pois estarªo sujeitos aos mesmos mØtodos de cÆlculo. Daí, podem ser classificados conforme a tabela a seguir: Blocos Folhas, Placas (vertical) ou laje (horizontal) Barras de elementos Delgados Barras Elementos Estruturais BÆsicos Item Características Laje Maciça Pilar Viga Elemento bidirecional, (placa) geralmente horizontal, constitui pisos de compartimentos. Suporta diretamente as cargas verticais do piso e Ø solicitada predominantemente à flexªo. Elemento unidirecional (barra), geralmente horizontal, que vence vªos entre os pilares e fornece apoio às lajes, às alvenarias e, eventualmente a outras vigas. É solicitada predominantemente à flexªo. Elemento unidirecional (barra), geralmente vertical, que garante o vªo vertical dos compartimentos (pØ direito), fornecendo apoio às vigas. É solicitado à compressªo, às vezes combinado com flexªo. Notas Essa classificaçªo Ø fundamental, porque disciplinarÆ os comportamentos das peças e do sistema estrutural. As folhas, ou estruturas de superfície, tambØm sªo comumente chamadas de placas. GlossÆrio Existe a discussªo sobre se o pØ direito Ø a medida do piso à face inferior da laje, ou do piso à face superior da laje seguinte (piso a piso). O dicionÆrio considera a primeira opçªo. Mesmo assim, algumas escolas de arquitetura defendem que o pØ direito mede de piso a piso e o pØ esquerdo mede de piso à laje. Conceitos 5PRJManual de Estruturas A importância do projeto estrutural Estudos diversos atribuem à fase de projeto a responsabilidade pela maioria das patologias encontradas nas edificaçıes. Sua ausŒncia de adaptaçıa resulta da falta de soluçıes adequadas ao produto e ao seu uso. Antes É inegÆvel a presença do projetista jÆ na concepçªo do negócio, de forma a contribuir com soluçıes adequadas desde o anteprojeto arquitetônico; Durante A racionalizaçªo dos projetos Ø fator que melhor pode contribuir para a obtençªo de um produto coerente e ajustado, visando atingir de forma mais rÆpida, direta e com menor custo, os objetivos do empreendimento; Depois O projeto continuarÆ sendo, sempre, a principal referŒncia do empreendimento, contribuindo para a sua manutençªo e operaçªo correta, adequada e econômica. A responsabilidade do projetista Ø selecionar, dentre diversas alternativas, o melhor sistema estrutural para as características da edificaçªo em questªo, pois a escolha correta de um sistema estrutural Ø muito importante sob o ponto de vista dos custos e da funcionalidade. Atualmente, Ø inconcebível pensar no projeto sem ter em mente o processo executivo. Um bom projeto estrutural procura evitar improvisaçªo no canteiro de obras, atravØs de compatibilizaçªo de interfaces com os demais projetos. A obtençªo de um aumento na produtividade e na qualidade das estruturas estÆ associada intimamente às características do projeto. Uma informaçªo errada, ou a falta de um dado importante, irªo comprometer os custos e a qualidade do produto final. O aperfeiçoamento da tecnologia disponível, requer informaçıes rÆpidas e precisas. É muito importante que o processo de execuçªo, implantaçªo e retroalimentaçªo do projeto estrutural seja Ægil e preciso. A racionalizaçªo propiciada pelo bom projeto estrutural permite melhor controle do processo produtivo, reduzindo custos e aumentando a competitividade do produto. Erram o projetista e o cliente que consideram a importância do projeto estrutural apenas durante a sua execuçªo. Seu acompanhamento Ø fundamental durante todo o ciclo do empreendimento. Projetista As soluçıes Custos e qualidade Tecnologia Competitividade Acompanhamento Conceitos 6PRJ Manual de Estruturas Projetos para produçªo Os projetos estruturais e de arquitetura mostram a forma do produto, que pode ser, por exemplo, a estrutura e a edificaçªo. AlØm desses, existem outros projetos, que mostram como produzir, os quais sªo denominados de Projetos para produçªo. Sªo eles: Projeto de Eixos Sªo projetos que ajudam na marcaçªo dos eixos principais de referŒncia da obra Projeto de Locaçªo de Pilares Ø muito prÆtico aos carpinteiros, facilitando a locaçªo dos gastalhos das fôrmas de pilares. Projeto de Fôrmas Caso a construtora opte por produzir as fôrmas, Ø recomendado que esse projeto seja desenvolvido, para orientar a produçªo e diminuir as perdas de materiais. Projeto de Lajes e Cimbramento Esses projetos auxiliam na paginaçªo das fôrmas das lajes, utilizaçªo do cimbramento e posicionamento do reescoramento. Exemplo de um Projeto de Lajes e Cimbramento GlossÆrio Em algumas regiıes do Brasil, os gastalhos sªo chamados de gravatas Conceitos 7PRJManual de Estruturas MØtodos de cÆlculo Sªo vÆrios os mØtodos de cÆlculo de estruturas do edifício. De qualquer forma, os princípios bÆsicos de comportamento estrutural se assemelham. De uma forma simplicada, podemos diferenciar, por variÆveis inclusive tecnológicas e de desenvolvimento, duas formas de cÆlculo. MØtodo tradicionalÉ o mØtodo utilizado praticamente desde que o cÆlculo estrutural se desenvolveu de forma mais científica. Esse mØtodo tem as seguintes características e adota as seguintes premissas: A laje Ø considerada como placa monolítica em todas as situaçıes; As cargas nas lajes, por questıes de aproximaçªo, sªo consideradas distribuídas uniformemente, sendo adotados coeficientes prÆticos de reduçªo de momentos; As lajes podem ser consideradas contínuas ou isoladas em cada direçªo; No encontro de vigas sem pilares de apoio, se as vigas tŒm a mesma altura, funcionam com os vªos totais, e com um ponto de ligaçªo; No encontro de vigas sem pilares de apoio, se as vigas tŒm alturas distintas, considera-se simplesmente que a viga menor se apoia sobre a maior; As vigas sªo calculadas como contínuas, com apoios fixos; Muitas vezes os pilares sªo calculados à compressªo simples, sem consideraçªo de momentos fletores; Sªo muito empregados Æbacos, tabelas e grÆficos. Com o desenvolvimento científico, pesquisas específicas e logicamente com a utilizaçªo intensiva da informÆtica, existe um maior refinamento no trato das cargas e do comportamento estrutural. Dessa forma, alguns parâmetros podem ser mais exatos e precisos. Entre os mØtodos auxiliares de cÆlculo, destaca-se o MØtodo dos Elementos Finitos. MØtodo dos elementos finitos Esse mØtodo Ø uma importante ferramenta computacional para executar cÆlculos, que, se fossem realizados manualmente, seriam muito difíceis, ou atØ mesmo impossíveis. Sua concepçªo teórica data de 1943, mas atØ a dØcada de 70 seu uso era limitado e restrito apenas a centros de pesquisa e instalaçıes militares. Com a evoluçªo da capacidade e a reduçªo dos custos dos computadores, suas aplicaçıes se expandiram e se tornaram cada vez mais precisas e sofisticadas. As figuras abaixo darªo uma noçªo do tratamento que esse mØtodo dÆ às formas de se encarar um modelo estrutural. Pegue-se o exemplo de uma viga de seçªo retangular engastada em uma extremidade e com uma carga concentrada na outra. Para os conhecedores da teoria, facilmente se determinam as tensıes e deformaçıes da mesma. Para os conhecedores da teoria, facilmente se determinam as tensıes e deformaçıes da mesma. Mas e se a viga tiver um furo no meio? É possível se conseguir uma soluçªo analítica, mas ela serÆ bem mais complexa. Essa Ø a idØia bÆsica do mØtodo. A viga Ø considerada uma malha, na qual as interseçıes formam elementos (no caso, retângulos). A esses elementos, sªo atribuídas propriedades de deformaçªo compatíveis com o material da viga, e os cÆlculos se fazem por um sistema de equaçıes lineares em forma de matriz. Consegue-se, assim, uma aproximaçªo muito grande do comportamento real. Notas É possível imaginar que, em muitos casos prÆticos, as formas geomØtricas nªo sªo tªo simples como essa e, portanto, as soluçıes analíticas sªo virtualmente impossíveis. Mas e se a viga tiver um furo no meio? É possível se conseguir uma soluçªo analítica, mas ela serÆ bem mais complexa. MØtodos de cÆlculo 8PRJ Manual de Estruturas Apresentaçªo do projeto estrutural A representaçªo grÆfica da estrutura Ø feita por meio de dois tipos de desenhos: Os desenhos de fôrmas e os desenhos de armaçªo. As fases do projeto estrutural No Fluxo de Projeto, o desenvolvimento do trabalho de engenharia estrutural ocorre em fases. Assim, a contrataçªo pode contemplar todas ou algumas fases, dependendo do momento e objetivos da contrataçªo. Pretende-se, com isso, o estabelecimento de um fluxo de trabalho estÆvel e padronizado na elaboraçªo dos diversos projetos, de modo que as etapas atendam adequadamente as exigŒncias de todos os intervenientes e entre as equipes. Recomentda-se a adoçªo da padronizaçªo de fluxo e escopo preconizados pela Associaçªo Brasileira de Engenharia e Consultoria Estrutural (ABECE) como Nota O ideal para o desenvolvimento do projeto Ø que a contrataçªo ocorra logo na primeira fase. Fase Objetivo F) Pós Entrega da Obra A) Apoio à Concepçªo do Produto Analisar a proposta arquitetônica para o terreno e indicar as condiçıes necessÆrias à viabilidade do ponto de vista da estrutura, atravØs de uma anÆlise qualitativa. B) Apoio à Definiçªo do Produto Fornecer elementos para verificar a viabilidade do empreendimento, suprindo as informaçıes necessÆrias para o projeto legal e índices para a elaboraçªo de um orçamento preliminar de viabilidade. C) Identificaçªo e Soluçªo de Interfaces Gerar desenhos de estruturas com todas as indicaçıes necessÆrias para intercâmbio entre todos os projetistas envolvidos, resultando, após a negociaçªo de possíveis soluçıes, em um projeto que considere todas essas interfaces. Desenvolver o projeto da obra. No caso de estruturas de concreto e alvenaria estrutural, o projeto consiste em realizar o detalhamento das armaçıes dos elementos estruturais e incorporaçªo de detalhes de produçªo dependendo do sistema construtivo. E) Pós Entrega do Projeto D) Projeto de Detalhamento das Especialidades Garantir o bom uso do projeto estrutural. Analisar o comportamento da estrutura em serviço ou adaptÆ-la a novas condiçıes de uso. Dicas No estabelecimento das referŒncias fixas dos eixos, procure pontos de fÆcil acesso e protegidos contra deslocamentos. Ao estabelecer os eixos notÆveis, procure nªo sobrepô-los sobre paredes. Esses eixos servirªo tambØm para os serviços posteriores, de alvenaria, revestimentos, etc. Se possível, a maior distância entre um eixo e um elemento nªo deve ultrapassar os 5 metros. É que essa Ø a maior medida das trenas utilizadas normalmente pelos trabalhadores. Desenhos de Fôrmas Definem completamente as características geomØtricas da estrutura. Os aspectos específicos abordados por esses desenhos sªo: Locaçªo da estrutura: Consiste na definiçªo dos eixos de referŒncia, principais e secundÆrios, em relaçªo aos quais a estrutura se posicionarÆ, observando rigorosamente as medidas prescritas no projeto de arquitetura. MØtodos de cÆlculo ferramenta de gestªo de projetos e soluçªo de interfaces com as demais especialidades e necessidades dos empreendedores, ao longo do seu amadurecimento. A tabela abaixo, idealizada pela ABECE - resume as fases de projeto. 9PRJManual de Estruturas Definiçªo dos elementos estruturais Com base no esquema da estrutura, sªo detalhados todos os elementos estruturais com relaçªo às suas medidas essenciais. Cortes característicos Esses cortes devem elucidar dœvidas e mostrar a existŒncia de lajes rebaixadas, vigas invertidas, lajes inclinadas, vigas superpostas, etc. Dimensıes Basicamente devem constar todas as dimensıes necessÆrias para o entendimento da estrutura, como: as distâncias entre os eixos; entre os eixos e as peças estruturais; espessuras de lajes; dimensıes longitudinais e transversais de vigas e pilares; medidas entre eixos de vigas; rebaixos de lajes; rebaixos de vigas; vªos de shafts; posicionamento de inserts (se houver); furaçıes de modo geral; ângulos de peças (se houver); detalhes de escadas. Desenhos de Armaçªo Dica A falta de informaçıes prejudica muito o projeto. Por outro lado, o excesso de informaçıes (muitas delas desnecessÆrias) poluem e dificultam a interpretaçªo eficiente do desenho. Detalhes de armaduras de vigas Outras informaçıes importantes: Atualmente, os projetos estruturais vŒm trazendo outras informaçıes complementares muito importantes, e que hÆ pouco tempo atrÆs nªo eram consideradas como sendo fundamentais: Módulo de deformaçªo do concreto; ResistŒncia à traçªo do concreto; Fator Ægua/cimento; Indicaçıes de cura do concreto endurecido; Definem as armaduras a serem utilizadas nos elementos estruturais. As diretrizes bÆsicaspara a elaboraçªo desses desenhos sªo: Identificaçªo visual das barras e fios que compıem as armaduras; Definiçªo das bitolas, formas e comprimentos das barras e fios; Definiçªo do posicionamento das barras e fios nas seçıes transversais dos elementos estruturais; Tabela resumo das barras e fios do projeto. Uso e indicaçªo de distanciadores plÆsticos; Cobrimentos da armadura; Amarraçıes com alvenaria; Encunhamentos com alvenaria; Proteçªo tØrmica da estrutura (por exemplo no caso de pilares próximos a lareiras ou churrasqueiras. MØtodos de cÆlculo 10PRJ Manual de Estruturas O uso dos softwares e da informÆtica O uso da informÆtica e dos aplicativos (programas) de cÆlculo estrutural vem rendendo longas discussıes entre diferentes geraçıes da engenharia civil. Freqüentemente sªo questionados os limites dessas ferramentas, que tem o intuito de facilitar a vida dos projetistas. Muitas sªo as opçıes de programas, que dependem da natureza da utilizaçªo e tambØm do refinamento que se espera. Mas um fato Ø inquestionÆvel: dificilmente os projetistas prescindirªo dessas ferramentas. O que se espera Ø uma utilizaçªo responsÆvel, ponderada e inteligente. A tabela abaixo resume as principais vantagens e desvantagens desses produtos: Dica Todas essas informaçıes complementares sªo tambØm œteis na especificaçªo do material, no pedido de compra, no recebimento e no acompanhamento de resultados. Nota A informÆtica pode realçar as qualidades, mas tambØm realça os defeitos. DesvantagensVantagens Nªo analisam o resultado. Rapidez no processamento de informaçıes A experiŒncia do engenheiro Ø imprescindível. Aumento significativo da possibilidade de anÆlise de soluçıes e simulaçıes. Facilidade de manuseio. Os programas calculam, detalham, desenham e permitem anÆlise e comparaçıes de soluçıes. Detalhamento padronizado pode nªo atender às necessidades específicas daquele elemento. Existem softwares mais e menos testados, podendo alguns gerar informaçıes distorcidas. Rapidez e agilidade na modificaçªo de projetos. A interpretaçªo incorreta de dados pode onerar a obra desnecessariamente. Permitem procurar soluçıes mais confiÆveis, estudadas e arrojadas. A interpretaçªo incorreta de dados pode forçar a estrutura a trabalhar de forma diferente da esperada, contribuindo para o aparecimento de patologias de risco. Todos os desenhos tŒm a mesma apresentaçªo, dificultando ao contratante a aferiçªo visual do conteœdo. O produto Ø intercambiÆvel facilmente pela Internet. Aumentam a responsabilidade da coordenaçªo e da compatibilizaçªo de projetos. Preços acessíveis. Muitas entradas de informaçıes nªo sªo digitalizadas, e devem ser lançadas à mªo (por exemplo a tabela de ferros). As escolas de engenharia nªo acompanham a evoluçªo tecnológica da ferramenta. Os softwares 11PRJManual de Estruturas Menu de estruturas Tipologias de estruturas Podemos tipificar os projetos estruturais convencionais em trŒs partidos bÆsicos: Estrutura com laje nervurada Estrutura vigada Estrutura com laje plana Estrutura com Laje Plana As lajes planas caracterizam-se pela eliminaçªo das vigas como elementos estruturais de suporte da laje. O cÆlculo estrutural tem uma concepçªo voltada à utilizaçªo de Elementos Finitos ou de Grelha Virtual. Os importantes fatores no cÆlculo de lajes planas sªo o limite à deformaçªo, os esforços horizontais sua transmissªo aos pilares e a punçªo nos apoios. Nessa tipologia estrutural, os poços de elevador e caixas de escada normalmente funcionam como elementos que absorverªo os esforços horizontais, principalmente o vento. A utilizaçªo de vigas nas bordas externas das lajes planas tambØm contribuem significativamente para a estabilidade do conjunto estrutural, servindo como contraventamento, absorvendo e transmitindo os esforços horizontais advindos das solicitaçıes provocadas pelo vento. Estrutura com Vigas É a tipologia estrutural mais comum. Baseia-se na concepçªo de estruturas reticuladas com elementos horizontais de inØrcia maior (vigas) suportando chapas de concreto (lajes). Ao se conceber uma estrutura vigada, devemos ter em mente possíveis dificuldades oriundos da execuçªo no canteiro: baixa produtividade da carpintaria em funçªo da nªo padronizaçªo do encontro entre vigas e pilares; projeto de vigas muito esbeltas, dificultando a concretagem das peças e possibilitando o aparecimento de bicheiras; maior consumo de fôrmas e serviços de carpintaria. Menu de Estruturas 12PRJ Manual de Estruturas Estrutura com Laje Nervurada Caracteriza-se pela utilizaçªo de um reticulado formado por vigas de pequena altura e estreitos panos de lajes. As lajes nervuradas podem apresentar nervuras em uma ou nas duas direçıes. Desta forma, o composto laje + vigas apresentam-se como um plano inferior quase contínuo. Sendo alta a inØrcia dos elementos resistentes, a espessura mØdia final de concreto Ø normalmente baixa. TambØm Ø baixa a quantidade de aço utilizada. PorØm, a taxa de aço por m3 Ø alta, pois, utiliza-se uma baixa quantidade de aço em um volume de concreto reduzido. Dessa forma, podemos vencer significativos vªos estruturais com as lajes nervuradas, sem a necessidade de protensªo. Características e variÆveis Vamos relacionar as principais características e variÆveis para cada um dos tipos de projeto descritos acima, com o intuito de auxiliar na escolha do partido estrutural. Essas características foram divididas nos seguintes grupos: concepçªo de projeto: altura da edificaçªo; flexibilidade na arquitetura, acabamento do forro e espessura de concreto; concepçªo executiva: quantidade de aço, protensªo, mªo de obra de armaçªo, fôrmas e cimbramento, mªo de obra de fôrma e cimbramento, concreto e nªo conformidades; Laje nervurada Estrutura Laje planaVigada Característica: Altura da edificaçªo A laje nervurada forma em seu conjunto um volume de grande espessura. A soma da espessura da laje com o pØ- direito, determina uma grande altura entre pisos. Isto trarÆ reflexo nos outros subsistemas, tais como, instalaçıes, fachadas, caixilhos e etc. Em obras em que hÆ limitaçªo de gabarito da edificaçªo, pode ocorrer atØ a eliminaçªo de um pavimento. A laje vigada costuma apresentar uma distância entre pisos inferior à nervurada. De as tipologias, Ø a que pode apresentar menor altura da edificaçªo, para um mesmo nœmero de pavimentos. Em alguns casos em que as tubulaçıes nªo podem passar por furaçıes em vigas, esta vantagem pode ser eliminada. É a tipologia mais disseminada, e como tal, apresenta menores exigŒncias tecnológicas. A laje plana pode atØ propiciar ganhos de pavimentos quando hÆ limitaçªo de gabarito da edificaçªo, principalmente em edificaçıes comerciais, devido às necessidades de passagem de instalaçıes. Menu de Estruturas 13PRJManual de Estruturas Característica: Flexibilidade na Arquitetura De um modo geral, a laje nervurada permite, sob o aspecto estrutural, uma flexibilidade maior do layout arquitetônico. JÆ para as Æreas molhadas da edificaçªo, esta flexibilidade diminui, devido a limitaçªo da passagem das tubulaçıes hidrÆulicas. A flexibilidade de layout Ø praticamente impossível, dada a estrutura definida, o vigamentos posicionados e as lajes dimensionadas. Mantidas posiçıes das Æreas molhadas (sanitÆrios, copas, cozinhas), a flexibilidade do layout arquitetônico neste caso Ø quase total. Característica: Acabamento do Forro HÆ necessidade de utilizaçªo de forro neste tipo de estrutura, seja atravØs da aplicaçªo de massa de cimento para regularizar a superfície, ou placas para esconder a tubulaçªo. Se o fundo da lajeestiver bem executado Ø suficiente a aplicaçªo de gesso ou outra textura. Se o fundo da laje estiver bem executado Ø suficiente a aplicaçªo de massa de ou outra textura. Característica: Espessura da laje A espessura mØdia de concreto das lajes nervuradas Ø usualmente baixa. A espessura mØdia de concreto de uma laje nervurada Ø obtida pela divisªo do volume de concreto do conjunto laje + nervura + pilares pela Ærea da laje nervurada. A espessura mØdia em estruturas vigadas para edificaçıes residenciais varia de 11 a 23 cm, para resistŒncias características de concreto de 20 MPa. Essa variaçªo ocorre em virtude do vªo da laje. Panos grandes com um nœmero menor de vigas acarreta uma espessura mØdia maior. A espessura mØdia de concreto de uma estrutura vigada Ø obtida pela divisªo do volume de concreto das lajes + vigas + pilares pela Ærea total da laje. Como nªo podem contar com a inØrcia das vigas, as estruturas com lajes planas apresentam uma espessura mØdia relativamente alta, entre 15 e 26 cm. Essas espessuras sªo necessÆrias para fazer frente às deformaçıes estruturais. Característica: Quantidade de aço A quantidade de aço aplicado em uma estrutura com laje nervurada Ø baixa. PorØm, a taxa de armadura costuma ser alta, pois o volume de concreto utilizado Ø baixo tambØm. Em casos em que nªo se utilizam estribos nas nervuras, a taxa de aço diminui, oscilando entre 40 e 70 Kg/m3. Uma taxa de armadura para uma edificaçªo residencial varia de 60 a 100 Kg/m3. A densidade de aço no encontro entre vigas e pilares, alØm de utilizaçªo de vigas com espessura delgada podem propiciar o aparecimento de bicheiras na concretagem. As taxas de aço para as estruturas em lajes planas variam conforme a utilizaçªo de protensªo. Em lajes sem protençªo, a taxa de armadura varia de 80 a 120 Kg/m3. JÆ a taxa de protensªo Ø de aproximadamente 30 a 40 kg / m3 de volume protendido. A utilizaçªo de telas soldadas agrega grandes benefícios neste sistema estrutural, pois elas possibilitam um maior aproveitamento de sua sessªo œtil em relaçªo a sessªo de cÆlculo. Menu de Estruturas 14PRJ Manual de Estruturas Característica: Protensªo Característica: Mªo-de Obra de Armaçªo Característica: Fôrmas e Cimbramento A utilizaçªo de protensªo em estruturas com lajes nervuradas Ø muito raro. Em obras residenciais, a utilizaçªo de protensªo em estruturas vigadas Ø rara. Quando a finalidade da edificaçªo Ø comercial, trabalhamos com vªos livres maiores, entªo Ø possível encontrarmos vigas protendidas, para vencer grandes vªos sem que a altura das lajes cresça exageradamente. A utilizaçªo de protensªo em lajes planas Ø mais usual. Quando vªos grandes devem ser vencidos, principalmente em edificaçıes comerciais, a protensªo torna-se a saída mais viÆvel para que as espessuras das lajes nªo se tornem muito grandes. Os encontros entre nervuras, o vigamento principal e pilares sªo os locais em que a mªo-de-obra encontra dificuldade de execuçªo. Por outro lado, as armaçıes das nervuras resultam em peças repetitivas e com estruturas leves. Com isso, a prØ-montagem das armaduras fora dos locais de aplicaçªo facilita a execuçªo dos serviços e aumenta a produtividade da equipe. A possibilidade de prØ- montagem de peças como vigas e pilares pode facilitar o trabalho da mªo-de obra de armaçªo. A utilizaçªo de telas soldadas propicia eventuais benefícios que devem ser considerados. A tarefa de armaçªo Ø facilitada principalmente com o uso de telas soldadas. Devemos ter atençªo especial com as armaduras negativas, pois o trânsito de funcionÆrios sobre a laje, podem tornÆ-las positivas. O fundo das lajes Ø usualmente formado por uma superfície plana e as nervuras sªo realizadas por tijolos, blocos de isopor ou qualquer outro elemento leve, como elementos de fibra de vidro reaproveitÆveis (cabaças). A perda de material de fôrma Ø baixa e o reaproveitamento de compensado Ø alto, devido a configuraçªo plana das fôrmas. As fôrmas e o cimbramento sªo mais complexos e exigem um projeto mais elaborado, sendo preciso analisar aspectos como a montagem, desfôrma, reaproveitamento de painØis e reescoramento. As estruturaçıes dos painØis de vigas exigem uma quantidade maior de madeira, tornando-os pesados. O cimbramento requer uma quantidade maior de peças. A durabilidade dos materiais da fôrma estÆ relacionada ao projeto e manuseio da mesma. Devido a quase inexistŒncia de vigas, as fôrmas e cimbramentos em uma estrutura com laje plana sªo extremamente fÆceis de se projetar, executar, montar e desformar. A durabilidade e qualidade das fôrmas serªo altas, desde que observemos os cuidados na desfôrma e sejam utilizados] materiais de boa qualidade. Menu de Estruturas 15PRJManual de Estruturas Nesse tipo de estrutura, a mªo- de-obra de montagem e desmontagem estÆ vinculada à concepçªo do projeto. Os encontros entre vigas em ângulos agudos, vigas e pilares com diferentes configuraçıes e medidas, alØm das caixas de escada e elevadores sªo exemplos que dificultam os trabalhos com as fôrmas para esse sistema estrutural. Característica: Mªo-de-Obra de Fôrma e Cimbramento A dificuldade no lançamento de concreto depende da quantidade, geometria (largura), densidade e posicionamento de armaçªo das vigas. AlØm disso, cuidados com o traço do concreto, velocidade de lançamento, tipo de lançamento, sªo variÆveis que devem ser analisadas previamente. Para essa tipologia, a dificuldade ocorre no posicionamento das fôrmas das nervuras e na desfôrma, principalmente quando nªo utilizamos materiais reaproveitÆveis. O uso de isopor ou outro material inerte gera muita sujeira. Quando trabalhamos com materiais reaproveitÆveis para a execuçªo das nervuras, os serviços sªo facilitados. Nessa tipologia, a mªo-de-obra para montagem e desfôrma Ø bastante facilitada, pois quase nªo temos vigas. Dessa forma, conseguimos atingir altos índices de produtividade de carpintaria, principalmente quando trabalhamos com sistemas de cimbramento metÆlico, em que a fôrma jÆ estÆ acoplada a ele, eliminando a etapa de montagem dos painØis de assoalho. Característica: Concreto O lançamento de concreto Ø dificultado pelo excesso de viga (nervuras) e sua espessura esbelta. AlØm disso, a alta densidade da armaçªo nesta regiªo requer cuidados especiais no lançamento e adensamento do concreto, para evitarmos o aparecimento de bicheiras. Recomenda-se, em alguns casos, a utilizaçªo de concreto mais fluído, eventualmente auto nivelante. Durante a tarefa de concretagem, podem ocorrer danos aos elementos inertes, principalmente se forem tijolos ou isopor, aumentando o consumo de concreto. Esta perda pode atingir, em mØdia, um acrØscimo de consumo da ordem de 10%. O lançamento de concreto Ø facilitado pela ausŒncia de vigas. Para obter ganhos na produtividade, pode-se estudar a possibilidade de utilizaçªo de concreto bombeÆvel ou concreto auto-adensÆvel (eliminando o adensamento). É importante planejar esta atividade com antecedŒncia, pois ela interfere, por exemplo, na concepçªo da fôrma (estanqueidade), cimbramento (resistŒncia à sobrecargas) e dimensionamento de equipe. Menu de Estruturas 16PRJ Manual de Estruturas Característica: Qualidade e Nªo Conformidade Caso os materiais utilizados para a execuçªo das nervuras(tijolos de 8 furos, blocos, isopor e etc.), normalmente nªo sejam padronizados, teremos variaçıes geomØtricas nas lajes nervuradas. Conseqüentemente, teremos dificuldade na execuçªo das fôrmas, armaçªo e locaçªo das passagens de instalaçıes elØtricas e hidrÆulicas, alØm de potencializar o aparecimento de patologias. A quase inexistŒncia de vigas, fôrmas e cimbramento simples, bem como armaçªo mais distribuída sªo fatores que minimizam a ocorrŒncia de nªo conformidades neste tipo de estrutura. Devemos tomar cuidados especiais na desfôrma e reescoramento da estrutura, para evitar o aparecimento de flechas nos vªos das lajes. As bordas externas das lajes, quando nªo estªo enrijecidas por vigas de borda, sªo regiıes com grande possibilidade de aparecimento de deformaçıes. Os problemas de qualidade em uma estrutura vigada podem ser minimizados na elaboraçªo do projeto. Por exemplo, os encontros de vigas e pilares devem ser estudados e compatibilizados, considerando-se a dificuldade de execuçªo no canteiro. Larguras e alturas diferentes nas peças estruturais sªo potenciais geradores de nªo conformidades, jÆ que sempre necessitam de adaptaçıes nas fôrmas. Vigas muito estreitas, com armaçªo densas e concreto de slump inadequado, propiciam o aparecimento de bicheiras e imperfeiçıes de concretagem. Coordenaçªo de projetos A crescente complexidade operacional e gerencial dos empreendimentos, somada à tendŒncia de especializaçªo cada vez maior, tem gerado uma necessidade de aglutinaçªo e organizaçªo de informaçıes. AlØm disso, o aumento dos custos operacionais e da concorrŒncia tŒm forçado as empresas a pensarem de maneira otimizada as atividades no canteiro de obras. TambØm Ø latente que os projetos devem chegar à obra com o maior nœmero de detalhes e especificaçıes possível, evitando que o engenheiro tenha que improvisar por falta de informaçıes tØcnicas e executivas nos projetos. Nos dias de hoje, a forma utilizada para resolver este problema Ø a Coordenaçªo de Projetos. Coordenar significa dispor segundo certa ordem e mØtodo; organizar, arranjar. A coordenaçªo de projetos deve abranger de maneira global e sistŒmica todas as especialidades de uma edificaçªo. Sua principal característica Ø acompanhar o desenvolvimento dos projetos e conduzi-los na direçªo dos interesses do empreendimento e do empreendedor, atravØs de uma atitude pró-ativa. As principais funçıes da coordenaçªo de projetos de um empreendimento sªo: controlar os prazos de elaboraçªo de projetos, alØm dos custos e qualidade dos trabalhos; controle de fluxos e escopo; controle de interfaces; focar as atividades sempre visando a racionalizaçªo e construtibilidade do empreendimento; gerenciar e organizar as informaçıes: arquivos, projetos, croquis, relatórios e atas de reuniıes; compatibilizar os vÆrios projetos do empreendimento e retroalimentar os projetistas com as alteraçıes e especificaçıes tØcnicas; identificar a necessidade da participaçªo de consultores e/ou contrataçªo de projetos complementares. A coordenaçªo de projetos deve ser executada por profissional que tenha conhecimentos em todas as Æreas de projeto e vivŒncia em execuçªo de obras. Por ser uma atividade multidisciplinar, o coordenador deve possuir características de liderança, integraçªo e conseguir transmitir à equipe as orientaçıes necessÆrias. Podemos representar o organograma de uma equipe multidisciplinar de projetos inserindo a figura do coordenador como condutor do processo. Nota nªo hÆ mais espaço, atualmente, para a soluçªo quebra-galho ou gambiarra que sempre fizeram o cotidiano da construçªo civil. Coordenaçªo 17PRJManual de Estruturas O projeto arquitetônico Ø o primeiro projeto do empreendimento. Nele estªo contidas as idealizaçıes do produto e deverªo constar suas principais especificaçıes de desempenho. Se considerarmos que os demais sªo projetos complementares a este, o projeto de estruturas Ø um dos mais importantes, nªo apenas devido à ordem cronológica, mas tambØm por detalhar o um subsistema com o maior caminho crítico e custo, e por influenciar as demais atividades do empreendimento. No processo de desenvolvimento dos projetos, elaboramos os anteprojetos dos diversos subsistemas, priorizando os arquitetônico e estrutural. Depois de avaliados cada um deles separadamente e compatibilizados entre si, resolvendo as interferŒncias, entªo eles poderªo ser detalhados - projetos executivos. Neste contexto, o papel do coordenador de projetos Ø fundamental e a comunicaçªo entre as partes contidas no organograma acima deve ser precisa, rÆpida e ordenada. Com o intuito de melhorar essa comunicaçªo, algumas empresas utilizam sistemas de gerenciamento atravØs da Internet, em que cada empreendimento recebe um endereço próprio, disponibilizando para os diversos projetistas todas as informaçıes do andamento dos projetos, suas revisıes, croquis, atas de reuniªo e etc. Compatibilizaçªo de projetos A compatibilizaçªo de projetos Ø uma forma corretiva de combinar os diversos projetos, evitando as interferŒncias e incompatibilidades. Ela permite a integraçªo das soluçıes adotadas para os diversos subsistemas. A compatibilizaçªo dos projetos de um edifício tem por funçªo principal a integraçªo das soluçıes adotadas nos projetos de arquitetura, estrutura, instalaçıes prediais, vedaçıes, esquadrias, impermeabilizaçªo, contrapiso e etc., assim como, nas especificaçıes tØcnicas para a execuçªo de cada subsistema. A seguir, exemplificamos alguns itens a serem compatibilizados dentre os diversos subsistemas de projetos: Nota A maior parte das patologias e problemas encontrados nas obras nasce da falta de soluçıes adequadas e de compatibilizaçªo entre os projetos. Compatibilizaçªo 18PRJ Manual de Estruturas Estrutura x Estrutura Ao se desenvolver o projeto de estruturas, devemos observar alguns aspectos das peças estruturais. Pilares executar os pilares evitando dentes ou requadros com as vigas, mantendo as espessuras iguais executar pilares com dimensıes constantes ao longo dos andares, procurando modificar as fôrmas na passagem do subsolo para o tØrreo. Se utilizarmos concreto de alto desempenho, esta recomendaçªo pode nªo ser vÆlida; devemos fazer uma anÆlise de valor entre o excedente de concreto gasto para manter a seçªo do pilar constante e o custo da modificaçªo das fôrmas; evitar formas de difícil execuçªo na obra, privilegiando formatos retangulares e quadradas. Vigas evitar a utilizaçªo de vigas invertidas, principalmente junto aos pilares, pois dificultam a execuçªo de gastalhos e atrapalham o ciclo de concretagem; manter uniforme as alturas das vigas de um mesmo pavimento; evitar a execuçªo de encontro de vigas em ângulos agudos, pois complicam tanto a montagem das fôrmas como a desforma; Lajes evitar panos de lajes com diversas espessuras dentro de um mesmo pavimento; manter as cotas de fundo de laje no mesmo pano; compatibilizar espessuras com as armaduras embutidas na mesma - malha positiva, malha negativa, cobrimentos, reforços etc.; verificar as deformaçıes previstas para os panos de laje muito extensos, sobretudo nas regiıes que nªo contarªo com camada de regularizaçªo de piso; evitar a execuçªo de panos de laje formando ângulos agudos, pois dificultam a desfôrma; Compatibilizaçªo 19PRJManual de Estruturas Estrutura x Alvenaria Na compatibilizaçªo entre os projetos estrutural e o de alvenaria devem ser observados os seguintes itens: Pilares compatibilizar a largura dos pilares com as alvenarias, evitando dentes no acabamento; no caso de pilares inclinados ou chanfrados, executar os chanfros perpendiculares às alvenarias; o encontro da alvenaria e a estrutura deve ser de topo; Vigas projetaras vigas evitando dentes e requadros com as alvenarias, tornando as espessuras compatíveis; procurar modular as alturas de vigas de acordo com o projeto de alvenaria e de caixilharia, tornando, sempre que possível, a quantidade de fiadas de blocos um nœmero inteiro; Estrutura x Instalaçıes Compatibilizar o projeto de instalaçıes (elØtrica, hidrÆulica, ar condicionado, exaustªo, sprinklers, automaçªo e etc.) com o projeto estrutural Ø vantajoso, evitando retrabalhos. Vigas compatibilizar os furos previstos nos diversos projetos, locando-os e marcando-os com exatidªo no projeto estrutural; verificar se estes furos nªo interferem nas armaduras ou estªo com dimensıes compatíveis com a altura da viga; verificar as espessuras de eletrodutos passantes nas vigas atØ o limite imposto pelo calculista; locar e verificar se os pontos de luz no teto nªo coincidem com posiçıes de vigas; locar e verificar se as prumadas hidrÆulicas nªo coincidem com posiçıes de vigas. Lajes prever na fôrma, assim que o projeto de instalaçıes definir, a locaçªo exata das passagens de prumadas e shafts; verificar se na espessura projetada da laje cabem as tubulaçıes embutidas e as armaçıes positiva e negativa; verificar as dimensıes dos sulcos criados para passagens de tubulaçªo de gÆs com a espessura da laje, armaçıes e vigas; verificar todos os rebaixos criados nas lajes considerando as tubulaçıes embutidas; Blocos de transiçªo verificar as interferŒncias dos mesmos com as saídas e esgoto e locaçªo das prumadas; Compatibilizaçªo 20PRJ Manual de Estruturas Estrutura x Acabamentos Os aspectos ligados ao acabamento da obra devem ser observados desde o projeto de estrutura. Pilares compatibilizar a locaçªo de pilares com a Arquitetura; compatibilizar a locaçªo dos pilares com as vagas de garagem; Vigas atentar para o tipo de revestimentos a serem utilizados nas paredes e a necessidade de espessuras diferenciadas para as vigas e a alvenaria; verificar as alturas dos peitoris e dimensıes dos caixilhos para evitar a execuçªo de vergas sobre os mesmos; verificar o tipo, material e dimensıes das portas para evitar que as vigas impeçam a instalaçªo posterior das mesmas, evitando cortes e fragilizaçªo das folhas ou a execuçªo de portas sob encomenda; verificar o detalhe de arremate dos forros nas varandas, compatibilizando as alturas das vigas com os caixilhos e forros; compatibilizar a posiçªo e altura das vigas com as passagens das rampas de garagem e escadas; atentar para a previsªo de rebaixos em vigas quando houver: - mudança de níveis na Arquitetura (terraços, tØrreo interno e externo, jardineiras, escadas e etc.); - chumbamento de contra-marco de porta se nªo houver contrapiso na laje; - atentar para rebaixo na face das vigas invertidas nas regiıes onde haverÆ impermeabilizaçªo; sendo necessÆrio encobrir as vigas, compatibilizar a altura das mesmas com as cotas de forros; atentar para a regiªo de arremate do forro nas bordas; Lajes compatibilizar níveis da estrutura com espessuras previstas para os revestimentos de piso; compatibilizar rebaixos com as cotas previstas para o piso acabado e desníveis; compatibilizar rebaixos com a impermeabilizaçªo; Estrutura x Elevadores para a caixa de elevadores, compatibilizar os pilares que suportam as corrida dos elevadores com as dimensıes e folgas necessÆrias para a obra e instalaçªo do mesmo; criar condiçıes favorÆveis à desforma, principalmente nos pilares que formam a caixa de corrida do elevador, se esta tiver formato em C; verificar sua real necessidade. Compatibilizaçªo 21PRJManual de Estruturas Contrataçªo do profissinal / escritório Interface projetista contratante Inicialmente, Ø interessante estabelecer e identificar as figuras que intervŒm em todo o processo de projeto. responsÆvel pela geraçªo do produto; atua na formalizaçªo do produto; viabiliza a fabricaçªo do produto; assume a utilizaçªo do produto. Posicionando o empreendedor, o construtor e o usuÆrio como clientes do projeto, o projetista deve levar em consideraçªo suas necessidades, para melhor satisfazŒ-los. Esse Ø, normalmente, um ponto nevrÆlgico, em que muitas das críticas sªo depositadas e muitos problemas sªo originados. A forma como os agentes interagem Ø muito importante para a viabilizaçªo de projetos mais adequados e em conformidade com as suas necessidades. empreendedor projetista construtor usuÆrio Contrataçªo AtØ os anos 60, as empresas mantinham em seus quadros uma equipe de projetos. A partir daí, houve uma alteraçªo na filosofia de contrataçªo, em que passaram a contratar projetos, ao invØs de profissionais. Os passos mais comuns no processo de contrataçªo de projetos sªo: Seleçªo inicial das empresas/profissionais; Elaboraçªo de cartas-convite; PrØ seleçªo, que Ø realizada considerando a experiŒncia do profissional, situaçªo econômico-financeira e legal, quadro tØcnico e comprometimento com outros trabalhos e clientes; Seleçªo final. Vale lembrar que as propostas tØcnicas devem ser analisadas quanto a: Viabilidade tØcnica da proposiçªo; Capacidade tØcnica dos profissionais envolvidos; Quantidade de documentos a serem emitidos; Recursos unitÆrios por documento emitido; Acompanhamento tØcnico durante todo o ciclo do empreendimento; Preço da proposta (ver nota); Preço da hora trabalhada; Forma e condiçıes de pagamento; Outros elementos de interesse do contratante. Apesar de tudo isso, muitas construtoras nªo realizam concorrŒncia em funçªo de parcerias jÆ existentes com escritórios de cÆlculo. É muito comum encontrarmos construtoras que trabalham ao lado de vÆrios escritórios, pulverizando a contrataçªo, para nªo sobrecarregar apenas um escritório. E isso irÆ depender do tipo, tamanho e complexidade do empreendimento. Notas Na prÆtica, verifica-se que os escritórios estabelecem seus preços em funçªo do seu prestígio, da Ærea construída, da complexidade do projeto, do grau de repetitividade, do nœmero de simulaçıes, da existŒncia de protensªo, entre outros. Normalmente o custo de um projeto estrutural representa entre 1% e 3% do valor da obra, mas pode influenciar sobremaneira nos resultados do empreendimento, nos custos de operaçªo e manutençªo. Dica Uma boa maneira de ajudar a pesar os itens de interesse de quem contrata, Ø estabelecer uma pontuaçªo a cada um, e dar maior atençªo à empresa/ profissional que acumular a maior soma. Contrataçªo 22PRJ Manual de Estruturas Indicadores de qualidade do projeto Diante das variÆveis de soluçıes de projetos, do nœmero de escritórios de cÆlculo e ainda da influŒncia de que cada decisªo tem sobre os prazos, custos e interferŒncias, mostra-se necessÆria a adoçªo de indicadores para estabelecer comparativos e subsidiar as decisıes quanto às diversas opçıes. Algumas construtoras nªo utilizam qualquer indicador, alegando as seguintes justificativas: restriçªo da criatividade do projeto arquitetônico; poucas obras com características semelhantes para poder se estabelecer padrıes comparativos; nªo reconhecimento da importância de indicadores; desconhecimento da existŒncia dos mesmos. Em contrapartida, atualmente muitas outras construtoras estªo aperfeiçoando esses indicadores, conscientes do impacto que qualquer decisªo desse nível tem no resultado do empreendimento. Avaliaçªo do produto projeto Sob o ponto de vista do projeto estrutural, pode-se dividir os indicadores entre quantitativos e qualitativos, sob a ótica de custos, prazos, qualidade e influŒncia sobre os demais subsistemas. A tabela abaixo destaca alguns pontos relevantes. Indicadores Quantitativos Indicadores Qualitativos Facilidade de compatibilizaçªo com outros projetos Grau de detalhamento Relaçªo m2de fôrma/m2 de Ærea construída Relaçªo m2 de fôrma/m3 de concreto Relaçªo m3 de concreto/m2 de Ærea construída Relaçªo Kg de aço/m3 de concreto Relaçªo Kg de aço/m2 de Ærea construída Nœmero de repetiçıes dos elementos estruturais Mediana das Æreas das seçıes dos pilares Mediana dos comprimentos das vigas Correta aplicaçªo das normas tØcnicas Potencial de racionalizaçªo da produçªo Clareza nas informaçıes Padronizaçªo e uniformizaçªo Coordenaçªo modular Contrataçªo
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