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PROJETO ARQUITETÔNICO E PROJETO ESTRUTURAL 2 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO – PROJETO ARQUITETÔNICO ........................................................................ 5 2 O PROJETO ARQUITETÔNICO: CONCEITUAÇÃO E OBJETIVOS .............................................. 6 2.1 ETAPAS DO PROJETO ARQUITETÔNICO ........................................................................................... 7 2.1.1 Elementos Básicos de um Projeto Arquitetônico ............................................................ 8 2.1.2 Estudo Preliminar ........................................................................................................... 9 2.1.3 Anteprojeto .................................................................................................................... 9 2.1.4 Projeto Legal ................................................................................................................ 10 2.1.5 Projeto Executivo .......................................................................................................... 11 2.2 PROJETOS COMPLEMENTARES .................................................................................................... 13 2.3 PLANEJAMENTO ....................................................................................................................... 14 3 VIABILIDADE DO PROJETO ARQUITETÔNICO: NORMAS E LEGISLAÇÕES ESPECÍFICAS ........ 15 3.1 NORMAS TÉCNICAS DE REPRESENTAÇÃO PARA DESENHO TÉCNICO DE EDIFICAÇÕES ............................. 15 3.2 ESTATUTO DAS CIDADES ............................................................................................................ 16 3.3 PLANO DIRETOR DE DESENVOLVIMENTO URBANO – PDDU ............................................................ 17 3.4 LEI DE ORDENAMENTO DO USO E DA OCUPAÇÃO DO SOLO – LOUOS .............................................. 18 3.4.1 Código de Obras e Edificações ..................................................................................... 18 4 PARÂMETROS DO CONFORTO AMBIENTAL ...................................................................... 20 4.1 CONFORTO TÉRMICO ................................................................................................................ 20 4.2 CONFORTO ACÚSTICO ............................................................................................................... 21 4.3 CONFORTO LUMINOSO ............................................................................................................. 23 5 CONSTRUÇÃO SUSTENTÁVEL ........................................................................................... 24 5.1 PRINCÍPIOS DA CONSTRUÇÃO SUSTENTÁVEL ................................................................................. 24 5.2 EFICIÊNCIA ENERGÉTICA ............................................................................................................ 25 6 INTRODUÇÃO – PROJETO ESTRUTURAL ............................................................................ 27 7 CONCRETO ....................................................................................................................... 28 7.1 DEFINIÇÃO .............................................................................................................................. 28 7.2 TIPOS ..................................................................................................................................... 28 7.3 CARACTERÍSTICAS ..................................................................................................................... 30 8 AÇO ................................................................................................................................. 32 8.1 DEFINIÇÃO .............................................................................................................................. 32 8.2 TIPOS ..................................................................................................................................... 32 8.3 NORMALIZAÇÕES PARA BARRAS E ELEMENTOS ............................................................................... 33 8.4 SUPERESTRUTURA .................................................................................................................... 33 8.5 NFRAESTRUTURAI ..................................................................................................................... 34 9 ESTRUTURA DE CONCRETO ARMADO ............................................................................... 35 9.1 DEFINIÇÃO .............................................................................................................................. 35 9.2 CARACTERÍSTICAS ..................................................................................................................... 35 10 DESENHO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO ...................................................... 36 10.1 FÔRMAS ............................................................................................................................... 36 10.3 ESCORAMENTOS .................................................................................................................... 37 10.4 DETALHES ............................................................................................................................. 37 3 11 DEFINIÇÃO DE GEOMETRIA DE ESCADAS: PISO, ESPELHO, REVESTIMENTOS, APOIOS. .... 42 12 RAMPAS ........................................................................................................................ 45 12.1 INCLINAÇÃO .......................................................................................................................... 45 12.2 REVESTIMENTOS .................................................................................................................... 45 12.3 APOIOS ................................................................................................................................ 46 13 ARMAÇÕES .................................................................................................................... 47 13.1 DEFINIÇÃO ............................................................................................................................ 47 13.2 TIPOS ................................................................................................................................... 47 13.3 NOMENCLATURA ................................................................................................................... 47 13.4 CRITÉRIOS DE APLICAÇÃO .........................................................................................................48 13.5 DETALHES DE ELEMENTOS ESTRUTURAIS ..................................................................................... 48 13.6 SIMBOLOGIA ......................................................................................................................... 49 14 FUNDAMENTOS DE AÇO E MADEIRA .............................................................................. 50 14.1 CARACTERÍSTICAS ................................................................................................................... 50 14.2 PROPRIEDADES MECÂNICAS ..................................................................................................... 52 15 ESTRUTURAS ................................................................................................................. 53 15.1 TIPOS ................................................................................................................................... 53 15.2 APLICAÇÃO ........................................................................................................................... 53 15.3 PEÇAS ESTRUTURAIS ............................................................................................................... 53 15.4 ESFORÇOS ATUANTES .............................................................................................................. 54 15.5 DETALHES CONSTRUTIVOS ....................................................................................................... 54 16 ALVENARIA ESTRUTURAL ............................................................................................... 55 16.1 REPRESENTAÇÃO .................................................................................................................... 55 16.2. DETALHAMENTO DE ARMADURAS ............................................................................................ 56 17 FUNDAMENTOS DE ISOSTÁTICA ..................................................................................... 57 18 TIPOS DE ESTRUTURAS ISOSTÁTICAS ............................................................................. 58 19 TIPOS DE APOIOS ........................................................................................................... 59 20 TIPOS DE CARREGAMENTO ............................................................................................ 60 21 CÁLCULO DE REAÇÕES DE APOIO ................................................................................... 61 22 ESFORÇOS INTERNOS: FORÇA NORMAL, FORÇA CORTANTE, MOMENTO FLETOR E MOMENTO TORÇOR. .............................................................................................................. 64 23 TRAÇADO E ANÁLISE DOS DIAGRAMAS DE ESFORÇOS: NORMAL, CORTANTE E FLETOR .. 65 24 ANÁLISE DOS DIAGRAMAS DE ESFORÇOS ...................................................................... 66 25 NOÇÃO DE TENSÃO E DEFORMAÇÃO ............................................................................. 67 26 TÉCNICAS DE LANÇAMENTO DE ESTRUTURA .................................................................. 68 27 APLICATIVOS COMPUTACIONAIS PARA PROJETOS ESTRUTURAIS ................................... 69 28 NORMAS E LEGISLAÇÃO APLICÁVEIS .............................................................................. 70 29 RECAPITULANDO ........................................................................................................... 71 30 REFERÊNCIAS ................................................................................................................. 72 4 Prefácio Olá, professor(a)! Este livro tem por objetivo auxiliá-lo (a) nas suas explicações, em sala de aula, sobre os conteúdos programáticos da Unidade Curricular Projeto Arquitetônico e Projeto Estrutural. Trabalharemos aqui, de forma sucinta, os assuntos referentes ao Projeto Estrutural, os aspectos relacionados às estruturas de concreto, aço e madeira, além da alvenaria estrutural, em termos de seus elementos constituintes, propriedades e características, aplicações, funções, simbologia, estruturas isostáticas, tensão x deformação, momento fletor, força cortante, momento torçor, esforços atuantes, tipos de apoio, cálculo de reações, diagramas de esforços e processos construtivos. Já nos assuntos referentes ao Projeto Arquitetônico, veremos os aspectos relacionados à sua conceituação e objetivo, suas etapas constituintes de um projeto arquitetônico e sobre o seu planejamento, viabilidade técnica e legal, bem como os parâmetros do conforto ambiental e princípios da construção sustentável. Este material deverá atuar como uma preparação prévia ao docente que pleiteia lecionar estas unidades curriculares, funcionando, pois, como um norteador do processo de aprendizagem de seus alunos. Nas páginas seguintes, de forma didática, elucidaremos os quesitos citados acima no intuito de facilitar o seu trabalho. 5 1 INTRODUÇÃO – PROJETO ARQUITETÔNICO Neste livro, vamos falar sobre questões relativas ao Projeto Arquitetônico de Edificações, que vão desde a sua elaboração à viabilidade da sua execução. Dentro deste âmbito, elucidaremos o processo de concepção, seus fundamentos e objetivos, assim como as etapas de elaboração quais as exigências, relativas aos documentos de referência sejam eles gráficos ou escritos, além da questão da aprovação do projeto e sua viabilidade técnico-legal. Abordaremos a questão da viabilidade Técnico-legal do Projeto Arquitetônico, citando algumas das principais normas e legislações específicas, as quais os profissionais habilitados devem atender para que o projeto seja aprovado, culminando em sua execução. Parâmetros do Conforto Ambiental da Edificação e aspectos da Arquitetura Sustentável também serão abordados neste livro pela grande importância que ambos os assuntos possuem no desenvolvimento de um projeto arquitetônico nos dias atuais. 6 2 O PROJETO ARQUITETÔNICO: CONCEITUAÇÃO E OBJETIVOS A palavra Projeto nomeia um objetivo a ser alcançado e, para este feito, é necessária a realização de diversas ações que, progressivamente, culminam na concretização desta meta. No caso do nosso assunto Projeto Arquitetônico, o objetivo a ser alcançado é a sua execução, ou seja, a construção do que está elaborado em projeto, resultando na Edificação propriamente dita. Para isto, temos um caminho a percorrer, o projeto arquitetônico precisa ser aprovado pelas autoridades competentes, o que significa que o mesmo deve atender às normas regulamentadoras e leis aplicáveis estabelecidas, seja no âmbito municipal, estadual ou federal. A razão da existência do Projeto Arquitetônico é o desejo de que um espaço vazio ou já construído sofra intervenções para que possa abrigar novas funções ou para que haja melhoramento em sua funcionalidade e estética, ou seja, o Projeto Arquitetônico determina e representa graficamente a configuração dos espaços em uma edificação, quanto a seu apelo funcional,estético e técnico, assim como determina os elementos da edificação a exemplo dos componentes e materiais construtivos. Figura. 01 : Projeto Arquitetônico Fonte: SENAI, 2013. Para compor o Projeto Arquitetônico, os profissionais habilitados referenciam-se nos desejos dos clientes e futuros usuários, de suas exigências e necessidades para determinado espaço, cabendo-lhe conceber o projeto para melhor atendê-los, levando em consideração as normas e legislações específicas, objetivando a aprovação do projeto nos trâmites legais. O Programa de Necessidades irá definir o objetivo do projeto, cujas principais decisões serão relativas: 7 • À função; • À estética; • Ao dimensionamento; • Ao padrão de qualidade; • À viabilidade econômica, social, cultural e ambiental; A concepção do Projeto Arquitetônico é dividida em etapas em que cada uma exige que sejam produzidas informações técnicas e documentos técnicos referentes às mesmas. 2.1 Etapas do Projeto Arquitetônico O Projeto é composto por um programa no qual são sistematizadas as necessidades funcionais e sociais, estudos são feitos com o objetivo de melhor satisfazê-las. Devemos saber que o Projeto Arquitetônico, para chegar ao seu “produto final”, deve atender a premissa de ser viável tanto tecnicamente quanto legalmente, para isso, ele passa por diversas fases de elaboração como podemos ver abaixo. Figura. 02 : Etapas do Projeto Arquitetônico Fonte: SENAI,2012. A NBR 13532- Elaboração de Projetos de Edificações- Arquitetura afirma que as informações técnicas produzidas em quaisquer das etapas de elaboração do projeto de arquitetura devem ser apresentadas mediante documentos técnicos em conformidade com os padrões estabelecidos nas normas pertinentes, podendo ser: 8 a) desenhos; b) textos (memoriais, relatórios, relações e listagens); c) planilhas e tabelas; d) fluxogramas e cronogramas; e) fotografias; f) maquetes; g) outros meios de representação. 2.1.1 Elementos Básicos de um Projeto Arquitetônico Cada etapa exigirá diferentes níveis de detalhamento quanto à produção de informações técnicas necessárias ao correto entendimento do projeto. Estas informações técnicas serão apresentadas através de documentos técnicos. Segundo a NBR 6492/1994 - Representação de Projetos de Arquitetura- os elementos básicos de um projeto constituem-se em: a) peças gráficas b) peças escritas PEÇAS GRÁFICAS: • Plantas: - planta de situação; - planta de locação (ou implantação); - planta de edificação; • Corte; • Fachada; • Elevações; • Detalhes ou ampliações; PEÇAS ESCRITAS: • Programa de necessidades; • Memorial justificativo; • Discriminação técnica; • Especificação; • Lista de materiais; • Orçamento. 9 Vamos ver, abaixo, resumidamente, a definição de cada etapa e os documentos técnicos referentes às mesmas, baseando-se na NBR 13532- Elaboração de Projetos de Edificações- Arquitetura. 2.1.2 Estudo Preliminar O Estudo Preliminar é a etapa inicial da concepção do projeto arquitetônico, em que serão determinadas as Diretrizes de Projeto para que o mesmo possa ser desenvolvido mediante viabilidade técnico-legal das normas e legislações aplicáveis. Para isso, nesta etapa, será angariado o levantamento de dados relativos à viabilidade técnico-legal do projeto, a exemplo dos dados ambientais, topográficos, cadastral, os quais serão analisados para que suas definições sejam alinhadas ao Programa de Necessidade do Projeto, estabelecendo parâmetros que servirão de base para elaboração da Proposta Inicial da Solução Arquitetônica, assim como para a passagem para a próxima etapa, o anteprojeto. ESTUDO PRELIMINAR INFORMAÇÕES DE REFERÊNCIAS DOCUMENTOS A APRESENTAR DOCUMENTOS FACULTATIVOS INFORMAÇÕES PRESENTES ESCALA NORMAS TÉCNICAS Programas de necessidade de arquitetura; Levantamento topográfico e cadastral; Levantamento de dados para arquitetura; Estudo de viabilidade; Outras informações. Esquemas Gráficos; Diagramas; Relatórios técnicos; Outros meios de representação; Desenhos e textos exigidos em leis. - Metodologia empregada; Soluções alternativas para a viabilidade do projeto, tanto física quanto jurídica; Conclusões, comentários, recomendações. - NBR 6492/1994 NBR 13532/1995 Tabela 01: Estudo Preliminar Fonte: SENAI, 2012. 2.1.3 Anteprojeto Também chamado de Projeto de Pré-execução, o Anteprojeto é a etapa em que são feitas as alterações solicitadas pelo cliente e melhor avaliadas pelo Arquiteto em relação ao Estudo Preliminar, portanto esta é etapa de aprovação final do cliente, para que se dê entrada ao Projeto Legal. Os elementos da edificação e seus componentes 10 construtivos são definidos, assim como os custos e prazos para a execução do projeto também deverão ser apresentados nesta etapa. ANTEPROJETO INFORMAÇÕES DE REFERÊNCIAS DOCUMENTOS A APRESENTAR DOCUMENTOS FACULTATIVOS INFORMAÇÕES PRESENTES ESCALA NORMAS TÉCNICAS Estudo preliminar de arquitetura; Estudos preliminares produzidos por outras atividades técnicas; Levantamento topográfico e cadastral; Outras informações. Situação; Plantas dos pavimentos; Cortes; Fachadas; Memorial justificativo, abrangendo aspectos construtivos; Discriminação técnica; Documentos para aprovação em órgãos públicos; Lista preliminar de materiais. Maquete Estimativa de Custo; Quadro geral de acabamento. Metodologia empregada; Soluções alternativas para a viabilidade do projeto, tanto física quanto jurídica; Conclusões, comentários, recomendações. Igual ou superior a 1/100/ NBR 6492/1994 NBR 13531/1995 NBR 13532/1995 Tabela 02 : Anteprojeto Fonte: SENAI, 2012. 2.1.4 Projeto Legal Também chamado de Projeto de Prefeitura, é a etapa em que o projeto deve estar de acordo com as exigências das normas de apresentação e representação gráfica vigentes, assim como da legislação específica para que possamos dar entrada na Prefeitura ou órgão responsável para obtenção do alvará ou das licenças necessárias para a construção da edificação, além da aprovação do Corpo de Bombeiros. 11 PROJETO LEGAL INFORMAÇÕES DE REFERÊNCIAS DOCUMENTOS A APRESENTAR DOCUMENTOS FACULTATIVOS INFORMAÇÕES PRESENTES ESCALA NORMAS TÉCNICAS Anteprojeto de arquitetura; Anteprojetos produzidos por outras atividades técnicas; Levantamento topográfico e cadastral; Legislação municipal, estadual e federal pertinente (leis, decretos, portarias e normas); Normas Técnicas. Desenhos e textos definidos pelas normas e legislação vigente de cada município - Desenhos e textos exigidos em leis, decretos, portarias ou normas e relativos aos diversos órgãos públicos ou companhias concessionárias de serviços nos quais o projeto legal deva ser submetido para análise e aprovação. Será determinada de acordo com o porte do programa. NBR 13531/1995 NBR 13532/1995 Tabela 03: Projeto Legal Fonte: SENAI, 2012. 2.1.5 Projeto Executivo Após aprovação do projeto pelos órgãos competentes vem a etapa doProjeto Executivo, cuja principal característica é o detalhamento do projeto, no qual estarão presentes as informações técnicas da edificação e das partes constituintes da mesma. O projeto, nesta etapa, deverá estar representado com o maior número possível de informações para que seja executado sem maiores dúvidas. 12 PROJETO EXECUTIVO INFORMAÇÕES DE REFERÊNCIAS DOCUMENTOS A APRESENTAR DOCUMENTOS FACULTATIVOS INFORMAÇÕES PRESENTES ESCALA NORMAS TÉCNICAS Anteprojeto ou projeto básico de arquitetura; Anteprojetos ou projetos básicos produzidos por outras atividades técnicas; Outras informações. Desenhos: - planta geral de implantação; - planta de terraplenagem; - cortes de terraplenagem; - plantas das coberturas; - cortes (longitudinais e transversais); - elevações (frontais, posteriores e laterais), plantas, cortes e elevações de ambientes especiais (banheiros, cozinhas, lavatórios, oficinas e lavanderias); - detalhes (plantas, cortes, elevações e perspectivas) de elementos da edificação e de seus componentes construtivos (portas, janelas, bancadas, grades, forros, beirais, parapeitos, pisos, revestimentos e seus encontros, impermeabiliza- ções e proteções). -Perspectivas (opcionais) (interiores ou exteriores, parciais ou gerais); -maquetes (opcionais) (interior e exterior); - fotografias, diapositivos, microfilmes e montagens (opcionais); - recursos audiovisuais (opcionais) (filmes, fitas de vídeo e disquetes). Detalhamentos e Especificações técnicas Será determinada de acordo com o porte do programa e nível de detalhamento NBR 6492/1994 NBR 13531/1995 NBR 13532/1995 Tabela 04: Projeto Executivo Fonte: SENAI, 2012. O Projeto Arquitetônico determina a configuração espacial da edificação, sua orientação em relação à incidência solar e direção predominante dos ventos; os materiais 13 construtivos a serem utilizados e uma série de outros quesitos, porém, para a eficiente funcionalidade do edifício e atendimento à necessidade de seus usuários, é necessária a complementação de outros serviços, cuja incumbência refere-se aos Projetos Complementares. 2.2 Projetos Complementares Como o próprio nome diz, os Projetos Complementares complementam o Projeto Arquitetônico, ofertando-lhe serviços a favor do pleno funcionamento da edificação. Os mais comuns são os de estrutura, elétrica, hidráulica, conforto térmico e acústico, luminotécnica e paisagismo. Figura 3: Projetos Complementares Fonte: SENAI, 2013. É importante lembrarmos que os Projetos Complementares, geralmente, desdobram-se em diversos outros, os quais serão determinados a partir da necessidade referenciada no Projeto Arquitetônico, como podemos ver abaixo: • Projeto de Elétrica: Telefonia, Dados, Voz, Aterramento, Proteção contra raios, Automação etc. • Projeto de Hidráulica: Reuso de água, Redes de hidrantes, Sprinkler, Água quente, Energia Solar para aquecimento de água etc. • Projeto Estrutural: Reforço estrutural, Estrutura mista, Estrutura metálica etc. Para a perfeita funcionalidade do edifício, e para evitar gastos adicionais com a reparação de erros de projeto e demais possíveis consequências, é indispensável que todos esses projetos complementares estejam compatibilizados com o projeto arquitetônico, e que todos os profissionais envolvidos mantenham um bom relacionamento para que possam tomar as melhores decisões em conjunto, havendo, assim, harmonia entre os projetos. 14 Sabe-se que a concepção do Projeto é um tanto complexa e precisa de controle e planejamento para que as informações estejam alinhadas em todas e sucessivas etapas. 2.3 Planejamento Vamos observar que, no processo de desenvolvimento de um projeto, desde a sua concepção à execução, o Planejamento de como será feita cada etapa assume papel de grande importância. O Planejamento deverá abordar a etapa de concepção do projeto, bem como da sua execução, e são levadas em conta três principais questões: tempo, custo e qualidade. Exatamente por isso que o projeto arquitetônico é dividido em etapas, onde cada uma contém tarefas específicas a serem realizadas para que, sucessivamente, sejam realizadas tarefas de outras etapas que, por fim, complementem-se resultando num projeto bem planejado e de grande eficiência até a sua completa execução. Falamos acima, de maneira geral, da viabilidade técnica de um projeto. Agora vamos falar da viabilidade legal. 15 3 VIABILIDADE DO PROJETO ARQUITETÔNICO: NORMAS E LEGISLAÇÕES ESPECÍFICAS Vamos abordar as principais normas e legislações específicas que regem o projeto e a execução de obras, bem como o desenvolvimento urbano. 3.1 Normas Técnicas de Representação para Desenho Técnico de Edificações Na etapa de concepção do projeto, em sua representação gráfica, há normas que regem esta atividade, incluindo o projeto dentro da linguagem padrão do desenho técnico de edificações. Estas normas são as chamadas Normas Brasileiras, aprovadas pela ABNT- Associação Brasileira de Normas Técnicas. Há centenas de Normas que contemplam o universo da Construção Civil, em seus mais diversos assuntos. Figura 04: Norma Brasileira Fonte: ABNT, 2013. A Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT é o órgão responsável pela normalização técnica do Brasil. A representação gráfica também pode ser inserida dentro da linguagem já que a ABNT segue normas de importantes entidades internacionais tais como ISO (International Organization for Standardization), IEC (International Eletrotechnical Comission), e de entidades de normalização regional, como COPANT (Comissão Pan-americana de Normas Técnicas) e a AMN (Associação Mercosul de Normalização). As normas que mais utilizaremos para Projeto Arquitetônico e Representação Gráfica seguem abaixo. 16 NBR 13531/1995: Elaboração de projetos de edificações - Atividades Técnicas NBR 13532/1995: Elaboração de projetos de edificações - Arquitetura NBR 6492/1994: Representação de projetos de arquitetura NBR 9050/2004: Acessibilidade a edificações, mobiliário, espaços e equipamentos urbanos Tabela 05: Tabela Normas Fonte: SENAI, 2012. 3.2 Estatuto das Cidades Devido ao constante e desordenado crescimento das cidades e centros urbanos, tornou-se indispensável a formulação de um instrumento que regulamenta, ordena e controla o uso do solo dessas cidades, além de se tornar um elemento facilitador e ordenatório à aplicação da Política Urbana. Surge, assim, o Estatuto da Cidade. Figura 05 – Estatuto da Cidade Fonte: SENAI, 2013. O Estatuto da Cidade é a Lei Federal 10.257/2001, cuja aplicação é de responsabilidade do Município. “Para todos os efeitos, esta Lei, denominada Estatuto da Cidade, estabelece normas de ordem pública e interesse social que regulam o uso da propriedade urbana em prol do bem coletivo, da segurança e do bem-estar dos cidadãos, bem como do equilíbrio ambiental.” Cartilha do Estatuto da Cidade. 17 A principal função do Estatuto da Cidade é estabelecer, em termos práticos, a correta aplicação da Política Urbana, cujas diretrizes serão cumpridas através do Plano Diretor instituído em cada município. 3.3 Plano Diretor de Desenvolvimento Urbano – PDDU “A Constituição Federal determina que o instrumento básicoda política de desenvolvimento e expansão urbana é o Plano Diretor.” (p.18, Estatuto da Cidade) O Plano Diretor é uma lei municipal e deverá ser o principal instrumento da política urbana, atuando através de diretrizes que ordenam o desenvolvimento urbano. O Plano Diretor, como o próprio nome diz ,direciona, alinha aos propósitos de acordos estabelecidos dentro do viés da Política Urbana possíveis intervenções tanto de agentes públicos quanto privados, no âmbito do desenvolvimento urbano municipal. O plano de ação do Plano Diretor, resumidamente, configura-se da seguinte forma: a cidade como um todo é dividida em zonas destinadas a implantação de usos diferenciados onde são estabelecidos parâmetros para os diferentes graus de ocupação do solo, culminando no correto, controlado e ordenado crescimento urbano, assim como a proteção de áreas de reservas ambientais. São exemplos de zonas: zona de uso predominantemente residencial, zona de uso misto, zona de uso predominantemente industrial, zona de uso especial etc. Figura 06- Zoneamento Campina Grande Fonte: SENAI, 2013. 18 Estas disposições são estabelecidas por cada Município e legitimadas pela Lei de Ordenamento do Uso e Ocupação do Solo- LOUOS. 3.4 Lei de Ordenamento do Uso e da Ocupação Do Solo – LOUOS A Lei de Ordenamento do Uso e da Ocupação do Solo dispõe de parâmetros que são estabelecidos por cada Município e tem por objetivo ordenar, regular o controle e a ocupação do uso do solo, legitimando as determinações do Plano Diretor de Desenvolvimento Urbano. Estes parâmetros determinados pela LOUOS têm por finalidade os objetivos listados pelo Estatuto da Cidade, cuja principal meta é a qualidade de vida dos seus habitantes. São levadas em conta questões como: • Preservação do meio ambiente • Áreas de preservação histórica • Risco de Segurança • Levantamento Arqueológico • Impacto ambiental e social • Impacto no sistema viário e na densidade demográfica de determinada região • Impacto no conforto ambiental • Impacto Visual O Código de Obras está vinculado a Lei de Ordenamento e Uso do Solo. 3.4.1 Código de Obras e Edificações O Código de Obras trata das regras gerais e específicas referentes a projetos e a execução de obras, abordando os direitos e as responsabilidades do Município, dos profissionais habilitados responsáveis pela elaboração de projetos e pela coordenação técnica das obras, assim como dos proprietários de bens imóveis. O Código de Obras contém normas administrativas relativas a: • Habilitações • Licenças • Projetos • Obrigações 19 • Fiscalizações • Penalidades e Recursos Como falamos, o projeto para ser executado precisa ser viável tanto tecnicamente quanto legalmente. Vamos agora falar a respeito da regularização do projeto, dada a sua obediência às normas instituídas relativas à execução de obras dentro de determinado município, a fim de garantir que toda obra seja concebida dentro dos trâmites legais e atenda a princípios, como: • Privilegiar o indivíduo a que se destina a edificação, assegurando o seu uso de forma condizente com a dignidade humana; • Observar as peculiaridades do sítio urbano, visando à preservação dos aspectos ecológicos, geotécnicos e de imagem ambiental; • Priorizar o interesse coletivo sobre o individual; • Compatibilizar as disposições desta Lei, com a Legislação Federal e Estadual, Normas Técnicas e Especificações das concessionárias de serviços públicos; • Assegurar as condições de higiene, conforto ambiental e segurança, através do emprego de materiais e técnicas adequados, e do correto dimensionamento dos espaços; • Incorporar as novas conquistas tecnológicas e avanços sociais, visando à atualização constante da Lei. Fonte: código de obras de salvador A partir deste breve resumo das principais normas e legislações específicas que permeiam nosso assunto, podemos concluir que estão correlacionadas, como podemos ver esquematicamente abaixo. Figura 07: Projeto Executivo Fonte: SENAI, 2012. 20 4 PARÂMETROS DO CONFORTO AMBIENTAL A palavra conforto é sinônima de bem-estar e é fácil criarmos associação entre as duas coisas, isso porque a palavra conforto sintetiza o máximo de bem-estar que podemos ter, remetendo-nos à sonhada qualidade de vida. Este conceito se estende, em nosso assunto, ao conforto ambiental, ao conforto dos usuários em um ambiente construído. E como os profissionais habilitados para conceber o projeto ou reforma de um edifício poderão garantir que o ambiente construído proporcionará aos seus usuários esse máximo conforto? Quais estratégias arquitetônicas a serem utilizadas? Figura 08: Bem-estar no ambiente construído Fonte: SENAI, 2012. Primeiro precisamos destrinchar os níveis de conforto aos quais o ser humano está propenso e a que será submetido ao utilizar uma edificação. São eles: • Conforto Térmico • Conforto Acústico • Conforto Luminoso Temos também o conforto visual ligado à estética aprazível do espaço. 4.1 Conforto Térmico As condições de conforto térmico dependem de algumas variáveis, como: • Variáveis ambientais: temperatura, velocidade e umidade do ar; • Variáveis humanas: idade, sexo, hábitos alimentares, estado de saúde, tipo e quantidade de vestimentas, local em que o individuo se encontra. 21 Não é válido contar prioritariamente com a climatização artificial para obtenção de um ambiente agradável termicamente, faz-se necessário tirar partido das condições climáticas para aproveita-las mediante concepção do projeto arquitetônico, ou seja, adequar o projeto arquitetônico ao clima local, o que Olgyay (1973) nomeou Projeto Bioclimático. Para isto, é necessária a abordagem de alguns parâmetros e diretrizes como podemos ver abaixo: • Estudo do clima local • Estudo da insolação • Estudo da ventilação predominante • Materiais construtivos • Uso da vegetação como sombreamento • Cores das superfícies Todos estes parâmetros influenciam diretamente no arranjo espacial dos ambientes da edificação, assim como na escolha dos materiais construtivos que serão usados na sua composição, ou na maneira como será disposta em relação à insolação e ventos predominantes, ou, ainda, na determinação da quantidade de aberturas em cada uma de suas fachadas. 4.2 Conforto Acústico O conforto acústico diz respeito a ambientes com condições acústicas favoráveis ao desempenho das inúmeras tarefas realizadas pelo ser humano. São abordadas diversas questões a respeito da eficiência da função acústica de um ambiente, a forma como se dá propagação do som nas superfícies dispostas no ambiente, e como este se comporta diante das ondas sonoras produzidas dentro e fora do recinto. 22 Figura 09: Acústica Fonte: SENAI, 2012. “As vibrações sonoras propagam-se pelo ar em razão de pequenas alterações provocadas na pressão atmosférica, configurando-se como ondas sonoras.” (Souza,2006). É dentro deste princípio que se trabalha um ambiente acusticamente. As superfícies podem ser mais ou menos propícias para a propagação deste som, portanto, assumem o papel de principal elemento que o projetista irá direcionar sua atenção para que o ambiente cumpra com eficiência sua função acústica. É importante sabermos que: Ruído de um ambiente = ruído interno + ruído externo E que o som que chega aos nossos ouvidos é: Som percebido = Som Direto + Som Refletido A NBR 15575-1:2012 aborda aspectos do desempenho acústicodos edifícios, assim como a NBR 10152 - Níveis de Ruído para Conforto Acústico - determina o máximo nível sonoro admissível em determinados ambientes. LOCAIS dB(A) Apartamentos de Hotéis 35-45 Restaurantes 40-50 Residência - quartos 35-45 Igrejas e Templos 40-50 Auditórios 30-40 Tabela 06: Acústica Fonte: SENAI, 2012. 23 4.3 Conforto Luminoso Também chamado de conforto visual, aborda questões relativas à boa visibilidade para o desenvolvimento das diversas tarefas que realizamos diariamente nos mais diversos lugares, a exemplo de casa, do trabalho, escola, supermercado. Cada um desses ambientes irá solicitar as mais diversas condições de iluminação, a depender da hora do dia e do que estará sendo executado nos mesmos. Figura 10: Acústica Fonte: SENAI, 2013. A orientação da edificação deverá ser decidida de acordo com o percurso do sol e a direção dos ventos predominantes, para o melhor aproveitamento da luz e ventilação naturais, bem como dos beneficios que a incidência dos raios solares traz. Atualmente, os materiais e elementos construtivos têm evoluído bastante visando à captação, de forma eficiente, dos recursos naturais oferecidos pelo meio ambiente, a exemplo da luz. Pontos a serem analisados quanto à iluminação natural: • Implantação - orientação da edificação; • Proporção do ambiente (altura, largura, profundidade); • Materiais que revestem a superfície (paredes, pisos, bancadas, etc.); • Dimensão das aberturas (altura e largura das janelas); • Elementos de fachada. O aproveitamento deste recurso nas edificações poderá se dar atráves de: • Aberturas para o exterior - esquadrias; • Telhas translúcidas; • Poços de ventilação e iluminação; • Pátios internos etc. 24 5 CONSTRUÇÃO SUSTENTÁVEL O mundo clama por mudança de hábitos, afinal a vida que levamos pouco se preocupa com a preservação do meio ambiente e com a disponibilidade de recursos para as sucessivas gerações. A Arquitetura entra neste contexto e, por isso, é necessária a aplicação de estratégias e tecnologias inovadoras quanto à atividade construtiva, buscando a melhoria da qualidade de vida e o ganho de benefícios para o meio ambiente. 5.1 Princípios da Construção Sustentável Abaixo, vemos algumas diretrizes e procedimentos que se enquadram dentro do conceito de sustentabilidade aplicados à construção: • Utilização de energias renováveis, a exemplo da energia solar; • Uso racional da água e da luz; • Uso da vegetação como sombreamento; • Captação da água da chuva; • Reuso da água; • Ventilação e Iluminação Natural; • Utilização de áreas permeáveis; • Utilização de materiais construtivos locais; • Utilização de materiais naturais; • Reutilização de materiais; • Telhado verde; • Retrofit dos edifícios; • Manejo dos resíduos da construção. 25 Figura 11: Arquitetura Sustentável Fonte: SENAI, 2013. A aplicação destas tecnologias e procedimentos nas construções deverá ser planejada logo na concepção do projeto arquitetônico para que possa ser realmente viável e eficiente. 5.2 Eficiência Energética A Arquitetura Sustentável tem por objetivo a harmônica relação entre o meio ambiente e o espaço construído, o qual deve ser concebido de forma a causar o menor impacto ambiental possível para que, ao longo de sua vida útil, todos os processos que envolvam o seu uso possam ser classificados como renováveis e saudáveis ao meio ambiente, garantindo um mundo melhor para as futuras gerações. Um edifício é considerado mais eficiente do que outro se oferece as mesmas condições ambientais que outro, porém com menor consumo de energia. Este feito é proporcionado a partir das decisões projetais tomadas pelos arquitetos, os quais devem conceber as edificações de acordo com as condições climáticas e recursos oferecidos, a exemplo das decisões sobre a forma arquitetônica, a distribuição espacial dos ambientes, os materiais construtivos a serem utilizados, a orientação em relação à incidência solar e predominância de ventos, o que irá influenciar na quantidade de aberturas dispostas em determinada direção. 26 Existem certificações que avaliam o quão sustentável é um edifício, etiquetando-o como tal a partir do preceito de que foi projetado e construído tendo como conceito os princípios da sustentabilidade. Para atestar sua responsabilidade social e ambiental, ele deverá atender a diversas exigências e parâmetros específicos a cada certificação. Como exemplos, temos as certificações: Certificação de Eficiência Energética PROCEL, Certificação de sustentabilidade em edificações AQUA e Certificação de sustentabilidade LEED. Cristina sempre ensinou aos seus filhos o principio “não devo fazer aos outros, o que não gostaria que fizessem comigo”, e o respeito e cuidado com o próximo, o que deu resultado. Hoje, seus filhos já crescidos tornaram-se pessoas do bem e de bons valores, que repassam para seus filhos os mesmos ensinamentos dados por sua mãe. Cecilia, neta de Cristina, está no quarto semestre do curso de Arquitetura, e na matéria Arquitetura Sustentável aprendeu que a construção civil é o segmento que mais consome matérias-primas e recursos naturais no planeta, além de ser o terceiro maior responsável pela emissão de gases poluentes à atmosfera. Começou a refletir que todos têm que exercer o seu papel de cuidador do meio ambiente, respeitando o meio em que vive, além de garantir que o mesmo seja preservado para as gerações futuras. Imediatamente lembrou-se da avó e foi correndo dizer a ela que este também é um ato de respeito ao próximo, pois, se cada um fizer seu papel, todos terão uma boa qualidade de vida, e que além dos hábitos que já adquiriu a exemplo de jogar sempre o lixo no lixo, não passar tanto tempo no banho, utilizar a sacola reutilizável, decidiu que futuramente, quando se formar, quando for arquiteta, sempre projetará de acordo com os princípios da Arquitetura Sustentável. 27 6 INTRODUÇÃO – PROJETO ESTRUTURAL Os estudos sobre as estruturas, sejam elas de concreto armado, aço, madeira ou alvenaria estrutural, há algum tempo, têm chamado a atenção dos engenheiros, arquitetos e técnicos da área. Os princípios de concepção estrutural, cálculo de dimensionamento, resistência característica e durabilidade às intempéries climáticas são de grande importância para a consistência e segurança das construções. No início do desenvolvimento dos processos construtivos, as verificações eram baseadas nos métodos de tentativa e erro, até que pudéssemos alcançar o equilíbrio (situação estável e durável). Com o passar dos anos e com o avanço da tecnologia em todos os setores, as técnicas para uma boa escolha do tipo de estrutura se mostraram mais eficazes. De uma maneira geral, o tipo de estrutura (material e dimensionamento) guarda uma profunda relação com o tipo de função que irá desempenhar em sua vida útil. Existem casos em que as solicitações são menores que em outros ou o meio ambiente é mais agressivo que em outros, ou mesmo a vida útil esperada pode diferir entre duas situações distintas. Diante disso, é claro que a escolha do tipo de estrutura deverá variar bastante em cada caso. Logo de início é bom sabermos que as estruturas, sejam elas quais forem, serão dimensionadas e projetadas para suportar solicitações maiores que as que, de fato, estarão submetidas. É uma forma de termos uma maior segurança sobre aquilo que iremos construir. Os coeficientes de segurança, impostos na normatização dos cálculosde dimensionamento, são os grandes responsáveis por esta questão. Cada tipo de estrutura (concreto, metálica ou de madeira) tem seus próprios coeficientes de segurança nos cálculos de dimensionamento previsto nas Normas Técnicas. 28 7 CONCRETO 7.1 Definição O concreto simples, ou simplesmente concreto, é uma mistura heterogênea de três materiais sólidos misturados com certa quantidade de água. Esses materiais são, normalmente, cimento portland, areia e brita, e desempenham funções específicas dentro dessa mistura. A areia tem a função de preencher os espaços vazios deixados pelas britas (que são grandes demais para preencher todos os espaços), além de contribuir para o ganho de resistência do concreto. A brita, também conhecida como pedra britada, tem a função de incrementar bastante o ganho de resistência e densidade, sendo o principal elemento a conferir resistência ao concreto. O cimento, em contato com a água, forma uma pasta ligante que tem a função de manter unidos os elementos constituintes do concreto. Depois de algum tempo, o cimento que reage quimicamente com a água endurece formando um corpo rígido e resistente que manterá coesas as partes constituintes do concreto. 7.2 Tipos Existem muitos tipos de concreto. Dentre estes, os que mais utilizamos em nosso dia a dia são: concreto simples (já definido anteriormente); concreto armado, um composto de concreto simples e uma armadura em aço e que resiste aos esforços de flexo-compressão, torção etc.; e o concreto protendido, que é um concreto que possui uma cordoalha de aço, devidamente tensionada, que garante sistemas com uma maior amplitude de vãos livres (sem pilares ou escoramentos). Veja alguns exemplos nas ilustrações abaixo. 29 Figura 12: Estrutura em concreto simples Fonte: SENAI, 2013. Figura 13: Estrutura em concreto armado Fonte: SENAI, 2013. 30 Figura 14: Estrutura em concreto protendido Fonte: SENAI, 2013. O edifício de garagens A empresa Construir S/A intentava fazer um edifício de garagens elevadas que serviria como estacionamento para carros num grande centro urbano da capital. A equipe de projetos elaborou um projeto de estruturas em concreto armado para todo o edifício, mas percebeu, a tempo, que as estruturas em concreto armado, embora custassem menos, aumentariam em cerca de 20% a quantidade de pilares internos, o que é um problema quando se pensa em garagens. Os diretores da empresa resolveram, então, mudar o projeto para estruturas em concreto protendido que, apesar de ser mais cara normalmente, conferiria maior ganho em termos de atingir o objetivo da construção. 7.3 Características O concreto simples não resiste satisfatoriamente aos esforços de tração, mas em contrapartida, tem grande funcionalidade e adequação quanto aos esforços de compressão pura. Normalmente, a aplicação deste tipo de concreto ocorre em elementos estruturais submetidos apenas à compressão, como blocos de fundação, e em estruturas de pouca responsabilidade: passeios, acessos etc. 31 Em sistemas estruturais submetidos a esforços de flexão pura, flexo-compressão e cisalhamento, é necessário utilizar o concreto armado, que possui a capacidade de resistir satisfatoriamente a estes esforços. Quando a situação exigir a execução de estruturas com grandes vãos livres (sem sustentação vertical), lançamos mão do uso do concreto protendido que, por ter em seu interior uma cordoalha de aço devidamente tencionada no sentido contrário ao carregamento, garante uma maior amplitude entre seus apoios. 32 8 AÇO 8.1 Definição Aço é uma liga metálica composta da mistura de ferro (aproximadamente 98%) e carbono (até 2%). A junção desses dois materiais confere ao aço qualidades desejáveis na construção civil como resistência à tração, à compressão, à flexão, ductilidade e maleabilidade. A composição química de ferro e carbono na composição metálica faz cada tipo de aço ter propriedades distintas entre si, destinadas a cada função específica. Desta forma, mais uma vez ressaltamos que a função que a estrutura ou material irá desempenhar será de fundamental importância para a escolha adequada dos materiais constituintes e suas devidas proporções. 8.2 Tipos Diversos são os tipos de aço já criados pelo homem. Dentre os principais, destacamos os aços patináveis ou aclimáveis (wheathering steel), capazes de suportar os ataques corrosivos atmosféricos; aços inoxidáveis (stainless steel), criados para serem resistentes à oxidação; aços cirúrgicos (surgical steel), utilizados em procedimentos médicos cirúrgicos; e o aço estrutural (structural steel), que merece nossa atenção especial por se tratar do tipo de aço que mais largamente utilizamos na construção civil, dada a sua resistência característica. Dentro deste grupo (aço estrutural), os elementos barras (Figura 15) e fios (Figura 16) merecem atenção especial por sua larga utilização na construção civil. A NBR 7480:2007 define que fios de aço para construção civil são elementos com diâmetro nominal igual ou menor a 10,0 mm, obtidos pelo processo de laminação a frio; enquanto barras de aço são elementos com diâmetro maior ou igual a 6,3 mm obtidas através do processo de laminação a quente. Figura 15: Barras de aço Fonte: SENAI, 2013. 33 Figura 16: Fios de aço Fonte: SENAI, 2013. 8.3 Normalizações para barras e elementos O processo de fabricação do aço inclui, em sua sistematização, o processo de normalização de seus elementos. Tal processo visa à fabricação de uma estrutura mais uniforme, linear, com pouco ou nenhum empenamento. Consiste em, após o aquecimento, resfriarmos o aço ao ar, o que gera uma maior velocidade de resfriamento. 8.4 Superestrutura A superestrutura é composta pelos elementos superiores de uma construção: lajes, estruturas treliçares, pilares e vigas aéreas. As treliças metálicas de um galpão industrial (figura 17) são exemplos de uma superestrutura metálica. 34 Figura 17:Treliças metálicas Fonte: SENAI, 2013. 8.5 nfraestruturaI Os elementos inferiores de uma estrutura compõem a chamada infraestrutura. No caso das infraestruturas em aço, podemos citar as fundações em estacas metálicas cravadas (figura 18). Figura 18: Estaca metálica Fonte: SENAI, 2013. 35 9 ESTRUTURA DE CONCRETO ARMADO 9.1 Definição Estruturas de concreto armado são formadas por dois elementos constituintes: aço e concreto. As barras ou fios de aço (armadura) são dispostos, convenientemente, nas fôrmas para posterior lançamento do concreto fresco. Depois de endurecido o concreto, a armadura deverá desempenhar seu papel dentro da estrutura. 9.2 Características As estruturas em concreto armado têm a função de resistir a certos esforços quando solicitadas. Neste aspecto, incluem-se os esforços de tração, compressão, flexo- compressão, torção e cisalhamento. Embora o conjunto concreto armado atenda bem ao que lhe é proposto, o concreto e o aço desempenham funções diferentes dentro da estrutura. É de conhecimento da comunidade científica que o concreto simples resiste bem aos esforços de compressão, entretanto, sua resistência à tração é bem pequena (cerca de 10% da sua resistência à compressão). Neste ponto, destaca-se o papel do aço no concreto armado. As barras ou fios de aço são convenientemente dispostos dentro da estrutura de modo a combater os esforços de tração a que a peça estará submetida (Figura 19).Figura 19: Armadura de vigas aéreas Fonte: SENAI, 2013. 36 10 DESENHO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO 10.1 Fôrmas As fôrmas para estruturas em concreto armado têm a função de anteparo rígido que irá sustentar a armadura e o concreto ainda fresco (fluido) até que este endureça e se torne autoportante. Normalmente, são confeccionadas em madeira ou sua associação com materiais metálicos. As fôrmas devem resistir aos esforços solicitantes quando do lançamento do concreto e sua vibração mecânica, bem como ao incremento de carga devido à operação do processo construtivo (pessoas, equipamentos etc). Segundo a NBR 15696:2009, o projeto de fôrmas deve conter, no mínimo, as especificações dos materiais utilizados, a definição exata do posicionamento de cada um dos elementos utilizados, citações sobre o método adotado para o dimensionamento da fôrma (velocidade de lançamento do concreto, consistência do concreto etc.) e as representações em planta baixa, cortes, vistas e demais detalhes julgados necessários para o correto e exato entendimento do projeto. 10.2 Armaduras O projeto de armaduras, também conhecido como planta de armação, deve ser claro ao fornecer informações sobre o tipo de barras ou fios utilizados, suas dimensões lineares e de diâmetro (bitola), espaçamento entre os elementos, quadros-resumo para compra em fornecedores, bem como a disposição final dos elementos em aço dentro das formas para posterior lançamento de concreto. Tais informações devem se referir não só aos elementos longitudinais (barras ou fios), como também aos transversais (estribos, gravatas), uma vez que cada qual desempenha função diferenciada dentro da estrutura. Além destas informações, algumas outras são de suma importância para uma adequada execução do projeto, como: cobrimento mínimo de concreto, resistência característica do concreto (Fck) e fator água/cimento (a/c). 37 10.3 Escoramentos Os escoramentos são estruturas complementares às fôrmas (citadas anteriormente), responsáveis por receber e suportar as cargas transmitidas por estas devido ao carregamento proveniente do lançamento e adensamento do concreto fresco e da equipe de trabalhadores. Os escoramentos devem ser confeccionados em material resistente, normalmente aço ou madeira de comprovada resistência, e serem bem fixados às fôrmas e ao piso do pavimento em que se apoiam. Como as fôrmas, os escoramentos também costumam ser de madeira ou metálicos desde que devidamente resistentes às solicitações a que serão expostos. A NBR 15696:2009 define que o projeto de escoramento deve conter: a especificação dos materiais utilizados, a definição exata do posicionamento de cada um dos elementos utilizados, a definição das cargas nas bases de apoio e as representações em plantas baixas, cortes, vistas e demais detalhes necessários para o correto e exato entendimento do projeto. 10.4 Detalhes Os detalhes dos projetos sejam eles de formas (Figura 20), escoramentos (Figura 21) ou armaduras (Figura 22), visam sempre a um maior entendimento daquilo que está proposto para execução. Dessa forma, é lógico, por exemplo, que o projeto de formas e escoramentos deva informar as dimensões das peças a serem moldadas in loco, e o de armaduras deva mostrar a bitola das barras a ser utilizada e a disposição destes elementos dentro da forma. É importante salientar que, embora as NBR’s tratem de cada tipo de projeto isoladamente, é comum que os detalhes venham conjugados num mesmo projeto. Não é raro, por exemplo, encontrarmos um mesmo projeto físico contemplando as especificações de fôrmas e escoramentos. 38 Figura 20:Detalhe de formas de vigas Fonte: SENAI, 2013. Figura 21: Detalhe de escoramento Fonte: SENAI, 2013. Os detalhes, embora explicativos, não podem substituir os projetos executivos, mas complementá-los, porque servem para tornar mais claros alguns pontos isolados do projeto, utilizando artifícios simples como aumentar a escala ou a cor daquilo que se quer detalhar, ou por meio de setas e inscrições textuais. A seguir, mostraremos excertos de projetos executivos de fôrmas (Figura 22), escoramentos (Figura 23) e armaduras (Figuras 24 e 25). 39 Figura 22:Planta de fôrma de um reservatório enterrado. Fonte: SENAI, 2012. Figura 23: Projeto de escoramento de laje Fonte: SENAI, 2012. Figura 24: Projeto de armadura de laje lateral Fonte: SENAI, 2012. 40 Figura 25: Exemplo de quadro-resumo de aços Fonte: SENAI, 2012. Na Figura 22, planta de fôrmas, podemos observar a existência de cotas numéricas determinando as dimensões dos elementos em concreto armado, aberturas de visita e as dimensões dos vãos entre paredes, de indicações de um corte qualquer AA’ e das espessuras das lajes de fundo e de tampa do reservatório em questão. Perceba também que, através das dimensões das paredes externas e internas do reservatório, podemos depreender sem a necessidade da representação do corte a dimensão da profundidade do reservatório (540 cm). Na Figura 23, projeto de escoramento de laje, podemos observar a disposição dos elementos de escoramento (escoras, torres e perfis), além de suas devidas indicações de nomes através de setas. É possível também enxergarmos a disposição das formas da laje de tampa. Na Figura 24, projeto de armadura de laje, podemos identificar a disposição dos elementos de aço dentro da estrutura, seus diâmetros (bitolas) e dimensões lineares, o espaçamento entre si, além de claras referências à geometria das peças. Ainda constante do projeto de armaduras, temos o quadro-resumo (Figura 25), que nos mostra claramente as quantidades e comprimentos dos aços, dividindo-os por elementos (N1, N2, N3 etc.) e por bitola, bem como sua conversão para quilos, forma como são normalmente vendidos no varejo. Na figura abaixo (Figura 26) mostramos claramente uma esquematização para uma peça em concreto armado, contemplando fôrmas, escoramentos e armaduras. 41 Figura 26: Esquema de viga em concreto armado Fonte: SENAI, 2013. 42 11 DEFINIÇÃO DE GEOMETRIA DE ESCADAS: PISO, ESPELHO, REVESTIMENTOS, APOIOS. Escadas são elementos estruturais que têm a finalidade de interligar dois ambientes com cotas diferentes. Muitos são os tipos de materiais utilizados em sua confecção (aço, madeira, concreto, mármore, granito etc.) e maiores ainda são as formas geométricas que podem assumir em cada edificação. São necessárias algumas simples definições dos elementos geométricos de uma escada: • Piso é a distância horizontal em que apoiamos nossos pés quando utilizamos uma escada; • Espelho é a distância vertical que separa dois pisos subsequentes; • Revestimentos são os materiais que utilizaremos para proteger e/ou conferir um melhor acabamento à estrutura da escada; • E apoios são os elementos que dão sustentação à escada, suportando seu peso e as cargas acidentais provenientes do trânsito de pessoas. O tipo de finalidade a que a escada estará atendendo influencia diretamente nos aspectos construtivos da mesma. Cada tipo de função (residencial, comercial, de emergência) impõe determinados critérios, como número do trânsito de pessoas por determinado tempo, resistência a fogo etc., que alteram significativamente as dimensões de geometria bem como os parâmetros de dimensionamento da escada. A NBR 9077:2001 determina alguns desses parâmetros. As geometrias mais comuns deescadas são em J (Fig. 16), em L (Fig. 17), em U (Fig. 18) e helicoidal (Fig. 19). 43 Figura 27: Escada em J Fonte: SENAI, 2013. Figura 28: Escada em L Fonte: SENAI, 2013. 44 Figura 29: Escada em U Fonte: SENAI, 2013. Figura 30: – Escada helicoidal Fonte: SENAI, 2013. 45 12 RAMPAS Rampas são elementos arquitetônicos bastante parecidos com as escadas em sua finalidade, pois também têm a finalidade de ligar dois ambientes com cotas diferente, entretanto diferenciam-se quanto à forma. 12.1 Inclinação A mesma NBR 9077:2001 que trata de escadas também nos revela alguns parâmetros mínimos para o projeto de uma rampa, dando- nos orientações para a utilização de piso antiderrapante, a variação de declividade (entre 10 e 12,5%), comprimento mínimo, altura máxima a ser vencida etc. Quando o assunto, entretanto, passar para a esfera das “pessoas com deficiência”, esses parâmetros construtivos passam a ser regidos pela NBR 9050:2004, específica para este fim. Agindo corretamente Seu Zé havia montado uma creche particular em sua cidadezinha no interior. Inicialmente havia poucas crianças sob seus cuidados, mas, com o passar dos meses, a coisa foi crescendo de tal forma que seu Zé se viu obrigado a fazer uma ampliação em suas instalações. No meio da reforma de ampliação, que não previa rampas de acesso, chegou às mãos de seu Zé a matrícula de um aluno cadeirante. De imediato, Seu Zé solicitou dos construtores que pusessem uma rampa de acesso, seguindo rigorosamente o previsto na NBR 9050:2004. 12.2 Revestimentos Os revestimentos em rampas, assim como em escadas, têm a finalidade de proteger a estrutura das intempéries climáticas e esforços de abrasão e também de conferir algum acabamento ou sinalização. 46 No caso específico de rampas, a NBR 9077:2001 prevê que utilizemos pisos antiderrapantes. 12.3 Apoios De forma semelhante às escadas, as rampas têm, em seus apoios, estruturas necessárias para sua sustentação. As rampas também têm sua estrutura definida pela função que irá desempenhar e público-alvo que atingirá. Por exemplo: a estrutura de rampas para acessos de carros em estacionamento de shopping centers não há de ser a mesma de uma rampa para acessos de “pessoas com deficiência” em prédios públicos (Figuras 31 e 32). Figura 31:Rampa para acesso de veículos Fonte: SENAI, 2013. Figura 32: Rampa para acesso de pessoas com deficiência Fonte: SENAI, 2013. 47 13 ARMAÇÕES 13.1 Definição Armação é o nome dado às estruturas metálicas que compõem o interior do concreto armado. Conforme dito anteriormente, tais elementos estruturais normalmente se dividem em barras e fios de aço (liga metálica composta de aproximadamente 98% de ferro e 2% de carbono), mas podem aparecer também em formas de telas ou malhas em caso de peças mais esbeltas. A NBR 7480:2007 prevê as especificações técnicas para estruturas em aço para concreto armado e alguns aspectos como classificação, características geométricas, verificação de defeitos do lote de recebimento in loco e ensaios. Atualmente a norma prevê a utilização de três tipos básicos de aço para barras e fios para concreto armado. Para fios (nervurados ou não), CA-60; para barras nervuradas, CA-50 e para barras lisas, CA-25. 13.2 Tipos As armações dividem-se basicamente em ativas e passivas. As ativas são cordoalhas de aço pertinentes aos concretos protendidos e recebem este nome por agirem de forma ativa ao carregamento que lhes é imposto, na forma de uma contraflecha, que se opõe ao sentido do carregamento. As passivas são típicas dos concretos armados e não oferecem resistência ativa ao carregamento, apenas reagem quando são solicitadas. As armaduras passivas são compostas de elementos longitudinais e transversais. Os elementos longitudinais são as barras e fios, que servem para combater os esforços de flexo-compressão; já os transversais são os estribos, responsáveis por combater os esforços de forças cortantes. 13.3 Nomenclatura As armaduras passivas se desdobram em algumas nomenclaturas mais específicas. Temos as armaduras positivas (que resistem ao momento positivo), as negativas (que resistem ao momento negativo), as armaduras de pele (que têm a função de inibir o aparecimento de fissuras ao longo das peças) e as de içamento (que, em peças pré- 48 moldadas, servem para resistir às solicitações provenientes do içamento das mesmas através de guindastes ou gruas). 13.4 Critérios de aplicação A aplicação da armação nas fôrmas para posterior concretagem deve obedecer aos critérios previstos no projeto estrutural. Devemos ter uma atenção redobrada com relação a alguns aspectos como: adequação da estocagem dos materiais utilizados (aços, fôrmas, cimento e agregados); adequação do material e suas dimensões; adequação das emendas das barras de aço (quando necessário); e adequação das dobras nas barras. Quanto à questão das dobras em aço e emendas, a ABNT NBR 14931:2004 prevê uma série de cuidados e diretrizes a serem tomados na obra (tipos de emendas, bitola dos pinos para dobra de barras de aço etc.). Hoje é bastante comum a compra de aço cortado e dobrado conforme projeto em grandes fornecedores do setor. Neste caso, o técnico responsável pela obra transmite essa responsabilidade ao fornecedor; mas deve certificar-se de que as prescrições previstas em projeto foram respeitadas. 13.5 Detalhes de elementos estruturais Conforme já dito anteriormente, os detalhes, em qualquer projeto que analisemos, têm a função de ressaltar e/ou elucidar alguns pontos específicos que talvez não estejam tão claros no projeto. A seguir, algumas imagens de detalhamento de armações convencionais de viga e pilar. 49 Figura 33: Detalhe da armadura de uma viga Fonte: SENAI, 2013. Fiogura 34: Detalhe da armadura de um pilar Fonte: SENAI, 2012. 13.6 Simbologia Alguns elementos simbólicos nas figuras acima merecem nossa atenção. O símbolo Ø representa o diâmetro nominal (bitola) da peça de aço; as designações N1, N2 etc. representam a ordem em que os elementos em aço serão detalhados (numericamente) no quadro-resumo. Ademais, são representações em vista em cortes transversais (pilar) e longitudinais (viga). 50 14 FUNDAMENTOS DE AÇO E MADEIRA Além do concreto (simples, armado, protendido), as estruturas em aço e madeira sempre ocuparam considerável importância no cenário da construção civil, perpassando desde detalhes ornamentais internos ou em fachadas, chegando até mesmo, em alguns casos, a dispensar completamente o concreto nas construções. 14.1 Características No Brasil, diferentemente de outros países como Estados Unidos, por razões históricas e culturais, a utilização destes materiais assumiu uma importância secundária quando comparada a do concreto armado. Aqui, normalmente, as construções costumam ter o concreto como principal elemento estrutural, funcionando o aço e a madeira como detalhes numa estrutura essencialmente de concreto. É claro que há exceções, mas são exceções, como a casa do comércio em Salvador, na Bahia (Figura 35). Steel frame é o nome dado a construções feitas essencialmente de aço em sua estrutura, muito comum nos Estados Unidos e no Canadá. A estrutura é formada por perfis de aço dobrados a frio, ligados entre si pormeio de conectores. Entre as suas vantagens podemos destacar: a redução do peso total da edificação, o que nos possibilita construir sobre solos de baixa resistência mecânica; a rapidez na execução dos projetos; o baixo desperdício de material; além da redução da mão de obra, embora seja esta mais especializada. Em termos de cálculos de dimensionamento, a ideia central é fazer com que cada elemento receba uma pequena contribuição de carga acidental e não carregar todo o peso da estrutura em poucos elementos, como acontece com as estruturas em concreto armado. Dessa forma, descentralizamos a carga da estrutura e podemos fazê-la autoportante em sua totalidade, diminuindo a seção geométrica de seus elementos. 51 A proposta João concluiu o curso de técnico em edificações e, logo depois, recebeu uma proposta para trabalhar e residir nos EUA. João, então, vendo que a proposta era boa, resolveu aceitar. Ao chegar lá, João se deparou com projetos de edificações bem diferentes dos que normalmente utilizamos aqui no Brasil. Havia poucas estruturas de concreto em comparação às estruturas de madeira e metálicas. Demorou algum tempo até João se acostumar, mas hoje, um ano depois, ele já está absolutamente integrado ao ambiente de trabalho e até já pensa em fazer um curso de Engenharia em breve. Graças à fiscalização dos órgãos de defesa ambiental, o uso de estruturas de madeira, aqui no Brasil, atualmente, tem diminuído bastante . A madeira a ser utilizada de forma legal deve receber a licença de tais órgãos e deve ser fruto de áreas de reflorestamento. Figura 35: Exemplo de estrutura metálica Fonte: SENAI, 2013 52 14.2 Propriedades Mecânicas Como propriedades mecânicas dos aços, podemos citar a elasticidade (capacidade de se tornar elástico até certo ponto, quando submetido a tensões de deformação; processo reversível), a plasticidade (quando excedidos os valores do regime elástico, para uma mesma tensão, existirá uma deformação irreversível na peça), a ductilidade (capacidade de diminuir a seção transversal da peça depois do regime plástico e antes da ruptura) e a dureza (capacidade que o material aço tem de ser resistente aos esforços de deformação permanente). O gráfico, a seguir (Figura 36), mostra bem cada fase de uma barra de aço ensaiada. Figura 36: Gráfico tensão x deformação do aço Fonte: SENAI, 2013. No caso das madeiras, há as resistências à compressão, tração e flexão e a dureza. É importante que saibamos que a madeira, por ser um material natural com um mínimo de processos industriais desde sua coleta até sua utilização final como material de construção, não há de resistir aos esforços, de maneira igual, em qualquer direção de aplicação. De maneira geral, a resistência da madeira é maior se a aplicação dos esforços se der no mesmo sentido de seus veios (Figura 37). Figura 37: veios da madeira Fonte: SENAI, 2013. 53 15 ESTRUTURAS 15.1 Tipos Estruturas são definidas como a parte da construção capaz de absorver e redistribuir as cargas acidentais (objetos, pessoas) e do peso próprio da construção de modo a lançar sobre o solo, através das fundações, o somatório dessas cargas. São divididas da seguinte forma, segundo seu principal elemento construtivo: estruturas de concreto, estruturas de aço (ou metálicas) e estruturas de madeira. 15.2 Aplicação Aplicação de estruturas se dará exatamente como previsto no projeto estrutural, observando-se a localização de cada elemento estrutural dentro da edificação, bem como a qualidade do material empregado. A escolha entre um tipo de estrutura ou outro vai depender essencialmente das solicitações aplicáveis em cada caso, além das disponibilidades do material necessário à sua confecção. 15.3 Peças estruturais As peças estruturais mais comuns são: pilares, vigas, lajes e suas associações. É importante ressaltar que, em alguns casos específicos, algumas destas peças estruturais podem ser dispensadas, como no caso das lajes cogumelos (Figura 38), em que as vigas inexistem. Figura 38:Laje cogumelo Fonte: SENAI, 2013. 54 15.4 Esforços atuantes Os principais esforços atuantes nas estruturas são: compressão, tração, flexão, flexo- compressão, cisalhamento e torção (Figura 39). Figura 39– Esforços de compressão, tração e cisalhamento Fonte: SENAI, 2012. A depender do esforço a que a peça estará submetida, é necessária a adequação da estrutura pra tal. 15.5 Detalhes construtivos Neste ponto vale a pena frisar algumas questões: no caso das estruturas em concreto, temos adequação das armaduras e fôrmas no encontro de vigas com cabeças de pilares, cura do concreto recém-endurecido, adequado escoramento de fôrmas e adequado adensamento do concreto fresco. No caso das estruturas em aço, há de se observar a adequada disposição dos elementos (geometria das estruturas) e a colocação exata dos conectores. Nas estruturas de madeira, vale frisar o correto uso de entalhes e chapas com conectores, a aplicação de produtos para proteção contra insetos (quando necessário) e sempre que possível observar se a aplicação das cargas de solicitação está na mesma direção dos veios da madeira, onde sua resistência é maior. 55 16 ALVENARIA ESTRUTURAL 16.1 Representação As alvenarias são elementos necessários em quase todo tipo de construção. Servem para delimitar verticalmente espaços e ambientes ou também para suportar as cargas da edificação. Dessa forma, dividem-se em alvenaria de vedação vertical e alvenaria estrutural. Existem diversos tipos de alvenaria estrutural: armada, não armada, protendida, de blocos de concreto e de blocos cerâmicos. As normatizações para tais estruturas são: ABNT NBR 15961-1:2011 (Alvenaria estrutural – Blocos de concreto. Parte 1: Projeto), ABNT NBR 15961-2:2011 (Alvenaria estrutural – Blocos de concreto. Parte 2: Execução e controle de obras), ABNT NBR 15812-1:2010 (Alvenaria estrutural – Blocos cerâmicos. Parte 1: Projeto) e ABNT NBR 15812-2:2010 (Alvenaria estrutural – Blocos cerâmicos. Parte 2: Execução e controle de obras). A seguir, um exemplo de representação de um projeto de alvenaria estrutural. Figura 40: Detalhe alvenaria estrutural Fonte: SENAI, 2013. 56 Figura 41: Planta baixa de alvenaria estrutural Fonte: SENAI, 2013. 16.2. Detalhamento de armaduras Nas alvenarias estruturais armadas, obviamente, faz-se necessário o uso de armaduras de aço, em obediência ao proposto nas ABNT NBR 15961-1:2011 e 15961-2:2011. Lá é possível obtermos informações sobre as bitolas das barras e fios, bem como sua geometria e disposição dentro dos blocos e canaletas (Figura 42). Figura 42 – Detalhe de armadura de alvenaria estrutural Fonte: SENAI, 2013. 57 17 FUNDAMENTOS DE ISOSTÁTICA Historicamente, a humanidade sempre procurou, ainda que de forma experimental, empírica (não científica), conferir às suas construções um grau de estabilidade que lhe permitissem ser confiáveis e duradouras. Muito antes de a humanidade se parecer com o que hoje vemos à nossa volta, já havia esta preocupação e esforço neste sentido. A isostática, enquanto ramo da Engenharia de estruturas, prevê a manutenção estática das estruturas. O temo “iso” denota igualdade, semelhança. Em isostática, o sentido de igual reside no fato de o número de reações ser igual ao número de equações necessárias à sua resolução, formando um sistema linear com relativa
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