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Bauru 28 de abril de 2016 Bauru 28 de abril de 2016 Lista de Tabelas Tabela 1 – Absorção de água, tolerancia, dimensionamento, resistencia, dimenções. .................................................................................................................................................... 8 Tabela 2 – Medidas e caracteristicas dosblocos.............................................................. 10 Tabela 3 – Comparativo de vantagens entre métodos [Elaborada pelos autores]. .... 19 Lista de Imagens Imagem 1 – Bloco de concretoe suas respectivas familias. ............................................ 9 Imagem 2 – Graute ............................................................................................................... 11 Imagem 3 – Edificil de Monadnock. .................................................................................... 17 Imagem 4 – Elementos básicos da estrutura de concreto.............................................. 18 Imagem 5 – Estratégias de uma construção sustentável. .............................................. 25 Imagem 6 – Residencial Pinheiro Machado. ..................................................................... 26 Imagem 7 – Edificil com sistema de alvenaria estrutural. ............................................... 27 Imagem 8 – Pontos de Graute. ........................................................................................... 29 Imagem 9 – Execução simultanea de diversas etapas, como alvenaria estrutural, elétrica e hidráulica. .............................................................................................................. 29 Imagem 10 – Dutos de ventilação. ..................................................................................... 30 Imagem 11 – Lajes com fita de escoramento. .................................................................. 31 Imagem 12 – Alunos que visitaram a obra. ....................................................................... 32 Bauru 28 de abril de 2016 Sumário 1 - INTRODUÇÃO ................................................................................................................ 4 2 – CARACTERISTICAS DO BLOCO DE ALVENARIA ....................... Erro! Indicador não definido. 3 – ESTUDO COMPARATIVO DE CUSTOS ENTRE EDIFICAÇÕES EM ALVENARIA ESTRUTURAL E ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO............................................................................. 16 3.1 Alvenaria estrutural ...................................................................................... 16 3.2 – Concreto armado ....................................................................................... 17 3.3 – Comparativos de custos ........................................................................... 18 4 CONSIDERAÇÕES SOBRE OS RISCOS DE EDIFICAÇÕES EM ALVENARIA ESTRUTURAL ....... 21 5 – ALVENARIA ESTRUTURAL, MEIO AMBIENTE, CONFOROT AMBIENTAL E SUSTENTABILIDADE.......................................................................................................... 22 5.1 Alvenaria estrutural e a sustentabilidade ................................................... 22 5.2 – Alvenaria estrutural e o MeioAmbiente .................................................... 23 5.3 – Alvenaria estrutual e o conforot ambiental .............................................. 25 6 – VISITA TÉCNICA E DADOS DA OBRA ............................................................................. 26 7 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................... 32 4 Bauru 28 de abril de 2016 1 – INTRODUÇÃO O homem vem aprimorando suas construções desde os tempos das cavernas, ou seja, há séculos antes de Cristo. Antigamente, o aprimoramento construtivo vinha de bases de experiência e prática, já que naquela época não existiam faculdades e/ou escolas. Entre 1700 e 1900 surgiram as primeiras alvenarias armadas e de edifícios altos de alvenaria resistente. Já em 1952, com Paul Haller, foi realizada a primeira construção de um edifício em alvenaria estrutural não armada, dando inicio a uma nova técnica de construção (GOUVEIA, 2007). Nos anos 60 a alvenaria como estrutura é introduzida no Brasil, seguindo uma tendência dos países de primeiro mundo e mostrando-se uma alternativa econômica nas construções. Essa alvenaria consistia de blocos vazados de concreto e era utilizada em construções de prédios com até 4 pavimentos (SANTOS, 1998). A alvenaria estrutural é uma técnica construtiva em que as paredes atuam como a própria estrutura da edificação e tem como função resistir tanto a cargas verticais quanto a cargas horizontais. Cargas verticais se dão pelo próprio peso da estrutura e por suas ocupações, já as cargas horizontais são geradas pela ação dos ventos e ou pelo desaprumo (RICHTER, 2010). Na construção de alvenaria estrutural exigem-se principalmente blocos ou tijolos adequados, que possam resistir à compressão, pois são eles os responsáveis pela aplicação técnica da coordenação modular; argamassa - que tem o papel de agente ligante entre os blocos - e deve apresentar características de durabilidade, de estanqueidade, elasticidade, trabalhabilidade e economia; o graute, que é um concreto fino cuja função é preencher os vazios dos blocos, e as armaduras, podendo ser construtivas ou de cálculo (CAMACHO, 2006). Esse sistema construtivo se adequa à realidade brasileira, pois a sua simplicidade acarreta em diminuição de custos tais quais a redução dos investimentos fixos, aluguéis de equipamentos, além de proporcionar uma maior flexibilidade quanto a cronogramas e fluxos de caixas - principalmente por exigir uma mão de obra de fácil aprendizado (SANTOS,1998). 5 Bauru 28 de abril de 2016 De acordo com CAMACHO (2006), a alvenaria estrutural possui desvantagens como: limitações no projeto arquitetônico (já que sua concepção estrutural não permite obras arrojadas) e impossibilidade de adaptação da arquitetura para um novo uso. Logo, a alvenaria estrutural é um sistema de fácil execução, mas, para se obter sucesso no empreendimento, é necessário que haja atenção em relação a cinco fatores fundamentais: o projeto, instância em que a arquitetura, estrutura e instalações marcam forte interdependência; a tecnologia, fator de relevante importância; suprimentos (este fator deve estar atrelado às normas e ao projeto estrutural); organização da produção (sem um bom gerenciamento toda a execução pode ser abalada) e, por último, a gestão de mão de obra (se esta for bem qualificada, pode suprir alguns obstáculos e pequenas limitações na execução) (PASTRO, 2007). 2 – CARACTERÍSTICAS DO BLOCO DE ALVENARIA O bloco de concreto é empregado em larga escala no Brasil. Foi o primeiro bloco a possuir uma norma brasileira para cálculo de alvenaria estrutural. Por outro lado, como existem muitos fornecedores, sofre um problema de falta de qualidade. Possui boa resistência à compressão sendo a faixa de produção entre a mínima 4,5 MPa exigida pelas normas e 16 MPa. A resistência alta só é disponibilizada por algumas fábricas tornando o bloco mais pesado. No Brasil já existem prédios de mais de 20 pavimentos com alvenaria estrutural de blocos de concreto. Como para as outras unidades, a parede construída com blocos de concreto desempenha as funções de estrutura e de fechamento eliminando pilares e vigas e reduzindo a utilização de armaduras e de formas (Désir, 2013). Segundo (Désir, 2013) um blococonforme deve oferecer qualidade e economia as edificações. Isso significa que deve apresentar: dimensões e formas adequadas, compacidade, resistência, bom acabamento geométrica, boa aparência visual sobretudo quando o projeto não prevê revestimento. Além disso, deve garantir isolamento termo acústico. Estes parâmetros são determinantes para a qualidade dos blocos e tem seus limites estabelecidos em normas técnicas apropriadas. 6 Bauru 28 de abril de 2016 Existe um conjunto completo de normas da ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) voltadas à qualidade dos materiais e ao sistema construtivo de alvenaria estrutural com blocos de concreto. As principais são: NBR 15873/2010 – Coordenação Modular para Edificações NBR 6136/2008 – Blocos Vazados de Concreto Simples para Alvenaria – Requisitos NBR 7184:92 – Determinação da resistência à compressão NBR 8215/1983 - Prisma de Blocos Vazados de Concreto Simples para Alvenaria Estrutural Preparo e ensaio à Compressão NBR 15961-1/2011 - Alvenaria estrutural – Blocos de concreto – Parte 1: Projeto NBR 15961-2/2011 - Alvenaria estrutural — Blocos de concreto — Parte 2: Execução e controle de obras NBR 12118/2011 – Blocos Vazados de Concreto Simples para Alvenaria – Métodos de ensaio NBR 14321 – Paredes de Alvenaria Estrutural – Determinação da resistência ao cisalhamento NBR 14322 – Paredes de Alvenaria Estrutural – Verificação da resistência à flexão simples ou à flexo-compressão. NBR 10837:89 – Cálculo de alvenaria estrutural de blocos vazados de concreto NBR 8798:85 – Execução e controle de obras em alvenaria estrutural de blocos vazados de concreto Algumas características constituem os requisitos normativos e servem de indicadores de qualidade ou para especificação dos blocos. As mais importantes são: Resistência à compressão - A compacidade do bloco depende dos critérios de dosagem e influencia diretamente na resistência do mesmo, assim como o índice de absorção. A cura é um fator determinante na resistência a compressão dos 7 Bauru 28 de abril de 2016 blocos, a qual deve ser avaliada aos 28 dias. A resistência é a capacidade que a parede de alvenaria possui de suportar as diversas ações mecânicas previstas em projeto, tais como as cargas da estrutura, vento, deformações, choques, etc. Esta resistência está diretamente ligada a alguns fatores como: características dos componentes e das juntas, aderência do conjunto, esbeltez da parede, ligação entre paredes, entre outros. Os blocos são comercializados em classes de resistência que variam desde de 4,5MPa até 16MPa. A classe de resistência 4,5MPa tem uso restrito ao uso em paredes com revestimento e não expostas às intempéries. Sua determinação deve atender as prescrições da NBR 6136 (Nitzke, 2013). Absorção de água - Está diretamente relacionada à impermeabilidade dos produtos, ao acréscimo imprevisto de peso à parede saturada e à durabilidade. A determinação da Absorção total de blocos de concreto estrutural é contemplada na NBR 6136. O índice de absorção é utilizado como um indicador de durabilidade. A absorção Individual de blocos de concreto deve ser menor ou igual a 10% (Carneiro, 2013). Segundo (Carneiro, 2013) a absorção inicial (determinado com a ASTM C 67) corresponde à capacidade de sucção do bloco. É um indicador importante para definir o potencial de aderência do bloco com uma argamassa com retenção adequada. Os blocos de concreto apresentam em geral uma taxa de absorção inicial de sucção em torno de 0,265 Esta absorção é influenciada pela porosidade dos blocos sendo mais alta para blocos mais porosos. Assim é importante encontrar o ponto de equilíbrio já que a absorção na quantidade certa favorece a penetração dos aglomerantes que ao endurecer tornam monolítico o conjunto blocos, argamassa, revestimento. Entretanto quando a absorção é muito alta pode comprometer as reações químicas necessárias ao endurecimento. Para garantir o equilíbrio é importante utilizar uma argamassa com características de retenção adequada (Carneiro, 2013). Precisão dimensional e perfeição geométrica - A qualidade e o tipo do bloco de concreto são fundamentais para o bom desempenho do sistema estrutural. Por isso, é importante saber se a região do empreendimento possui fabricantes de 8 Bauru 28 de abril de 2016 blocos que ofereçam o produto adequado e dentro das normas técnicas. O processo de fabricação (mistura homogênea, prensagem, secagem e cura controlada), confere aos produtos grande regularidade de formas e dimensões possibilitando a modulação da obra já a partir do projeto, evitando-se improvisos e os costumeiros desperdícios deles decorrentes. É importante observar as dimensões estabelecidas em norma, bem como seus limites de tolerância. Quando vazados, observar ainda a espessura das paredes que compõem os blocos para não comprometer sua resistência (Passos, 2013). As dimensões padronizadas dos blocos admitem as tolerâncias apresentadas na tabela. Tabela 1- Absorção de água, Tolerância dimensionais, Resistência, Dimensões (Désir, 2013). De acordo com (Passos, 2013) se forem detectadas não conformidades nas dimensões dos blocos (altura, largura e comprimento), isso indica, em geral, falha no processo de produção, isso é: na fabricação ou na fiscalização dos lotes. Os problemas com precisão dimensional afetam diretamente a coordenação modular e contribuem para aumentar os desperdícios de blocos. Textura superficial - Os blocos devem ser homogêneos, compactos e com arestas vivas (indicador de precisão dimensional). Devem estar livres de quaisquer tipos de irregularidade como trincas, fraturas para não prejudicar o seu assentamento, resistência e durabilidade. A textura superficial é importante seja para alvenaria sem revestimento onde o bloco é o acabamento, seja em alvenaria com Requisitos Bloco de concreto estrutural tipo A Bloco de concreto estrutural tipo B Absorção D'Água (% massa) 10 (individual) 10 (individual) Tolerâncias Dimensionais (mm) 2 (largura) 3 (altura e comprimento) Resistência à compressão 6 MPa 4,5 MPa Dimensões (mm) 140 x 190 x 190 140 x 190 x 390 140 x 190 x 190 140 x 190 x 390 9 Bauru 28 de abril de 2016 revestimento onde deve apresentar rugosidade, textura e porosidade superficial adequadas para haver aderência com a argamassa e manter um material rígido e contínuo. Em geral, a textura varia de lisa a áspera dependendo dos materiais utilizados e das condições de fabricação (Passos,2013). Tipos de blocos e classificação Os blocos de concreto podem ser de tipos e formas muito diferentes. Um dos fatores que diferenciam é o tipo de agregado, podendo ser convencional ou leve. Os blocos têm formas modulares variáveis que, em geral, devem atender os requisitos necessários para o livre manuseio de aplicação do tal, de forma que a massa do bloco seja suficiente para ele ser manuseável facilmente Imagem 1 - Bloco de concreto e suas respectivas famílias 10 Bauru 28 de abril de 2016 Família de blocos de concreto A norma brasileira define dois tipos de blocos de concreto, de acordo com sua aplicação: para vedação, o bloco vazado de concreto simples para alvenaria sem função estrutural (NBR 7173/82), e com função estrutural, o bloco vazado de concreto simples para alvenaria estrutural (NBR 6136/1994). Para qualquer que seja a aplicação, o bloco dever ser vazado, ou seja, sem fundo. O bloco vazado permite utilizar os furospara a passagem das instalações e para a aplicação do graute (concreto de alta plasticidade). A norma brasileira faz uma designação dos blocos tomando como base a largura. A tabela mostra a classificação para blocos estruturais. M-12, M-15 e M-20, se referem às larguras 11,5; 14 e 19 cm, respectivamente. Tabela 2- Medidas de características dos blocos [ Elaborada por Pilotti, 2013]. A família 29 é composta de dois elementos básicos: o bloco B29 (14x19x29 cm), o bloco B14 (14x19x19). Os blocos têm sempre 14 cm de largura, ou seja, o comprimento dos blocos é sempre múltiplo da largura, o que evita o uso dos elementos compensadores, salvo para ajuste de vãos de esquadrias. A família 39, designada por M15, possui dimensões modulares do comprimento (20cm) diferentes da largura (15cm). A família 39 é composta de três elementos básicos: o bloco B39 (39x19 cm) e largura variável; o bloco B19 (19x19 cm) e largura variável e o bloco B54 (54x19 cm) e largura variável. Tal diferença exige a introdução de blocos complementares com o objetivo de restabelecer a modulação nos encontros das paredes: o 14x19x34, para amarração nos cantos, e o 14x19x54, para amarrações em "T". Designação Largura Altura Comprimento Parede transversal Parede longitudinal M-20 190 190 190 190 390 190 25 - 32 - M-15 140 140 190 190 390 190 25 - 25 - 11 Bauru 28 de abril de 2016 Os blocos de 14x19x39 cm são especiais para paredes longas onde não há cruzamento de paredes e que não exigem elementos compensadores, já que seu comprimento não é múltiplo da largura. Os elementos compensadores são necessários não só para ajuste de vãos de esquadrias, mas também para compensação da modulação em planta baixa. Quando utilizamos os de 14X19X39 cm, precisamos de um bloco especial, que é o bloco B34 (34x19x14 cm), para ajuste da unidade modular nos encontros em "L" e em "T". Imagem 2 – Imagem ilustrativa do Graute 12 Bauru 28 de abril de 2016 ALVENARIA ESTRUTURAL A alvenaria é um sistema construtivo que utiliza peças industrializadas de dimensões e peso que as fazem manuseáveis, ligadas por argamassa, tornando o conjunto monolítico. Estas peças industrializadas podem ser moldadas em: • Cerâmica • Concreto • Sílico-calcáreo De acordo com (Kalil, 2007) a alvenaria estrutural é um sistema construtivo tradicional, utilizado há milhões de anos. Inicialmente eram utilizados blocos de rocha como elementos de alvenaria, mas a partir do ano 4.000 a.C. a argila passou a ser trabalhada possibilitando a produção de tijolos. O sistema construtivo desenvolveu-se inicialmente através do simples empilhamento de unidades, tijolos ou blocos. Os vãos eram executados com peças auxiliares, como vigas de madeira ou pedra. Ao passar do tempo, foi descoberta uma alternativa para a execução dos vãos: os arcos. Estes seriam obtidos através do arranjo entre as unidades. Assim foram executadas pontes e outras obras de grande beleza, obtendo maior qualidade à alvenaria estrutural. Um exemplo disso é a parte superior da igreja de Notre Dame, em Paris. Alvenaria Estrutural. PUCRS- Profa Sílvia Maria Baptista Kalil 4. Ao longo dos séculos obras importantes foram executadas em alvenaria estrutural, entre elas o Parthenon, na Grécia, construído entre 480 a.C. e 323 a.C. e a Muralha da China, construída no período de 1368 a 1644. Até o final do século XIX a alvenaria predominou como material estrutural, porém devido à falta de estudos e de pesquisas na área, não se tinha conhecimento de técnicas de racionalização (Kalil, 2007). As teorias de cálculos eram feitas de forma empírica, com isso não se tinha plena garantia da segurança da estrutura, forçando um superdimensionamento das mesmas. Em 1950 surgiram códigos de obras e normas com procedimentos de 13 Bauru 28 de abril de 2016 cálculo na Europa e América do Norte, acarretando em um crescimento marcante da alvenaria estrutural em todo mundo. De acordo com (Kalil, 2007) no Brasil em 1966 foram construídos os primeiros prédios em alvenaria estrutural, com 4 pavimentos em alvenaria armada de blocos de concreto, no Conjunto Habitacional ―Central Parque da Lapa‖. É estimado que no Brasil, entre 1964 e 1966, tenham sido executados mais de dois milhões de unidades habitacionais em alvenaria estrutural. A alvenaria estrutural atingiu o auge no Brasil na década de 80, disseminada com a construção dos conjuntos habitacionais, onde ficou tida como um sistema para baixa renda. Devido ao seu grande potencial de redução de custos diversas construtoras e produtoras de blocos investiram nessa tecnologia para torná-la mais vantajosa. A inexperiência por parte dos profissionais dificultou sua aplicação com vantagens e causou vários danos nesse tipo de edificação, fazendo com que o processo da alvenaria estrutural entrasse em decadência novamente. Apesar disso, as vantagens econômicas proporcionadas pela alvenaria estrutural em relação ao sistema construtivo convencional incentivaram algumas construtoras a continuarem no sistema e buscarem soluções para os problemas patológicos observados. Atualmente, no Brasil, com a abertura de novas fábricas de materiais assim como o desenvolvimento de pesquisas com a parceria de empresas do ramo (cerâmicas, concreteiras, etc.) fazem com que a cada dia mais construtores utilizem e se interessem pelo sistema. Segundo (Leggerine, 2007) neste tipo de estrutura, a alvenaria tem a finalidade de resistir ao carregamento da edificação, tendo as paredes função resistente. A remoção de qualquer parede fica sujeita a análise e execução de reforços. Atente-se a dupla função das paredes: resistência e vedação. As lajes da edificação normalmente são em concreto armado por ser mais resistente. Para se ter um bom projeto a Alvenaria Estrutural não pode ser vista meramente como um conjunto de paredes superpostas, resistindo o seu peso próprio e outras cargas adicionais. 14 Bauru 28 de abril de 2016 Deve ser compreendida como um processo construtivo racionalizado, projetado, calculado e construído em conformidade com as normas pertinentes, visando funcionalidade com segurança e economia. No processo criativo de uma edificação em alvenaria estrutural é fundamental a perfeita integração entre Arquiteto e Engenheiro Estruturista, objetivando a obtenção de uma estrutura economicamente competente para suportar todos os esforços previstos sem prejuízo das demais funções: compartimentação, vedação, isolamento termo acústico, instalações hidráulicas, elétricas, telefônicas e ter função estética. Alvenaria Estrutural. Alguns aspectos que facilitam a concepção de alvenaria estrutural são: forma; distribuição das paredes resistentes; lajes (Leggerine, 2007). Um projeto arquitetônico em alvenaria portante será mais econômico na medida em que for mais repetitivo e tiver paredes coincidentes nos diversos pavimentos, dispensando elementos auxiliares ou estrutura de transição. A capacidade portante (tensão admissível) da alvenaria deve estar bem definida. Esta determinação pode ser feita em laboratório ou apenas estimada sempre baseada em ensaios já elaborados e de acordo com o material utilizado. Para se obter uma boa alvenaria, é necessário controlar não apenas o tijolo ou bloco, mas também a argamassa utilizada (Leggerine, 2007). Segundo (Leggerine, 2007) a execução da alvenaria portante também deve ser controlada pois a espessura das juntas, o prumo das paredes e sua altura tambémmodificam a sua capacidade resistente. As maiores vantagens da alvenaria estrutural em relação aos processos tradicionais são: • Economia no uso de madeira para formas; • Redução no uso de concreto e ferragens; • Redução na mão-de-obra em carpintaria e ferraria; • Facilidade de treinar mão-de-obra qualificada; • Projetos são mais fáceis de detalhar; • Maior rapidez e facilidade de construção; •. Menor número de equipes ou subcontratados de trabalho; 15 Bauru 28 de abril de 2016 •. Ótima resistência ao fogo; •. Ótimas características de isolamento termo acústico; • Flexibilidade arquitetônica pelas pequenas dimensões do bloco; As maiores desvantagens da alvenaria estrutural são: •. As paredes portantes não podem ser removidas sem substituição por outro elemento de equivalente função; • Impossibilidade de efetuar modificações na disposição arquitetônica original; • O projeto arquitetônico fica mais restrito; • Vãos livres são limitados; • Juntas de controle e dilatação a cada 15m. Este tipo de estrutura pode ser dividido em 2 (dois) tipos: Alvenaria Estrutural Não Armada Este sistema vem sendo tradicionalmente utilizado em edificações de pequeno porte, como residências e prédios de até 8 (oito) pavimentos. Existem normas tanto para o cálculo estrutural (NBR 10837 – ―Cálculo de alvenaria estrutural de blocos vazados de concreto‖) como para a execução (NBR 8798 – ―Execução e controle de obras em alvenaria estrutural de blocos vazados de concreto‖). O tamanho do bloco a ser utilizado é definido na fase de projeto pois é necessária a paginação de cada uma das paredes da edificação. Na alvenaria estrutural não armada à análise estrutural não deve acusar esforços de tração (Kalil, 2007). Alvenaria Estrutural Armada Pode ser adotada em edificações com até mais de 20 pavimentos. São normalmente executados com blocos vazados de concreto ou cerâmicos, sendo a execução e o projeto regidos pelas mesmas normas citadas anteriormente. O tamanho do bloco a ser utilizado, assim como na alvenaria não armada, é definido na fase de projeto pois também é necessária a paginação de cada uma das paredes da edificação (Kalil, 2007). 16 Bauru 28 de abril de 2016 3 – ESTUDO COMPARATIVO DE CUSTO DE EDIFICAÇÕES EM ALVENARIA ESTRUTURAL E ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO O método estrutural que será utilizado num projeto é de suma importância e exige que se tenha um completo entendimento da obra, pois a partir do seu projeto serão realizadas as análises de seus custos, bem como os demais projetos necessários para compatibilização de todos os outros. Para comparação dos métodos de edificação em alvenaria estrutural e em estrutura de concreto armado, será feita uma breve explanação sobre ambos os métodos. 3.1. Alvenaria Estrutural Segundo Kalil (2010), alvenaria estrutural é um sistema construtivo que através de peças industrializadas dimensionadas para seguirem um padrão, são ligadas por argamassa tornando esse conjunto em uma estrutura sem armaduras. Essas peças ou blocos podem ser moldados em cerâmica, concreto ou em material sílico-calcáreo. Esse método é o um dos processos construtivos mais tradicionais que vem sendo utilizado desde a antiguidade. Ao longo dos anos, este processo foi se aprimorando, adaptando-se ao cenário atual e à tecnologia existente, destacando-se como uma das mais viáveis alternativas nos quesitos de segurança e economia no mercado da construção civil. Este tipo de estrutura pode ser dividido em: Alvenaria Estrutural Não Armada: Tradicionalmente utilizado em edificações de pequeno porte, como residências e prédios de até 8 (oito) pavimentos, considerando que a análise estrutural não deve acusar esforços de tração. Alvenaria Estrutural Armada: Pode ser adotada em edificações com até mais de 20 pavimentos Um exemplo clássico e muito ousado de uma obra de alvenaria estrutural realizada entre os anos de 1889 e 1891 em Chicago, foi o edifício de Monadnock, contendo 16 pavimentos e 65 metro de altura, como se pode ver na foto abaixo. Para suportar o peso dos 16 pisos de alvenaria, as paredes da base têm quase dois metros de espessura. Segundo Ramalho e Corrêa (2003, p.19), se utilizassem os 17 Bauru 28 de abril de 2016 métodos de dimensionamento atuais, a espessura na parede na base seria inferior a 30 centímetros. A utilização de paredes em alvenaria naquela época, impôs um limite geralmente aceite, de 10 andares, que foi no entanto quebrado pelo Edifício Monadnock, projetado por Daniel Burnham e John Wellborn Root. Imagem 3 – Edificio de Monadnock Fonte: CERÂMICA VALE DA GÂNDARA, 2012 4.2. Concreto Armado De acordo com a NBR 6118/03 (item 3.1.3), temos que ―elementos de concreto armado são aqueles cujo comportamento estrutural depende da aderência entre concreto e armadura e nos quais não se aplicam alongamentos iniciais das armaduras antes da materialização dessa aderência‖. Bastos (2006) afirma que o concreto é um material que apresenta alta resistência às tensões de compressão, porém, apresenta baixa resistência à tração (cerca de 10 % da sua resistência à compressão). O autor explica que assim sendo, é imperiosa a necessidade de juntar ao concreto um material com alta resistência à tração, com o objetivo deste material, disposto convenientemente, resistir às tensões de tração atuantes. Com esse material composto (concreto e armadura – barras de aço), surge então o chamado ―concreto armado‖, onde as barras da armadura absorvem as tensões de tração e o 18 Bauru 28 de abril de 2016 concreto absorve as tensões de compressão, no que pode ser auxiliado também por barras de aço (caso típico de pilares, por exemplo). No entanto, o conceito de concreto armado envolve ainda o fenômeno da aderência, que é essencial e deve obrigatoriamente existir entre o concreto e a armadura, pois não basta apenas juntar os dois materiais para se ter o concreto armado. Para a existência do concreto armado é imprescindível que haja real solidariedade entre ambos o concreto e o aço, e que o trabalho seja realizado de forma conjunta. Em resumo, para Bastos pode-se definir o concreto armado como ―a união do concreto simples e de um material resistente à tração (envolvido pelo concreto) de tal modo que ambos resistam solidariamente aos esforços solicitantes‖, ou seja, concreto armado é a soma de concreto simples, armadura e aderência. Imagem 4 – Elementos básicos da estrutura de concreto armado Fonte: EDIFIQUE, 2011. 3.3. Comparativo de custos Após breve abordagem teórica e prática de ambos os métodos, é possível fazer um comparativo entre a edificação de alvenaria estrutural e de concreto armado. Inicialmente, ponderam-se as vantagens e desvantagens de cada um: 19 Bauru 28 de abril de 2016 Tabela 1 - Comparativo de vantagens e desvantagens entre os métodos [Elaborada pelos autores] ALVENARIA ESTRUTURAL CONCRETO ARMADO Vantagens: Vantagens: ● Economia de madeira para fôrmas; ● Apresenta alta resistência à compressão ● Redução de concreto e ferragens ● É facilmente moldável adaptando-se aos mais variados tipos de forma, e as armaduras de aço podem ser dispostas de acordo com o fluxo dos esforços internos; ● Redução na mão de obra de carpintaria e armação; ● É resistente às influências atmosféricas e ao desgaste mecânico; ● Facilidade no treinamento da mão de obra; ● Resistem a grandes ciclos de carga com baixo custo de manutenção; ● Maior rapidez e facilidade na execução;Desvantagens: ● Menor número de funcionários; ● Tem baixa resistência à tração, ● Maior resistência ao fogo; ● Tem baixa resistência à tração, aproximadamente um décimo de sua resistência à compressão; ● Isolamento térmico e acústico ● Elevado peso próprio nas estruturas; Desvantagens: ● É necessário mistura, lançamento e cura, a fim de garantir a resistência desejada; ● As paredes portantes não podem ser removidas sem ser substituída por outro elemento com mesma função; ● O custo das formas usadas para moldar os elementos de concreto é relativamente cara. Em alguns casos, o custo do material e a mão de obra para construir as formas tornam-se igual ao custo do concreto; ● Depois de executada, a estrutura arquitetônica não pode ser modificada; ● Apresenta resistência à compressão inferior à do aço; ● Restrição no projeto arquitetônico; ● Surgimento de fissuras no concreto devido à relaxação e a aplicação de cargas móveis; ● Os vãos livres são limitados; ● Colocação de juntas de controle e dilatação a cada 15m; ● Escassez de mão de obra qualificada; 20 Bauru 28 de abril de 2016 Na comparação entre os sistemas de estrutura em alvenaria estrutural e em concreto armado, verifica-se que o segundo método demanda mais recursos materiais (devido à necessidade da inclusão do aço) e de mão de obra que o primeiro. Para uma estimativa do custo equivalente da mão-de-obra por metro quadrado, soma-se o custo dos trabalhadores em cada item da obra mais os encargos sociais, para que depois o valor fosse dividido pela área construída, a fim de se obter o custo por metro quadrado. Realizando essa análise nos dois sistemas estruturais, resulta um valor de mão-de-obra menor na alvenaria estrutural que na estrutura de concreto armado. Além disso, por apresentar maior produtividade em certas atividades o custo com mão-de-obra na alvenaria estrutural também é mais barato que na de concreto armado. Considerando que o recurso mão de obra é o custo mais significativo de uma obra, sendo assim qualquer diminuição terá um grande impacto no custo final do projeto. Qualquer redução de custo ajuda no aumento da taxa de retorno. SILVA (2003) concluiu que um aspecto positivo do sistema em alvenaria estrutural é a considerável redução no número de operações, insumos e profissionais envolvidos na produção, quando se faz uma comparação com o sistema construtivo em concreto armado. Desse modo, utilizando-se de um critério puramente econômico o sistema a ser escolhido como apresentando o menor custo é o método de edificação de alvenaria estrutural, pois nela elimina-se a estrutura convencional, o que conduz a importante simplificação do processo construtivo, reduzindo etapas e mão-de-obra, com consequente redução do tempo de execução e principalmente de custos envolvidos. No entanto, apesar de ter um grande peso na definição do sistema a ser utilizado, esse critério não é o único a ser considerado. Deve-se analisar também: oferta de mão de obra qualificada, relacionamento com fornecedores, disponibilidade de materiais próximos ao local da obra, entre outras questões que interferem direta ou indiretamente no custo da obra. Para se obter um bom projeto estrutural, é preciso a haver a junção de um processo construtivo racionalizado, projetado, 21 Bauru 28 de abril de 2016 calculado e construído de acordo com as normas existentes, a fim de se alcançar uma obra funcional, viável e com segurança e economia. 4 – CONSIDERAÇÕES SOBRE OS RISCOS DE EDIFICAÇÕES EM ALVENARIA ESTRUTURAL Segundo Sabbatini (2002), a alvenaria estrutural é de dimensionamento e construção racional. O dimensionamento através de cálculo estrutural, com fundamentação técnico-científica, permite a obtenção de edifícios com segurança estrutural conhecida, semelhante à obtida com estruturas reticuladas de concreto armado, e compatível com as exigências da Sociedade Brasileira para edifícios multipavimentos. Conhecida também como alvenaria auto portanto, é destinada a absorver as cargas das lajes e sobrecarga, sendo necessário para o seu dimensionamento à utilização da NBR 10837 e NBR 8798, observando que sua espessura nunca deverá ser inferior a 14,0 cm (espessura do bloco) e resistência à compressão mínima fbk ±4,5 MPa. (NASCIMENTO, 2002). Existem subdivisões do tipo de alvenaria auto portanto, dependendo da forma de utilização e os riscos a serem evitados, tais como: Alvenaria Estrutural Não-Armada: Emprega como estrutura paredes de alvenaria sem armação. Os reforços metálicos são para finalidades construtivas, como em cintas, vergas, na amarração entre paredes e nas juntas horizontais, etc e com a finalidade de evitar fissuras localizadas. Alvenaria Estrutural Parcialmente Armada: Emprega como estrutura paredes de alvenaria sem armação e paredes com armação. Estas últimas se caracterizam por terem os vazados verticais dos blocos preenchidos com graute (um micro- concreto de grande fluidez) envolvendo barras e fios de aço. A alvenaria estrutural parcialmente armada é dimensionada como a não armada, porém, quando no dimensionamento surgem trechos da estrutura com solicitações que provoquem tensões acima das admissíveis, estes trechos são dimensionados como alvenaria armada (SABBATINI, 2002). 22 Bauru 28 de abril de 2016 Alvenaria Estrutural Totalmente Armada: É a alvenaria estrutural armada de blocos vazados de concreto, construída com blocos vazados de concreto, assentados com argamassa, na qual certas cavidades são preenchidas continuamente com graute, contendo armaduras envolvidas o suficiente para absorver os esforços calculados, além daquelas armaduras com finalidade construtiva ou de amarração (ABNT, NBR-10837). Alvenaria Estrutural Protendida: é reforçada por uma armadura ativa (pré- tensionada) que submete a alvenaria a esforços de compressão (RAUBER, 2005). Roman (2000) afirma que na alvenaria estrutural as paredes funcionam como os elementos estruturais à edificação, que deverão resistir às cargas verticais e às cargas laterais, sendo que as laterais deverão ser absorvidas pelas lajes e transmitidas às paredes estruturais paralelas à direção do esforço lateral. Ainda segundo o autor, uma parede de alvenaria pode suportar pesadas cargas verticais e horizontais paralela ao seu plano, mas é comparativamente fraca às cargas horizontais que atuam perpendicularmente ao seu plano. Nota-se o quanto esse processo demanda foco nas precisões e alinhamentos, pois serão as paredes que sustentarão a obra, logo a estabilidade do conjunto dependerá do correto arranjo espacial das paredes, que deverão resistir tanto ao seu próprio peso e cargas de ocupação, quanto à ação do vento, empuxo da terra, etc. O grande desafio, portanto, é minimizar as tensões de tração que possam vir a aparecer, a fim de assegurar a qualidade e segurança da obra, minimizando seus riscos a curto e à longo prazo 5 – ALVENARIA ESTRUTURAL, MEIO AMBIENTE, CONFORTO AMBIENTAL E SUSTENTABILIDADE 5.1 – Alvenaria estrutural e a sustentabilidade A população humana vive um período do dia grande no interior de edificações, sendo para trabalho, estudo, lazer ou repouso, logo, as condições ambientais tem muita influencia no nosso dia a dia. Com o avanço da tecnologia, foi possível desenvolver construções que permitem criar condições térmicas, acústicas e lumínicas, satisfazendo assim a condição humana. 23 Bauru 28 de abril de 2016 No século passado, projetistas deram menor atenção ao uso de soluções passivas de climatização,devido à disponibilidade de energia barata. Nos anos 90 depois de sucessivas crises energéticas, e a tomada de consciência do possível esgotamento do planeta de receber os rejeitos da atividade humana, a sustentabilidade começa a ganhar força na construção civil. Podemos estabelecer uma relação direta entre a dimensão econômica e a energia, pois se gasta dinheiro com a climatização, iluminação e ventilação artificiais, e todo esse resultante vem incluso os significativos impacto ambiental. Por isso vemos a necessidade da construção de edifícios ambientalmente corretos, não mais com a premissa de que eles sejam apenas confortáveis. É importante salientar, que de nada vale o edifício ser construído com baixo consumo de água e energia durante sua operação, e ate mesmo com baixa geração de resíduos e ser um edifício desconfortável e até incomodo em determinados períodos. Por outro lado, não é nada aceitável, que se gaste energia e resíduos de forma desordenada. Em países do hemisfério norte, a eficiência energética ganha bastante destaque, pois seus invernos rigorosos resultam em um consumo de energia significativo, principalmente de combustíveis fosseis. No Brasil, obras que possuem um o ciclo com enfoque global e equilibrado, voltado aos aspectos de sustentabilidade, possuem certificados ambientais, como por exemplo, o LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) do USGBC (Uited States Green Building Council). Essa certificação, é explicita na norma ISSO 15.392, de 2008, onde estabelece normas para o setor da construção civil. Portanto a sustentabilidade engloba quesitos ambientais, sociais e econômicos, e se especificarmos para construção de edifícios, o conforto ambiental, esta intrinsicamente ligado as dimensões sociais, e qualidade de vida. 5.2 – Alvenaria estrutural e o meio ambiente A alvenaria estrutural, promovida com blocos de concreto é uma tecnologia correta, pois pode-se utilizar-se de agregados reciclados de concretos. Ela também promove uma redução significativa no custo final da obra, através de eliminação de formas e cimbramentos e pela redução do consumo de armadura. 24 Bauru 28 de abril de 2016 Blocos de concreto feitos com agregados reciclados, são uma iniciativa ecologicamente correta, e que fortifica as novas legislações ambientais e códigos normativos. Porem o uso de materiais reciclados, como entulho de outros blocos, podem apresentar contaminantes e substancias deletérias ao emprego da fração miúda dos agregados. Também é importante frisar, que uma porcentagem elevada de reciclado na mistura, pode ocasionar o aumento de absorção de água e da retração por secagem de unidade e diminuir a coesão. Portanto é necessária devida atenção em sua produção. Butler (2007) cita em seu trabalho, que é necessária uma escolha correta do método mais apropriado para a reciclagem, que deve ser proporcional aos resíduos gerados. Com uma gestão adequada, evita-se de diferentes tipos de mistura, e é possível reduzir a sua inutilidade, com a avaliação das propriedades físicas é possível aferir a composição e a qualidade do resíduo, tornando o bloco utilizável ou não. Outro atrativo na alvenaria estrutural, é que se bem planejada a obra, causam menor impacto ao meio ambiente, há menos produção de resíduos sólidos, pois na construção evita-se a execução de cortes nas paredes para instalação de tubulações, outro atrativo é o menor uso de madeira. O desempenho sustentável dos produtos e dos materiais e de execução, são de suprema importância, pois garantem qualidade de vida, mesmo com a intensificação urbana, garantindo uma melhor habitação. O desafio é transformar a demanda pelo desenvolvimento sustentável em oportunidades para criar novos mercados e suprir o novo perfil da sociedade em que vivemos. Na imagem 4 é possível analisar toda estratégia de uma construção sustentável. 25 Bauru 28 de abril de 2016 Imagem 4 – Estratégia de uma construção sustentável Fonte: CIB,1999. 5.3 – Alvenaria estrutural e o conforto ambiental Para aperfeiçoar a relação entre natureza e o homem, tanto em redução de impactos ambientais quanto melhoria de qualidade de vida, o comportamento térmico dos edifícios é importante, pois oferece conforto ao usuário e minimiza o uso de equipamentos que consumem energia. O desafio é conhecer esse comportamento térmico e projetar de maneira eficiente. Existem normas que regulamentam o desempenho térmico e a eficiência energética dos edifícios, elas consideram características climáticas locais. Podemos citar a norma NBR 15575-1, que tem como base o desempenho mínimo do edifício durante sua vida útil, e faz com que incorporadoras, projetistas, construtoras, fornecedores e usuários fiquem incumbidos de cumprir critérios mínimos de desempenho de edificações. Na alvenaria estrutural é necessário uma analise dos diferentes tipos de bloco utilizados, seu desempenho térmico, característica de clima, planta baixa, orientação solar, localização do edifício e simulações computacional. Assim a alvenaria estrutural possibilita seu conforto térmico das paredes, caso não seja seguidos os critérios de desempenho, blocos de concreto podem se tornar boas respostas térmicas. Também se faz necessário avaliar o conforto acústico, pois o desenvolvimento tecnológico alcançado na construção civil tem deixado a desejar 26 Bauru 28 de abril de 2016 em relação a tal item. O isolamento das paredes, laje, pisos, janelas e portas é um ponto critico na construção, pois é um dos itens de maior reclamação de usuários. Em blocos de concreto há um considerável conforto acústico, principalmente quando a alvenaria é rebocada em ambas as faces. De acordo com DONDÉ (2006), esse resultado já esperado, pois as parcelas de ondas acústicas diminuem em superfícies lisas, portanto o aumento de massa superficial é fundamental na alvenaria estrutural. Um fator que é importante é a resistência de blocos ao fogo, Tanto em blocos de cerâmicos, quanto em blocos de concreto é possível ter resultados satisfatórios. ROSEMANN (2011) realizou um trabalho com alvenaria estrutural com blocos de cerâmica, onde foi possível constatar o bom desempenho ao fogo, principalmente se a alvenaria tiver revestimentos de argamassa, e com preenchimento de areia nos vazados dos blocos. 6 – DADOS DA OBRA E VISITA TÉCNICA A obra visitada é um residencial (imagem 5) com 5 edifício de 10 pavimentos, sendo o 10° andar a caixa d’ água, está localizado na Avenida Pinheiro Machado, Bauru-SP. Sua área total é de 10.787 m², o custo da obra esta entorno de 3 milhões de reais. Imagem 5 – Residencial Pinheiro Machado Fonte: Autores 27 Bauru 28 de abril de 2016 O edifício visitado tem como característica a alvenaria estrutural, com blocos de concretos vazados (Imagem 6) Imagem 6 – Edifício com sistema de alvenaria estrutural Fonte: Autores. Como a alvenaria estrutural não faz o uso de pilares e vigas, o elemento estrutural se encontra nos blocos de concreto, sendo que para cada parte da estrutura exige um tamanho e uma resistência diferente (Imagem 7). Todos devem estar devidamente identificados e aprovados no teste de qualidade. 28 Bauru 28 de abril de 2016 Imagem 7: Blocos de concreto identificados e aprovados na obra Fonte: Autores Os pontos de graute e os blocos de canaletas recebem ferragem e graute e assim é feita a amarração da estrutura. Na obra visitada nospontos de graute primeiramente é realizado uma limpeza, depois a aplicação de graute, na imagem 8, é possível visualizar a abertura da parede para colocação de graute e as ferragens saindo dos blocos. Imagem 8 – Ponto de graute e ferragens. 29 Bauru 28 de abril de 2016 Fonte: Autores A necessidade de ter todos os projetos executivos interligados se faz pela execução simultânea na obra, ou seja, ao subir a alvenaria, a elétrica e hidráulica devem acompanhar o processo (imagem 9). Imagem 9 – Execução simultânea de diversas etapas, como alvenaria, elétrica e hidráulica. Fonte: Autores Na obra visitada, as escadarias não possuem ventilação, logo existe um duto com janelas para a circulação do ar (imagem 10). 30 Bauru 28 de abril de 2016 Imagem 10 – Duto para ventilação nas escadarias Fonte: Autores A laje na alvenaria é responsável não só pelo desempenho estrutural, mas pelos efeitos de suas deformações. Na obra é utilizada a metodologia de com fitas de escoramento. 31 Bauru 28 de abril de 2016 Imagem 11 - Laje com fitas de escoramento Fonte: Autores Na imagem 12, estão os alunos que realizaram a visita na obra. 32 Bauru 28 de abril de 2016 Imagem 12 – Alunos que visitaram a obra. Fonte: Autores 7 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BUTTLER, Alexandre Marques. Uso de agregados reciclados de concreto em alvenaria estrutural. Escola de Engenharia, UFSC. São Carlos, 2007. GOUVEIA, João P., LOURENÇO, Paulo B., VASCONCELOS, Graça. Soluções construtivas em alvenaria. 3° Congresso de Construção, Universidade de Coimbra. Coimbra, Portugal, 2007. SANTOS, Marcus D. F. Técnicas construtivas em alvenaria estrutural: contribuição ao uso. Universidade Federal de Santa Maria. Santa Maria, RS, 1998. CAMACHO, Jefferson S. Projeto de edifícios em alvenaria estrutural. Universidade Estadual Paulista. Ilha Solteira, SP, 2006. RICHTER, Cristiano. Alvenaria Estrutural: processo construtivo racionalizado. Centro de ciências exatas, UNISINOS. 2010. PASTRO, Rodrigo Z. Alvenaria estrutural sistema construtivo. Universidade São Francisco. Itatiba, 2007. ROSEMANN, Fernando. Resistencia ao fogo de paredes de alvenaria estrutural de blocos de cerâmicos pelo critério de isolamento térmico. 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