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UNIVERSIDADE PAULISTA INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL Dener Mateus de Souza RA: C2121A-2 EC0Q Júlia Neves de Araújo RA: C20330-0 EC0Q Matheus Rangel Venturi RA: C7431A-8 EC9P Pedro Henrique Ulhôa Silva RA: C25EJA-2 EC0Q Rafael de Moraes Souza RA: C1490D-6 EC0Q Raiane Fernandes Machado RA: C02096-6 EC0Q Suely Sacerdote Gonçalves RA: T34023-3 EC0T Vagner da Silveira RA: C384FG-0 EC9P PROJETO PARA CONSTRUÇÃO DE UM PRÉDIO COMERCIAL COM DEZ PAVIMENTOS São José dos Campos - SP 2018 Dener Mateus de Souza RA: C2121A-2 EC0Q Júlia Neves de Araújo RA: C20330-0 EC0Q Matheus Rangel Venturi RA: C7431A-8 EC9P Pedro Henrique Ulhôa Silva RA: C25EJA-2 EC0Q Rafael de Moraes Souza RA: C1490D-6 EC0Q Raiane Fernandes Machado RA: C02096-6 EC0Q Suely Sacerdote Gonçalves RA: T34023-3 EC0T Vagner da Silveira RA: C384FG-0 EC9P PROJETO PARA CONSTRUÇÃO DE UM PRÉDIO COMERCIAL COM DEZ PAVIMENTOS São José dos Campos - SP 2018 Trabalho de curso apresentado ao Instituto de Ciências Exatas e Tecnologia da Universidade Paulista – UNIP, campus São José dos Campos, como parte obrigatória necessário para a obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil, sob orientação do Prof Me Joaquim. Dener Mateus de Souza RA: C2121A-2 EC0Q Júlia Neves de Araújo RA: C20330-0 EC0Q Matheus Rangel Venturi RA: C7431A-8 EC9P Pedro Henrique Ulhôa Silva RA: C25EJA-2 EC0Q Rafael de Moraes Souza RA: C1490D-6 EC0Q Raiane Fernandes Machado RA: C02096-6 EC0Q Suely Sacerdote Gonçalves RA: T34023-3 EC0T Vagner da Silveira RA: C384FG-0 EC9P PROJETO PARA CONSTRUÇÃO DE UM PRÉDIO COMERCIAL COM DEZ PAVIMENTOS _________________________________________________ Me. Sérgio Monteiro Soares - UNIP __________________________________________________ Me. Luiz Miguel Gutiérraz Klinsky - UNIP _______________________________________ Me. Joaquim Jr. - UNIP Data de aprovação 00/00/2018 Trabalho de curso apresentado ao Instituto de Ciências Exatas e Tecnologia da Universidade Paulista – UNIP, campus São José dos Campos, como parte obrigatória necessária para a obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil, sob orientação do Prof. Me. Joaquim. DEDICATÓRIA Dedicamos em primeiro lugar esse trabalho a Deus que nos deu força para permanecermos até o fim, às nossas famílias, por terem nos acompanhado e nos dado força em todos os momentos de nossa vida universitária e a todos os nossos professores, que nos proporcionaram um ambiente de amplo conhecimento, além dos colaboradores da universidade, por toda estrutura e suporte. Também aproveitamos aqui para deixar uma dedicação especial a construtora MZ3. “TRABALHE DURO EM SILÊNCIO. DEIXE O SEU SUCESSO FALAR POR VOCÊ.” Frank Ocean RESUMO Através de um processo de pesquisa que tem como principal objetivo desenvolver e aprimorar técnicas do conhecimento das áreas relacionadas a engenharia civil surgiu a oportunidade de realizar o estudo para criar um edifício comercial com 10 pavimentos. Com relação aos métodos construtivos e estruturais os edifícios não se diferem, pois, se forem feitos através de concreto armado seguirão as mesmas metodologias, porém, diferente dos residenciais devem atender a normas de instalações internas de equipamentos, bem como legislação municipal com detalhamento diferente. Alguns itens deverão ser atendidos visando um bom desempenho de projeto, como: estudos de Viabilidade (Lei municipal 267/03 – Código de edificações de São José dos campos e Lei Complementar 428/10 - Normas relativas ao parcelamento, uso e ocupação do solo); Instalações de Canteiros de Obras (NR 18 – Condições e Meio de trabalho na Indústria da Construção Civil); Método Construtivo (Concreto Armado); Dimensionamentos (Arquitetônico, Estrutural, Hidráulico, Elétrico, AVCB); Fundações; Cronograma; Orçamento. Dentro os itens estabelecidos, a via de regra deverá ser demonstrar o mais próximo de situações reais como esse tipo de detalhamento é utilizado, atendendo as Normas Regulamentadoras (NR’s), Normas Técnicas Brasileiras (NBR’s) e Legislações Municipais, que para este estudo são referentes ao município de São José dos Campos. Palavra-chave: Edifício de Concreto Armado, Edifício Vertical de Múltiplos Pavimentos ABSTRACT Through a research process that has as main objective to develop and to improve techniques of the knowledge of the areas related to civil engineering appeared the opportunity to realize the study to create a commercial building with 10 pavements. Regarding the constructive and structural methods, the buildings do not differ, because if they are made through reinforced concrete they will follow the same methodologies, but different from the residential ones must meet the norms of internal equipment installations, as well as municipal legislation with different details. Some items should be taken care of for a good project performance, such as: Feasibility Studies (Municipal Law 267/03 - Building Code of São José dos Campos and Complementary Law 428/10 - Rules related to land subdivision, use and occupation); Construction Site Installations (NR 18 - Conditions and Working Environment in the Construction Industry); Constructive Method (Armed Concrete); Dimensions (Architectural, Structural, Hydraulic, Electrical, AVCB); Foundations; Timetable; Budget. Within the established items, the rule of thumb should be to demonstrate as close to real situations as this type of detail is used, taking into account the Regulatory Norms (NR's), Brazilian Technical Norms (NBR's) and Municipal Legislation, which for this study are referring to the municipality of São José dos Campos. Keyword: Arched Concrete Building, Multiple Pavement Vertical Building LISTA DE FIGURAS Figura 1. Zoneamento .............................................................................................................. 19 Figura 2. Localização do empreendimento ............................................................................. 20 Figura 3. Tripé para ensaios de sondagem .............................................................................. 22 Figura 4. Execução de estaca tipo Hélice contínua ................................................................. 26 Figura 5. Montagem de armaduras para concretagem com “arranque” para pilar .................. 28 Figura 6. Concretagem de laje por bombeamento ................................................................... 28 Figura 7. Edifício em concreto armado com alvenaria de vedação ......................................... 29 Figura 8. Cimbramento ............................................................................................................ 31 Figura 9. Canteiro de obras ..................................................................................................... 38 Figura 10. Estoque de cal, cimento, argamassa e gesso ..........................................................38 Figura 11. Medidas do terreno................................................................................................. 41 Figura 12. Fundação profunda (estacas) .................................................................................. 41 Figura 13. Áreas de armaduras As .......................................................................................... 46 Figura 14. Esquema do edifício lançado no STAAD.PRO® ................................................... 49 Figura 15. Resultados STAAD.PRO® direção y ..................................................................... 50 Figura 16: Resultados STAAD.PRO® direção x ..................................................................... 51 Figura 17. Isopletas da velocidade básica V0 .......................................................................... 53 Figura 18. Determinação do fator S2 ....................................................................................... 55 Figura 19. Determinação do fator S3 ....................................................................................... 55 Figura 20. Coeficiente de arrasto Ca para edificações paralelepipédicas em vento de alta turbulência ................................................................................................................................ 57 Figura 21. Ca para direção X ................................................................................................... 58 Figura 22. Ca para direção Y ................................................................................................... 59 Figura 23. Direções do vento e altura (ℎ) para determinação da área de influência ............... 60 Figura 24. Diagrama de esforços na viga STAAD.PRO® ....................................................... 66 Figura 25: Resultado das solicitações na viga V102 STAAD.PRO® ...................................... 67 Figura 26. Seção transversal .................................................................................................... 74 Figura 27. Condição de contorno da laje 102 .......................................................................... 77 Figura 28. Diagrama de esforços no STAAD.PRO® ............................................................... 77 Figura 29. Resultado das solicitações na laje 102 STAAD.PRO® .......................................... 78 Figura 30. Diagrama de esforços no pilar 109 no STAAD.PRO® .......................................... 82 Figura 31. Resultado das solicitações no pilar 909 STAAD.PRO® ........................................ 83 Figura 32. Seção transversal do pilar ...................................................................................... 87 Figura 33. Sub-ramais para aparelhos sanitários ..................................................................... 93 Figura 34. Modelo de banheiro para as salas comerciais ........................................................ 95 Figura 35. Altura manométrica................................................................................................ 96 Figura 36. Quadro de distribuição Geral (QDG) ..................................................................... 99 Figura 37. Projeto elétrico das salas comerciais com final 2 ................................................ 100 LISTA DE TABELAS Tabela 1. Zoneamento Urbano ................................................................................................ 19 Tabela 2. Dados do empreendimento ...................................................................................... 19 Tabela 3. Peças para montagem de formas e cimbramentos ................................................... 31 Tabela 4. Tabela de Consumo Diário nas Edificações ............................................................ 33 Tabela 5. Cronograma Físico-financeiro ................................................................................. 36 Tabela 6. Composição de custo para parede de alvenaria sem revestimento cerâmico .......... 37 Tabela 7. Quantidade de operários .......................................................................................... 39 Tabela 8. Número de furos de sondagem ................................................................................ 40 Tabela 9. Método Aoki – Velloso (1975) ................................................................................ 42 Tabela 10. Método Aoki – Velloso (1975) .............................................................................. 43 Tabela 11. Resultados – Aoki & Velloso (1975) ..................................................................... 44 Tabela 12. Força de arrasto para vento atuando na direção X ................................................. 60 Tabela 13. Força de arrasto para vento atuando na direção Y ................................................. 61 Tabela 14 Massa específica e espessura de paredes ................................................................ 61 Tabela 15. Carga linear de parede nas vigas............................................................................ 62 Tabela 16. Carga linear de parede nas lajes ............................................................................. 62 Tabela 17. Carga de piso, revestimento e forro ....................................................................... 62 Tabela 18. Sobrecarga nas lajes ............................................................................................... 63 Tabela 19. Dados das Ações .................................................................................................... 63 Tabela 20. Combinações .......................................................................................................... 64 Tabela 21. Combinações .......................................................................................................... 65 Tabela 22. Distância a ser percorrida pelo operador ............................................................... 88 Tabela 23. Classificação das Edificações e Áreas de Risco quanto à ocupação ..................... 90 Tabela 24. Dados para o dimensionamento das saídas de emergência.................................... 90 Tabela 25. Vazão nos pontos de utilização em função do aparelho sanitário e da peça de utilização ................................................................................................................................... 91 Tabela 26. Unidades de Hunter de contribuição dos aparelhos sanitários e diâmetro nominal mínimo dos ramais de descarga ................................................................................................ 94 Tabela 27. Diâmetro Nominal mínimo dos ramais de descarga para os aparelhos a serem colocados nos banheiros ........................................................................................................... 94 Tabela 28. Previsão de carga para os pontos de energia.......................................................... 99 Tabela 29. CUB – Custo Unitário Básico para Alto Padrão.................................................. 101 Tabela 30. Cronograma de previsão das obras ...................................................................... 103 LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS NBR - Normas técnicas brasileiras NR - Normas regulamentadoras ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas ZUC - Zona de urbanização controlada (município de São José dos Campos) Fck - força de compressão característica do concreto Fcd - resistência característica de concreto à tração de projeto Fyk - força de escoamento característica doaço Fyd - força de escoamento característica do aço de projeto In loco - realizar algo no local da obra cm - centímetros cm² - centímetros quadrados cm³ - centímetros cúbicos m - metro m² - metro quadrado (área) m³ - metro cúbico (volume) 𝝈𝒔𝒚 - tensão de escoamento específica do aço 𝝈𝒔𝒅 - tensão de escoamento específica de projeto do aço ɤc - peso específico do concreto ɤs - peso específico do ɤca - peso específico do concreto armado ɤalvenaria - peso específico da alvenaria ɤg – coeficiente de minoração devida à carga de peso próprio ɤq - coeficiente de minoração devida à sobre carga n - número de lados engastados da laje M - momentos fletores positivos N - momentos fletores negativos d - altura útil h - altura total Ø - diâmetro Cnom - cobrimento nominal Pd - Fd - combinações de forças de projeto λ - lambda ∑ - somatório ∆ - delta (comumente utilizado para indicar diferenças entre início e fim) As - área de seção das armaduras bw - largura da base da seção mín - mínimo lb = dobra nas extremidades da armadura Rp - resistência de ponta (estaca) Rl - resistência lateral Np - SPT médio na ponta da estaca Ap - área da ponta (estaca) k = coeficiente do solo PU - capacidade de carga da estaca SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................... 16 1.1 OBJETIVO........................................................................................................................ 17 1.1.1 OBJETIVO GERAL ..................................................................................................... 17 1.1.2 OBJETIVO ESPECIFICO ........................................................................................... 17 2 METODOLOGIA ................................................................................................................ 18 2.1 ESTUDOS PRELIMINARES DO EDIFÍCIO COMERCIAL .................................... 18 2.1.1 LEI DE ZONEAMENTO DE SÃO JOSÉ DOS CAMPOS ....................................... 18 2.1.2 LOCAL DE EXECUÇÃO DA OBRA ......................................................................... 20 2.1.3 ESTUDO DE IMPACTO AMBIENTAL .................................................................... 21 2.1.4 LIMPEZA DO TERRENO ........................................................................................... 21 2.1.5 LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO ....................................................................... 21 2.1.6 ANÁLISE DE SOLO ..................................................................................................... 21 2.1.7 TERRAPLENAGEM .................................................................................................... 23 2.1.8 FECHAMENTO DO TERRENO ................................................................................ 23 3 METODOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO ......................................................................... 24 3.1 CANTEIRO DE OBRAS ................................................................................................. 24 3.2 FUNDAÇÕES ................................................................................................................... 25 3.3 MÉTODO CONSTRUTIVO ........................................................................................... 26 3.4 DIMENSIONAMENTOS ESTRUTURAIS ................................................................... 30 3.6 INSTALAÇÕES HIDRAÚLICAS .................................................................................. 32 3.6.1 CONSUMO DIÁRIO .................................................................................................... 33 3.6.2 RAMAL PREDIAL ....................................................................................................... 33 3.6.3 RAMAIS USUAIS ......................................................................................................... 33 3.6.4 RESERVATÓRIOS E RESERVA TÉCNICA ........................................................... 34 3.6.5 BOMBA DE RECALQUE ............................................................................................ 34 3.7 INSTALAÇÕES ELÉTRICA .......................................................................................... 34 3.8 CRONOGRAMA .............................................................................................................. 35 3.9 ORÇAMENTAÇÃO ......................................................................................................... 37 4 RESULTADOS .................................................................................................................... 38 4.1 APRESENTAÇÃO DO CANTEIRO DE OBRAS ........................................................ 38 4.2 ESTUDOS DE SOLOS E FUNDAÇÕES ....................................................................... 40 4.3 DIMENSIONAMENTOS ESTRUTURAIS ................................................................... 47 4.3.1 INSTABILIDADE E EFEITOS DE 2A ORDEM ....................................................... 47 4.3.1.1 DISPENSA DA CONSIDERAÇÃO DOS EFEITOS GLOBAIS DE 2A ORDEM ....................... 47 4.3.1.2 PARÂMETRO DE INSTABILIDADE 𝜶 ........................................................................... 47 4.3.1.3 MÓDULO DE INÉRCIA EQUIVALENTE ....................................................................... 48 4.4 CARGAS DE VENTO...................................................................................................... 53 4.4.1 VELOCIDADE BÁSICA ................................................................................................... 53 4.4.2 VELOCIDADE CARACTERÍSTICA .................................................................................. 54 4.4.3 PRESSÃO DINÂMICA DO VENTO .......................................................................... 56 4.4.7 COMBINAÇÕES........................................................................................................... 63 4.5 VIGA .................................................................................................................................. 66 4.6 LAJE .................................................................................................................................. 75 4.6.1 DADOS DA LAJE ............................................................................................................ 75 4.7 PILAR ................................................................................................................................ 81 4.8 AUTO DE VISTORIA DO CORPO DE BOMBEIROS - AVCB ................................ 87 4.9 INSTALAÇÕES HIDRAÚLICAS .................................................................................. 89 4.9.1 CONSUMO DIÁRIO .................................................................................................... 89 4.9.3 RAMAIS USUAIS ......................................................................................................... 91 4.9.4 RAMAIS DE DESCARGA E DE ESGOTO ............................................................... 93 4.9.5 CÁLCULO PARA POTÊNCIA DA BOMBA DE RECALQUE .............................. 95 4.9 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS ....................................................................................... 97 4.10 ORÇAMENTAÇÃO ..................................................................................................... 100 4.11 CRONOGRAMA DE OBRAS ....................................................................................103 5 CONCLUSÕES FINAIS ................................................................................................... 105 REFERÊNCIAS.................................................................................................................... 106 ANEXOS................................................................................................................................ 107 PROJETOS TÉCNICOS ..................................................................................................... 113 16 1 INTRODUÇÃO O Brasil possui predominantemente construções feitas pelos mais variados tipos de concreto, que apresentam diferentes formas, e criam Edifícios com padrão de qualidade que trazem confiança aos seus ocupantes. Por possuir alta resistência a compressão, o concreto armado é a técnica mais utilizada no mundo para construção de estruturas. Com a junção do concreto e aço (barras) é um material composto que atinge significativos valores de resistência. As armaduras deram ao concreto um poder muito maior de resistência a tensões dando capacidade de alcançar vãos e momentos fletores maiores. Os profissionais atuantes neste seguimento devem estar sempre em constante processo de atualização, pois as novas tecnologias e materiais que se encontram no mercado tem demonstrado rigoroso conhecimento dos responsáveis técnicos. O Engenheiro Civil tem encontrado uma gama cada vez maior de desafios. Este trabalho de conclusão de curso visa apresentar como o concreto armado se comporta numa estrutura desenvolvida para um edifício com dez pavimentos destinado a atender comércios. Dentro do escopo devem ser previstos: - Estudo de viabilidade; - Canteiro de Obras; - Projetos da edificação (arquitetônico, hidráulico, elétrico, estrutural, etc.); - Cronograma; - Orçamento, etc. Tornar esses quesitos executáveis serão a grande proposta a ser apresentada e pretende- se fazê-lo de uma forma didática aos leitores. 17 1.1 OBJETIVO 1.1.1 OBJETIVO GERAL Desenvolver o estudo de um prédio comercial, no bairro Jardim Aquarius, localizado em São José dos Campos – SP, visando o crescimento de pequenas empresas na região, o local onde será construído tem um grande fluxo de pessoas e é uma zona onde a predominância de habitantes é de classe média-alta, com isso, o foco do empreendimento seria ideal para salas comerciais. 1.1.2 OBJETIVO ESPECIFICO • Estudo físico de um edifício em função do projeto arquitetônico • Canteiro de obra e orçamento geral; • Cronograma físico-financeiro do empreendimento; • Cálculo de uma laje, um pilar e uma viga; • Cálculo hidráulico e elétrico. 18 2 METODOLOGIA Na realização deste projeto foram utilizados, pesquisas em diversas fontes acadêmicas, livros, sites da internet, conhecimentos teóricos absorvidos em sala de aula e normas técnicas, levantando informações claras no que diz respeito a elaboração construtiva do empreendimento. As análises de cada etapa da obra foram consultadas e executadas conforme as normas técnicas da ABNT (associação Brasileira de Normas Técnicas) que serviram como uma direção para as diretrizes que deveriam ser adotadas. A execução do projeto foi organizada em ordem cronológica, seguindo cada informação consultada. A fim de acompanhar na prática cada etapa citada e consolidar os conhecimentos adquiridos nas pesquisas bibliográficas, foram feitas visitas no local do empreendimento. 2.1 ESTUDOS PRELIMINARES DO EDIFÍCIO COMERCIAL 2.1.1 LEI DE ZONEAMENTO DE SÃO JOSÉ DOS CAMPOS Zoneamento é a delimitação de áreas diferenciadas de adensamento, uso e ocupação do solo, de acordo com suas características e potencialidades, visando sua melhor utilização em função das diretrizes de crescimento da cidade, da mobilidade urbana e das características ambientais e locacionais. A proposta é garantir o desenvolvimento harmônico do município, a qualidade de vida e bem-estar social de seus habitantes.(https://www.sjc.sp.gov.br/servicos/urbanismo-e-sustentabilidade/uso-do- solo/zoneamento/ acessado em: 15/08/2018) Alguns de seus principais objetivos são: • Controle de crescimento urbano; • Proteção de áreas inadequadas e de ocupação urbana; • Minimização dos conflitos entre usos e atividades; • Controle do trafego; • Manutenção dos valores das propriedades. A Lei Complementar 428/2010 estabelece as normas relativas ao parcelamento, uso e ocupação do solo em São José dos Campos, e dá outras providências. Zona de Urbanização Controlada Cinco - ZUC5: constitui-se de áreas ocupadas pelo uso residencial horizontal e vertical, consolidado ou em fase de consolidação, destinadas a absorver os usos residenciais multifamiliar e o comércio e serviço com nível de interferência urbano-ambiental baixo, com até 15 (quinze) pavimentos, e o uso industrial sem risco ambiental, admitindo o uso residencial unifamiliar. 19 Figura 1. Zoneamento Fonte: Site da prefeitura de São José dos Campos Tabela 1. Zoneamento Urbano Fonte: Site da prefeitura de São José dos Campos Tabela 2. Dados do empreendimento Fonte: Autores Área Terreno (m²) Coef. de aproveitamento Área Construída (m²) 1.000 3 3.000 20 2.1.2 LOCAL DE EXECUÇÃO DA OBRA Para iniciar a construção de um edifício comercial, são considerados aspectos significativos a serem analisados, como a escolha do terreno e as leis municipais que abrangem a cidade, leis de zoneamento e ambiental, representadas por zonas, siglas e cores, definindo assim os parâmetros do edifício, que podem eventualmente inviabilizar o empreendimento. Foram analisados para uma boa viabilidade do local, os aspectos de fácil acesso e o público alvo. Foi necessário realizar esse estudo de viabilidade para saber o retorno do empreendimento e dar início a execução do projeto. O empreendimento se localiza a 5km de distância da região central de São José dos Campos, local de fácil acesso e próximo das principais vias de ligação das regiões, shoppings, supermercados e linhas de ônibus. O local escolhido para a construção do empreendimento está situado no bairro Jardim Aquarius, Rua Dr. Jorge de Oliveira Coutinho, nº 510 - Zona Oeste do Município de São José dos Campos, como mostra a figura 2, utilizando o ZUC 5 (Zona de Urbanização Controlada Cinco) conforme a lei complementar 428/2010. É uma região com alto índice de crescimento e desenvolvimento imobiliário e valorização econômica. Figura 2. Localização do empreendimento Fonte: Google Maps 21 2.1.3 ESTUDO DE IMPACTO AMBIENTAL Conforme estabelecido pela legislação nacional de política do meio ambiente n°6938/1981. O EIA relaciona-se ao princípio da prevenção que é aplicado aos impactos ambientais já conhecidos ou que sejam identificáveis e tenham mais probabilidade de ocorrer, com o intuito de prevenir os impactos negativos, tais como: desmatamento, construções próximas a nascente e deterioração da fauna e flora local. O empreendimento foi construído mediante a essa lei, respeitando o meio ambiente e a vizinhança do local, visando construir sem causar nenhum dano ambiental e social. 2.1.4 LIMPEZA DO TERRENO Etapa onde realiza a preparação do terreno para o início das atividades construtivas a serem realizadas, começando pela execução de remoção dos serviços físicos, como pedras, rochas, árvores, cupinzeiros, demolição de construções antigas e todos tipos de materiais sólidos e volumosos que estejam sob a superfície do terreno. A limpeza doterreno permite um ambiente organizado, para ter espaço e manuseio do recebimento de materiais de construção. Sendo assim foi realizada a limpeza do local, retirado entulhos, pedras e vegetação. 2.1.5 LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO Houve a contratação de uma empresa terceirizada para realizar o levantamento topográfico, locação da obra e estudo de impacto de vizinhança. 2.1.6 ANÁLISE DE SOLO Para ter conhecimento do tipo de solo, das características principais e sua resistência é fundamental que se realize a sondagem. Na análise de solo foi realizado o método de ensaio SPT (Standard Penetration Test), onde se determina o índice de resistência a penetração conforme NBR 6484 – Solo – Sondagens de simples reconhecimento com SPT – Método de Ensaio (ABNT 2001) O ensaio inicia-se com a perfuração por meio de trado e cravação de um amostrador padrão, a cada metro, obtendo o tipo de solo, a medida do índice de resistência, determinação do nível de água e uma coleta de amostra. A resistência do solo é alcançada através do número de golpes necessários para cravar um amostrador padrão utilizando o procedimento executivo como definido na norma ABNT 6884:2001. 22 Depois de realizada as sondagens todas as informações são apresentadas por meio de um relatório gráfico, onde contém a determinação dos tipos de solo até a profundidade onde se interessa o projeto, das condições de compacidade, consistência e capacidade de carga de cada tipo de solo, espessura das camadas e avaliação da orientação dos planos que as separam. Na sondagem a percussão é montado uma torre tripé conforme figura 3, com altura em torno de 5 m; o martelo padronizado de 65 kg e erguido a altura de 75 cm e cai em queda livre sobre a haste. Com isso, soma-se o número de golpes preciso para a penetração do amostrador, coletando assim os dados de amostras levados ao laboratório para estudo e apresentação de resultados. Figura 3. Tripé para ensaios de sondagem Fonte: http://www.persolo.com.br/ Através do estudo realizado, identifica-se o solo mais resistente, entre a profundidade de 5,80m com argila pouco arenosa, dura, vermelha com SPT 28 a 7,0m; com areia fina e média siltosa pouco compactada e medianamente compactada, rosada com SPT 23. Os dados obtidos através de sondagem, mostram as características e propriedades do subsolo, após avaliados e estudados, irão servir de base técnica para a escolha do tipo da melhor fundação para a edificação, e que se adapte ao terreno e método de contenção para a escavação. (MARTINS J., 2012) 23 2.1.7 TERRAPLENAGEM Na realização desse processo na construção do empreendimento, foi necessário usar técnicas básicas de terraplenagem para dividir igualmente a terra por todo o terreno, deixando o solo apropriado para a construção utilizando etapas fundamentais, sendo elas: Desmatamento – retirada da maior parte de vegetação, função executada por equipamentos, tais como: pás, motossera; Destocamento – processo de retira dos tocos e todo entulho que sobrou da vegetação, executando a queimada do mesmo; Limpeza – resíduos gerados pela queimada, com a limpeza é necessário retirar a camada vegetal, pois não pode ser utilizada como aterro; Compactação do solo – nivelamento do terreno, utilizando rolo compressor. 2.1.8 FECHAMENTO DO TERRENO Com as etapas da limpeza do terreno e terraplenagem concluídos, foi realizado de forma provisória o fechamento do terreno com tapume metálico, fácil de montar e desmontar, durabilidade e resistência. Tem como finalidade a segurança dos operários da obra, quanto para os transeuntes que circulam ao redor da obra, isola poeiras e resíduos da construção, evita queda de materiais na vizinhança e incidentes com maquinas cortantes. E por fim, garantir a segurança dos matérias estocados e equipamentos alocados na obra. 24 3 METODOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO 3.1 CANTEIRO DE OBRAS O canteiro de obras é uma instalação fixa, porém, temporária que serve de suporte aos operários e tem como objetivo organizar e armazenar insumos que serão utilizados na construção a qual se destina. No parágrafo anterior o termo instalação fixa descreve o fato de que o canteiro deve ser instalado em um local onde não precise posteriormente ser removido ao decorrer das obras, por isso, o fato de se planejar muito bem onde será este local. Já o a expressão temporária, designa que durante o período de obras ele deverá estar locado para atender as suas atribuições, e logo após o término será removido, ou seja, terá um tempo de instalação previsto conforme o tempo da obra. O Engenheiro Civil responsável por realizar esta tarefa, utilizará normas de instalações previstas pela NR 18 - Condições e meio ambiente de trabalho na indústria da construção, que determina para esses serviços duas grupos importantes: - Áreas de vivência - Áreas operacioanais 3.1.1 ÁREAS DE VIVÊNCIA As áreas de vivência como o próprio nome menciona são aquelas destinadas a vivência dos operários, os locais que servirão para realizar suas refeições, instalações hidrossanitárias, área de lazer e áreas comuns. Para essas instalações a principal norma a ser utilizada é a NBR 12284 - Áreas de Vivência em Canteiros de Obras (ABNT). Principais itens a serem elaborados nesta etapa: 1) Vestiário 2) Instalações sanitárias 3) Alojamento* 4) Refeitório 5) Cozinha (se houver preparo de alimentos) 6) Lavanderia* 7) Área de lazer* 8) Ambulatório (frentes de trabalho com 50 ou mais operários). * os itens 3, 6 e 7 que se encontram com asterisco deverão apenas serem executados caso atendam a uma quantidade mínima de operários prevista pela NR 18. 25 3.1.1 ÁREAS OPERACIONAIS As áreas operacionais são aqueles locais que servirão diretamente ao trabalho dos operários, locais esses destinadas as operações profissionais de todos aqueles que estão envolvidos na construção, como por exemplo: 1) Portaria; 2) Escritório; 3) Almoxarifado; 4) Depósitos para diferentes materiais; 5) Central de concreto; 6) Central de argamassa; 7) Central de armação; 8) Central de fôrmas; 9) Central de montagem de instalações e esquadrias; 10) Central de pré-moldados, etc. 3.2 FUNDAÇÕES Em uma construção muitos profissionais consideram o conhecimento do tipo de solo um dos fatores de maior segurança, pois, através desse estudo os cálculos utilizados para projeção da estrutura podem ser feitos com um grau de confiança maior. As fundações que são elementos atrelados diretamente ao solo, são divididas em dois grupos: as fundações rasas e fundações profundas. Para o estudo em destaque foram adotadas fundações profundas com estacas do tipo hélice contínua, por apresentar melhores condições de trabalho para o local adotado. O trabalho é realizado através de uma perfuratriz que possui trado helicoidal que gera pouco tremor ao local, evitando abalos em construções vizinhas. Na figura 4 é apresentada imagem dessas execuções. 26 Figura 4. Execução de estaca tipo Hélice contínua Fonte: https://sites.google.com/site/naresi1968/naresi/estaca-helice-continua-monitorada Este tipo de fundação é moldada “in loco”, ou seja, montada e concretada no local das obras e possuem diâmetros entre 25 e 100 cm. As estacas são elementos estruturais que, colocados no solo por cravação ou perfuração, têm a finalidade de transmitir carga ao mesmo, seja pela resistência sob sua extremidade inferior (resistência de ponta), seja pela resistência ao longodo fuste (atrito lateral) ou pela combinação dos dois. (Rodriguez, 2010) A ABEF – Associação Brasileira de Empresas de Engenharia de Fundações e Geotecnia, disponibiliza em seu site (https://www.abef.org.br/) um manual de Execução de Fundações e Geotecnia – práticas recomendadas. Nele constam explicativos de execução dos principais tipos de estacas utilizadas na construção civil. 3.3 MÉTODO CONSTRUTIVO O método construtivo mais utilizado no mundo é sem dúvida alguma o concreto armado, onde a resistência de dois materiais específicos, o aço e o concreto, formam uma combinação 27 muito resistente tanto a tração, como a compressão, propriedades onde cada um tem seu ponto forte. Através de anos de estudos essas qualidades foram sendo aprimoradas. No início era conhecido apenas como cimento hidráulico e no século XIX, começou a era do cimento “Portland”. Após esse período uma série de novos ensaios e desenvolvimentos foram surgindo, e o concreto armado ganhou um grande destaque nesse seguimento. No Brasil esse conhecimento é um pouco mais recente e teve início por volta de 1888, quando Antônio Proost Rodovalho instalou em sua fazenda uma fábrica destinada a produzir este material. Com essa nova fase vieram os dimensionamentos, cálculos, e softwares destinados a estabelecer critérios de construção com mais qualidade e produtividade, dando mais dinamismo a indústria da Construção Civil. Nesse segmento também veio o importante concreto protendido, que não entrará no mérito aqui, apenas um breve relato. Para este tipo de sistema são utilizados cabos de aço nas lajes de concreto com travamento por cordoalhas que ao atingirem determinada tensão geram uma resistência maior que a aplicada ao concreto armado, conseguindo aumentar significativamente os vãos da estrutura. Segundo (Moliterno, 1995), a resistência a tração depende de uma série de fatores, tais como aderência dos agregados com argamassa de cimento. Tipos de resistências: resistência a tração axial, resistência a tração por fendilhamento e resistência à tração na flexão. Na figura 5 tem-se a apresentação de uma foto de uma base de pilar na construção da laje, já pronta para receber a concretagem feita através de bombeamento e saída pelo mangote dos caminhões betoneiras (figura 6). 28 Figura 5. Montagem de armaduras para concretagem com “arranque” para pilar Fonte: https://www.archiproducts.com/ Figura 6. Concretagem de laje por bombeamento Fonte: http://stuhlertmaq.com.br/portfolio-view/mangote-para-concreto/ 29 Além do concreto armado, outro importante elemento a ser destacado são as alvenarias de vedação que serão importantes nos fechamentos de paredes. O que é imperativo nas estruturas de alvenaria é tornar nulos ou quase nulos as solicitações de tração, fazendo-as resistir com segurança a esforços de compressão ou flexocompressão. Disto se conclui que o tipo de obra se constitui numa construção por massa ou gravidade. (Moliterno, 1995) Após a apresentação do método construtivo em concreto armado, na figura 7 tem-se a apresentação de um edifício utilizando alvenaria de vedação para as paredes. Figura 7. Edifício em concreto armado com alvenaria de vedação Fonte: http://www.monteiroengenharia.com É elementar que a teoria e estudos para um bom entendimento e compreensão sobre todas as técnicas e execuções das atividades em campo favorece o profissional no seu ambiente de trabalho, porém é necessário um tempo de empenho e acompanhamento das atividades ora realizadas para visualizar os processos construtivos em cada momento da sua realização. De acordo com (Augusto G. Pedreira de Freitas, 2016) a interação do Projetista Estrutural durante a execução é fundamental para o bom desempenho da estrutura. Desta forma 30 recomenda-se que exista uma comunicação entre projetista e obra, definindo claramente os meios de comunicações. 3.4 DIMENSIONAMENTOS ESTRUTURAIS Os edifícios em concreto armado possuem basicamente quatro elementos estruturais muito importantes, que são: - Fundações - Lajes - Vigas e - Pilares Para realizar suas devidas construções, é necessário fazer a montagem de seus moldes, que são constituídos pelas formas e escoramentos que irão acomodar o concreto e dar os mais variados formatados que se pretende obter. Em edifícios que são compostos por vários pavimentos, esse material é de grande utilidade, pois, pode ser reaproveitado em várias etapas da obra. Normalmente são de madeira (tábuas, compensado, pontaletes, etc.), metálicos (escoras, barrotes, forcados, agulhas, etc.) ou plásticos (plasterit, cubetas, etc.). Painel é uma estrutura de Forma em que o vigamento secundário, via de regra, está ligado ao compensado. Partiu de um projeto que estudou técnica e economicamente o assunto, definiu suas dimensões e seu local de utilização. A partir daí, teve sua confecção executada de forma industrializada ou semi-industrializada. (Silva, 1998) A montagem das formas deve ser realizada de forma que os esforços gerados pela concretagem sejam suportados sem que aconteça a abertura das mesmas. No processo de concretagem podem ocorrer diferentes forças atuantes, uma concretagem com baldes, latas metálicas, ou jericas, não causará tanto impacto como um mangote que despeja concreto líquido diretamente do caminhão betoneira. As principais peças para que sejam montadas as formas estruturais e os cimbramentos (nome dados ao conjunto de peças que quando montadas suportam as cargas do concreto estrutural) são apresentadas na tabela 3. 31 Tabela 3. Peças para montagem de formas e cimbramentos Fonte: Autores Os elementos estruturais devem ser moldados “in loco” para um edifício com essas características, portanto, na figura 8, é apresentada a imagem de peças de cimbramento, que são armações feitas justamente para moldar o concreto. Figura 8. Cimbramento Fonte: http://globalconstrucoes.com.br/panorama-center-ribeiro-alvim-juiz-de-fora-mg/ - acessado em: 15/10/2018 Elemento Peça Gastallho Formas de fundo Trava sanduiche Agulha Tirante Escora Andaimes Barrote Forcado Formas de fundo Bainha Tirante Espaçador Agulha Escora Longarina Transversina Cubeta Placa compensado Formas e cimbramento Pilares Vigas Lajes 32 3.5 CERTIFICADO DE LICENCIAMENTO INTEGRADO DO CORPO DE BOMBEIROS – CLCB Através do decreto 55660/10 foi instituído para edificações o Certificado de Licenciamento Integrado emitido pelo Corpo de Bombeiros, que visa entre outros atributos prever projeto de segurança para os edifícios, residenciais, comerciais e industriais excetuando os casos de residência unifamiliares e de comércio com áreas menores que 100 m² de área construída computável. Ao todo tem-se 45 IT’s (Instruções Técnicas) referentes aos requisitos obrigatórios a boa condição de execução dessas atividades. O site “http://www.corpodebombeiros.sp.gov.br/” do corpo de bombeiros possui um link chamado de “VIA FÁCIL”, onde os projetos e documentos devem ser inseridos para que a vistoria da edificação possa ser realizada. Essas alterações na legislação e nos métodos de construção tem exigido muita atualização por parte dos profissionais de engenharia, pois, projeto é algo que os projetistas fazem diariamente, porém, tem-se o lado de dimensionamentos e implantações do sistema que será integrado, fazendo com que atender a lei tenha uma condição mínima para tornar o projeto viavelmente executável. Além desse fator muito importante, outra mudançaque atualmente vem acontecendo e alterando a forma desses profissionais trabalharem é a famosa “INDÚSTRIA 4.0”, que dentro da Construção Civil trouxe junto com ela as novas “Assinaturas e Certificados Digitais”, onde os responsáveis por documentações não terão mais que os apresentar impressos, e sim, digitalmente. Trouxe uma agilidade e comodidade maior ao processo que passara a ser totalmente on- line, por outro lado, como já dito anteriormente, engenheiros e projetistas deverão se adaptar a essa nova forma de trabalho para atender aos requisitos desse novo mercado. 3.6 INSTALAÇÕES HIDRAÚLICAS As instalações hidráulicas para edifícios são previstas pela NBR 5626:1998 – Instalações prediais de água fria e NBR 8160 – Esgoto Predial. Após apresentação dos projetos arquitetônicos pode-se visualizar a quantidade de unidades que serão atendidas nesse processo. Uma das especificações encontradas na norma NBR 5626, e que auxiliam o projetista nos dimensionamentos é que a velocidade máxima encontrada em tubulações de água fria deve ser de 3 m/s. 33 3.6.1 CONSUMO DIÁRIO O consumo diário tem como principal objetivo elaborar o cálculo estimado para determinar qual será a capacidade de água que atenderá a população per capita do local, podendo ser utilizada tabela 4. Tabela 4. Tabela de Consumo Diário nas Edificações Fonte: https://leiautdicas.wordpress.com/tag/cc/ A partir daí, podem ser dimensionados os reservatórios que tem a finalidade de abastecer esse público. 3.6.2 RAMAL PREDIAL É a entrada da tubulação que a concessionária local irá instalar para abastecimento do edifício. 3.6.3 RAMAIS USUAIS Os ramais usuais são aqueles designados a atender os pontos de saída de água, ou seja, a tubulação que chega diretamente nos pontos de torneiras, descargas e outros. 34 3.6.4 RESERVATÓRIOS E RESERVA TÉCNICA Segundo NBR 1314:1998 para Edifícios Residenciais com múltiplos pavimentos é aconselhável distribuir a reserva técnica em 40% do volume total para o reservatório superior e 60% do volume total para o reservatório inferior. 3.6.5 BOMBA DE RECALQUE O edifício terá um total de 10 pavimentos, portanto, para conseguir realizar o abastecimento através do reservatório superior que irá funcionar por gravidade, será necessário a utilização de uma bomba d’água que elevará o fluído do reservatório inferior. Nos projetos de instalações prediais, frequentemente é necessário prever instalações de bombeamento, também denominadas instalações elevatórias ou de recalque. O caso mais comum é aquele em que se efetua a transferência de água de um reservatório inferior para um reservatório superior (Vianna, 2004) 3.7 INSTALAÇÕES ELÉTRICA A eletricidade é um elemento que trouxe uma qualidade de vida muito grande as edificações. As iluminações favorecem os habitantes na execução de tarefas noturnas e também dão condições de utilização de aparelhos domésticos que auxiliam no dia-a-dia de qualquer família. Para edificações devem atender normas de execução mínimas encontradas na NBR 5410 - Instalações Elétricas de Baixa tensão que prevê dimensionamento de pontos de tomadas, pontos de iluminação e circuitos, NBR 5413 – Iluminância de Interiores e NBR 14039 – Instalações elétricas de média tensão de 1,0 kV a 32,6 kV, essas são as principais a serem utilizadas, mas em determinados casos, deve-se utilizar também as relacionadas. Esta Norma estabelece as condições a que devem satisfazer as instalações elétricas de baixa tensão, a fim de garantir a segurança de pessoas e animais, o funcionamento adequado da instalação e a conservação dos bens. Esta Norma aplica-se principalmente às instalações elétricas de edificações, qualquer que seja seu uso (residencial, comercial, público, industrial, de serviços, agropecuário, hortigranjeiro, etc.), incluindo as pré-fabricadas. (ABNT NBR 5410, 2004) O SPDA – Sistema de proteção contra descargas atmosféricas é obrigatório aos edifícios que apresentam potência instalada maior que 75 kW e deve atender norma prevista na NR 10 - Segurança em instalações e serviços em eletricidade e NBR 5419 - Proteção contra descargas atmosféricas. 35 Segundo (ABNT NBR 5419, 2015) todas as medidas de proteção contra descargas atmosféricas formam a proteção completa contra descargas atmosféricas. Os projetos de elétrica devem atender alguns itens necessários a boa condição de funcionamento do sistema e satisfazer os seguintes quesitos: ❖ ART ❖ Carta de Solicitação de Aprovação à Concessionária ❖ Memorial Descritivo ❖ Memória de Cálculo ❖ Plantas ❖ Esquemas verticais (Prumadas) ❖ Quadros ❖ Detalhes ❖ Convenções ❖ Especificações ❖ Lista de Materiais De acordo com (Filho, 2011) na concepção de instalações elétricas prediais, o projetista deve estar atento a pelo menos três critérios, no que se refere à utilização das instalações projetadas: acessibilidade, flexibilidade e reserva de carga e confiabilidade. Dentre os itens de maior detalhamento no projeto, estão: ❖ Pontos de energia (tomadas, lâmpadas e interruptores); ❖ Quadro de energia; ❖ Legendas; ❖ Detalhamentos isométricos, etc. 3.8 CRONOGRAMA Cronograma é uma palavra com origem grega, onde Crono vem de Khronos (tempo) e grama está associado a algo escrito ou desenhado, portanto, é exatamente desta maneira que são elaborados para a construção civil. Existem cronogramas para variadas etapas do desenvolvimento da obra, seja para a produção dos operários, seja para o gerenciamento e administração, para compra de insumos, físico-financeiro, etc. 36 Ao dividir o fluxo de desenvolvimento em etapas, estabelecem-se objetivos para cada etapa. Para atingi-los, parte-se de premissas (insumos) que serão trabalhadas gerando os produtos de cada escopo. Tais produtos devem ser formalmente aprovados pelos envolvidos no processo para que se inicie a etapa subsequente. (Augusto G. Pedreira de Freitas, 2016) O mais conhecido e utilizado pela área da construção civil é o chamado gráfico de GANTT, que apesar de ter sido criado por volta de 1910 por Henry Gantt, é uma ferramenta muito atual e auxilia diretamente nas etapas que a obra irá desenvolver. A vantagem desta ferramenta basicamente é uma só, porém, de grande ajuda, que é demonstrar de maneira visual e de fácil compreensão como o cronograma completo dos trabalhos pode ser desenvolvido. O cronograma “FÍSICO-FINANCEIRO”, também é outra poderosa ferramenta de auxilio ao trabalho para empresas de engenharia. Após a finalização do orçamento, se pode utiliza-lo para fazer o desmembramento em valores para cada etapa do processo, desta forma o investidor poderá enxergar de forma clara qual será o seu desembolso de acordo com o que será programado ao longo de toda a obra. Para conseguir efetuar com sucesso essa etapa é preciso que o investidor esteja bem integrado as atividades junto aos profissionais que estão no comando, pois, desta forma, é possível que ambos façam alterações que no meio do caminham possam vir a acontecer. Na tabela 4 tem-se o exemplo de um cronograma físico financeiro que será utilizado como modelo para realização do que se pretende elaborar para o edifício em estudo. Tabela 5. Cronograma Físico-financeiro Fonte: https://www.qconcursos.com/ 37 3.9 ORÇAMENTAÇÃO O orçamento é aquela etapa dos projetos que mais desafia os conhecimentos técnicos, os responsáveis por ele devem ser capazes de enxergar com clareza tudo que deverá ser utilizado em cada momento do processo, tornando viávele econômico àquele que será o investidor de toda construção. Para o desenvolvimento das etapas de orçamento é necessário que o profissional que irá fazer a montagem e elaboração das planilhas, tenha conhecimentos de três importantes etapas: Estudo das condicionantes: é a realização de um estudo detalhado dos projetos com a intenção de se conhecer as condições impostas pelo mesmo analisando os pontos de maior e menor complexidade. Composição de custos: é a etapa onde os custos de itens que estão agregados, ou seja, itens compostos, como por exemplo a alvenaria, onde se tem os blocos, massa e hora homem, são detalhados e podem gerar apenas um valor. Fechamento do orçamento: quando se tem o fechamento por parte do orçamentista, o mesmo deverá direciona-lo ao investidor, a partir daí pode-se gerar a “Curva ABC”, cálculos de lucratividade (BDI), entre outros tipos de movimentações com o intuito de gerar maior lucratividade. Dentro dessas três vertentes a composição de custos é o que mais agrega valor ao desenvolvimento das planilhas, pois, quando se consegue definir claramente os itens de etapas que possuem grandes áreas de execução, é possível fazê-lo através apenas do produto entre a área a ser executada e o valor encontrado na composição para o item de interesse. Na tabela 6 vamos a um exemplo prático para composição de custos para o metro quadrado de parede apenas com pintura: Tabela 6. Composição de custo para parede de alvenaria sem revestimento cerâmico Fonte: Autores Item unid. Quant. Valor unit Valor total Bloco 19x14x39 unit. 13 R$ 1,90 R$ 24,70 Argamassa m³ 0,02 R$ 35,00 R$ 0,70 Chapisco m³ 0,01 R$ 35,00 R$ 0,35 Reboco m³ 0,03 R$ 35,00 R$ 1,05 Pintura m² 1 R$ 15,00 R$ 15,00 Mão-de-obra h/h 0,5 R$ 37,50 R$ 18,75 R$ 60,55Total 38 4 RESULTADOS 4.1 APRESENTAÇÃO DO CANTEIRO DE OBRAS O canteiro de obras são as instalações necessárias para abrigar os operários durante o período de construção da obra. Ele deve ser montado para atender as necessidades dos trabalhadores no campo e dar suporte a equipe técnica de engenharia que acompanhará as execuções realizadas (figuras 9 e 10). Figura 9. Canteiro de obras Fonte: https://www.slideshare.net/CarolinaFerreiradeOl/aula-1-componentes-de-canteiro-de-obra - acessado em: 16/10/2018 Figura 10. Estoque de cal, cimento, argamassa e gesso Fonte: http://equipedeobra.pini.com.br/construcao-reforma/37/estoque-de-materiais-220679-1.aspx acessado em: 16/10/2018 39 4.1.1 ELABORANDO O CANTEIRO DE OBRAS 4.1.1.1 QUANTIDADE DE OPERÁRIOS NA OBRA A quantidade de operários na obra deve seguir um cronograma levando-se em consideração o tempo que se pretende construir e os recursos financeiros que estão a disposição para a execução dessas tarefas. A tabela 7 mostra a quantidade de operários previstos para a execução do edifício (estes números podem sofrer algumas variações conforme rendimento dos trabalhadores, sendo necessário em alguns casos contratar, aumentando a equipe, ou demitir). Tabela 7. Quantidade de operários Fonte: Autores Itens e dimensionamentos obrigatórios previsto para a execução do canteiro de obras. a) Instalações sanitárias - 2 lavatórios - 2 vasos sanitários - 2 mictórios - 3 chuveiros b) Vestiário Abrigo desmontável contendo: Profissional Quantidade Engenheiro 1 Estagiário 1 Mestre de obras 1 Almoxarife 1 Carpinteiro 4 Ajudante de Carpinteiro 4 Armador 4 Eletricista 2 Encanador 1 Pedreiro 2 Ajudante de Pedreiro 2 Azulejista 3 Pintor 3 TOTAL 29 operários 40 - 2 armários de metal com cadeado (portas - 4 x 5) - 2 bancos com largura de 30 cm d) Local de refeições Abrigo desmontável (chapas de compensado e tela) contendo: - 1 lavatório - 1 mesa - 2 bancos de madeira - 2 lixeiras com tampa (reciclável e orgânico) - 1 forno micro-ondas - 1 bebedouro Em sua alínea 18.14.23.1.1 a NR 18 descreve: o elevador de passageiros deve ser instalado a partir da conclusão da laje de piso do quinto pavimento ou altura equivalente. 4.2 ESTUDOS DE SOLOS E FUNDAÇÕES Os solos e fundações são elementos que interagem entre si dando estabilidade ao restante dos elementos a serem projetados. Serão utilizadas nesse estudo estacas tipo hélice contínua, que são realizadas com o furo através de uma perfuratriz e no momento de sua retirada a concretagem é realizada. 4.2.1 QUANTIDADE DE FUROS DE SONDAGEM Os furos de sondagem devem ser previstos de acordo com NBR 8036:1983 – Programação de sondagem para simples reconhecimento de solos para fundações de edifícios, e podem ser dimensionados utilizando a tabela 8. Tabela 8. Número de furos de sondagem Fonte: NBR 8036 Área (m²) Nº de furos Área (m²) Nº de furos < 200 2 (evitar menos de 3) 1000 a 1200 6 200 a 400 3 (evitar menos de 3) 1200 a 1600 7 400 a 600 3 (evitar menos de 3) 1600 a 2000 8 600 a 800 4 2000 a 2400 9 800 a 1000 5 > 2400 A critério do projetista 41 O terreno onde deverá ser implantado o empreendimento possui uma metragem conforme figura 11 e apresenta área de 800 m². Com a utilização da tabela 7 pode-se constatar que serão necessários 5 furos. Figura 11. Medidas do terreno Fonte: Autores 4.2.2 CÁLCULO DE ESTACAS As fundações, como já foram apresentadas anteriormente e serão dimensionadas a partir de agora seguindo padrões contidos na NBR 6122 - Projeto e execução de fundações, considerando o que já foi exposto será utilizado o método Aoki – Velloso de resistência de carga admissível para estacas, conforme figura 12. Figura 12. Fundação profunda (estacas) Fonte: http://www.lmsp.ufc.br/arquivos/graduacao/fundacao/apostila/04.pdf (acessado em 05/10/2018) 42 Dados adotados: Solo = silte arenoso compacto a muito compacto (perfil de sondagem) Diâmetro = Ø = 40cm Profundidade = 8m (figura do capítulo 5 – colocar o número) Para os cálculos de estacas (fundações) foram adotados alguns valores fictícios com o intuito de se concretizar o memorial de cálculos. Cálculo de RP 𝑹𝑷 = 𝑟𝑝 𝑥 𝐴𝑝 (𝑒𝑞. 1) Onde: Rp = resistência de ponta rp= capacidade de carga do solo na cota de apoio do elemento estrutural Ap= área da seção transversal da ponta 𝒓𝒑 = 𝑘 𝑥 𝑁𝑝 𝐹1 (eq. 2) Onde: k = coeficiente do solo Np = 25 (adotado) - SPT da camada de apoio da estaca F1 = coeficiente do tipo da estaca Tabela 9. Método Aoki – Velloso (1975) Fonte: http://sinop.unemat.br/site_antigo/prof/foto_p_downloads/fot_7165aula_7_- _capacidade_de_cabga_de_estacas_-_mytodo_aoki-velloso_(1975)_pdf.pdf (acessado em 02/10/2018) Tipo de estaca F1 F2 Franki 2,5 2 F1 Metálica 1,75 2 F1 Pré-moldada 1 + D/0,80 2 F1 Escavada 3 2 F1 Raiz, Hélice contínua e Ômega 2 2 F1 43 𝒓𝒑 = 0,35 𝑥 25 2,0 𝒓𝒑 = 4,37 𝑀𝑁/𝑚² = 437 𝑇𝑓/𝑚² Diâmetro D, adotado de 40 cm. 𝑨𝒑 = 𝜋𝑥𝐷2 4 (eq. 3) 𝑨𝒑 = 𝜋𝑥0,42 4 𝑨𝒑 = 0,126 𝑚² 𝑹𝒑 = 437 𝑥 0,126 = 55,06 𝑇𝑓 Tabela 10. Método Aoki – Velloso (1975) Fonte: http://sinop.unemat.br/site_antigo/prof/foto_p_downloads/fot_7165aula_7_- _capacidade_de_cabga_de_estacas_-_mytodo_aoki-velloso_(1975)_pdf.pdf (acessado em: 07/10/2018) Tipo de solo K (Mpa) α(%) Areia 1 1,4 Areia siltosa 0,8 2 Areia silto-argilosa 0,7 2,4 Areia argilosa 0,6 3 Areia argilo-siltosa 0,5 2,8 Silte 0,4 3 Silte arenoso 0,55 2,2 Silte areno-argiloso0,45 2,8 Silte argiloso 0,23 3,4 Silte argilo-arenoso 0,25 3 Argila 0,2 6 Argila arenosa 0,35 2,4 Argila areno-siltosa 0,3 2,8 Argila siltosa 0,22 4 Argila silto-arenosa 0,33 3 44 Cálculo de RL 𝑹𝑳 = ∑(𝑈 𝑥 ∆𝐿 𝑥 𝑟𝑙) (𝑒𝑞. 4) 𝒓𝒍 = 𝛼 𝑥 𝐾 𝑥 𝑁𝐿 𝐹2 (𝑒𝑞. 5) Tabela 11. Resultados – Aoki & Velloso (1975) Fonte: elaborada pelos autores 𝑼 = 2𝜋 𝑥 𝑅 (𝑒𝑞. 6) 𝑼 = 2𝜋 𝑥 0,20 𝑚 𝑼 = 1,26 𝑚 Cálculo de PU = P 𝑷𝑼 = 𝑅𝐿 + 𝑅𝑃 (𝑒𝑞. 7) 𝑷𝑼 = 38,06 + 55,06 𝑷𝑼 = 93,12 𝑇𝑓 Carga admissível �̅� = 𝑃𝑈 2 = 93,12 2 = 46,66 𝑇𝑓 (𝑒𝑞. 8) 3 3 0,33 11 4 2,72 10,28 3 2,4 0,35 11 4 2,31 8,73 2 2,4 0,35 36 4 7,56 19,05 38,06 45 Realizados os cálculos de resistência para as estacas tipo hélice contínua pode-se concluir que cada uma delas terá a possibilidade de suportar uma carga de aproximadamente 46,66 Tf ou cerca de 466,6 kN. Armaduras (As) As armaduras para estacas devem ser dimensionadas de acordo com indicativos da NBR 6122 – Projeto e execução de fundações. Devem ser considerados os seguintes dados: Aço: CA50 = 50 kN/cm² Concreto: 30 MPa = fck = 3 kN/cm² Es = 210 GPa = 210 kN/cm² Øest. = 40 cm Aest. = 𝜋𝐷2/4 = 1256,64 cm² 𝜸𝒇 = combinação normal permanente desfavorável (1,35) N = 750 kN (adotado) Cnom = 2,5 cm 𝑓𝑦𝑑 𝑓𝑦𝑘 𝛾𝑠 = 50 1,15 = 50 1,15 0,2% . 𝐸𝑠 = 0,002 . 21000 = 42 kN/cm² (1 + 6 ∅ ) ≥ 1,1 (1 + 6 40 ) ≥ 1,15 Como o resultado calculado ficou acima de 1,1, pode ser adotado 1,15. 𝑨𝒔′ = 1,2 . 𝛾𝑓 . 𝑁 (1 + 6 ∅𝑒𝑠𝑡 ) − 0,85 . 𝐴𝑒𝑠𝑡𝑎𝑐𝑎 . 𝑓𝑐𝑑 𝑓𝑦𝑑 (𝑒𝑞. 9) 46 𝑨𝒔′ = 1,2 . 1,35 . 750 . 1,15 − 0,85 . 1256,64 . 2,14 43,5 𝑨𝒔′ = 1354,72,81 − 2285,83 43,5 = − 𝟐𝟏, 𝟒𝟎 𝒄𝒎² Se o valor calculado de 𝐴𝑠′ for menor do que 0 (zero), deve-se utilizar o cálculo de armadura mínima. 𝑨𝒔𝒎í𝒏 = 0,5% . 𝐴𝑒𝑠𝑡𝑎𝑐𝑎 (𝑒𝑞. 10) 𝑨𝒔𝒎í𝒏 = 0,005 . 1256,64 𝑨𝒔𝒎í𝒏 = 6,28 𝑐𝑚² Com o valor mínimo encontrado para as armaduras das estacas, pode ser visto na figura 13 as áreas de armadura As. Figura 13. Áreas de armaduras As Fonte: Autores 47 4.3 DIMENSIONAMENTOS ESTRUTURAIS 4.3.1 INSTABILIDADE E EFEITOS DE 2a ORDEM 4.3.1.1 Dispensa da consideração dos efeitos globais de 2a ordem Será realizada análise da edificação para dispensa de consideração dos esforços globais de 2a (segunda) ordem utilizando parâmetro de instabilidade α, conforme item 15.5 da norma NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto - Procedimento (ABNT, NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto - Procedimento, 2014) 4.3.1.2 Parâmetro de instabilidade 𝜶 O parâmetro 𝜶 deve ser menor que o parâmetro 𝜶 1. Conforme item 15.5.2 (ABNT, NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto - Procedimento, 2014), para edificações iguais ou superiores a quatro (4) pavimentos com contraventamento por pórticos o valor de 𝜶 1 = 0,5. 𝚨 = H_tot. √(N_k ⁄ ((E_cs ). I_c)) (eq. 11) 𝐄𝐜𝐢 = 5600. √fck (em MPa) (eq. 12) 𝐄𝐜𝐬 = 0,85. Eci (em MPa) (eq. 13) Onde: Htot - Altura total da estrutura a partir do solo Nk - Somatório das cargas verticais atuantes na estrutura Eci - Módulo de elasticidade do concreto Ecs - Módulo de elasticidade secante do concreto Ic - Módulo de inércia Aplicando o fck = 25MPa na equação Eq 12: Eci = 5600.√(25) Eci = 28000 MPa Aplicando as formulas, tem-se: Ecs = 0,85.28000 Ecs = 23800 MPa 48 4.3.1.3 Módulo de Inércia Equivalente O módulo de inércia equivalente é definido por: 𝐈𝐜,𝐞𝐪 = qvento.Htot 4 8.Ecs.∆prédio (𝑐𝑚4) (𝑒𝑞. 12) Onde: Ic,eq - Módulo de inércia equivalente qvento - Carga de vento prédio - Deslocamento horizontal do edifício Carga total vertical Nk Para o cálculo da carga total vertical na edificação temos: 𝐍𝐤 = qtipo . Ntipo . ltipo + qcobertura . lcobertura (em kN) (𝑒𝑞. 13) Onde: qtipo - Carga distribuída no pavimento-tipo Ntipo - Número de pavimentos-tipo ltipo - Comprimento do pavimento-tipo qcobertura - Carga distribuída na cobertura lcobertura - Comprimento do pavimento de cobertura Dados de entrada para o cálculo Para determinação do deslocamento horizontal do edifício seram utilizados parâmetros gerais do software STAAD.PRO® com os dados que seguem: Parâmetros Gerais (Hipótese) fck = 25 MPa N = 11 (10 pavimentos-tipo e 1 cobertura) Pilares = 30x60cm Vigas = 20x45cm Carregamento 49 qvento = 10 KN/m qcobertura = 12 KN/m qtipo = 20 KN/m Utilizando o software STAAD.PRO® Esquema de lançamento da estrutura no software: Figura 14. Esquema do edifício lançado no STAAD.PRO® Fonte: Autor Verificação na direção y A partir da entrada de dados nesta direção, o programa imprimiu os seguintes resultados: 50 Figura 15. Resultados STAAD.PRO® direção y Fonte: Autor Deslocamento horizontal máximo do edifício em y (prédio) O deslocamento horizontal máximo do edifício em y, conforme resultado do STAAD.PRO®, será prédio = 7,86 cm Determinação do Nk em x Substituindo os dados na direção y na equação, temos: 𝐍𝐤 = qtipo. Ntipo. ltipo + qcobertura. lcobertura (eq. 14) 𝑵𝒌 = 20.10.14,4 + 12.14,4 𝑵𝒌 = 3052,8 𝐾𝑁 Cálculo da inércia equivalente (Ic,eq) Substituindo os dados na equação, tem-se: 𝐈𝐜,𝐞𝐪 = qvento. Htot 4 8. Ecs. ∆prédio (eq. 15) 51 𝐈𝐜,𝐞𝐪 = 0,1. 37004 8.2380.7,86 𝐈𝐜,𝐞𝐪 = 125 232 602,6 cm 4 Verificação do 𝜶 Utilizando o valor de Ic,eq como Ic e substituindo, tem-se: 𝛂 = Htot. √Nk (Ecs⁄ . Ic) (eq. 16) 𝛂 = 3700.√3051,8 (⁄ 2380.125232602,6) 𝛂 = 0,37 Resultado na direção y Portanto, sendo 𝛼 = 0,37 menor que 𝛼 1 = 0,5, a estrutura nesta direção é considerada como de nós fixos, dispensando-se assim as análises dos efeitos de segunda (2a) ordem. Verificação da direção x A partir da entrada de dados nesta direção, os resultados apresentados pelo programa: Figura 16: Resultados STAAD.PRO® direção x Fonte: Autores 52 Deslocamento horizontal máximo do edifício em x (prédio) O deslocamento horizontal máximo do edifício em y, conforme resultado do STAAD.PRO®, será prédio = 9,21 cm Determinação do Nk em x Substituindo os dados na direção y na equação, temos: 𝐍𝐤 = qtipo . Ntipo . ltipo + qcobertura . lcobertura (eq. 17) 𝐍𝐤 = 20.10.21,2 + 12.21,2 𝐍𝐤 = 4494,4 KN Cálculo da inércia equivalente (Ic,eq) Substituindo os dados na equação, tem-se: 𝐼𝑐,𝑒𝑞 = 𝑞𝑣𝑒𝑛𝑡𝑜. 𝐻𝑡𝑜𝑡 4 8. 𝐸𝑐𝑠. ∆𝑝𝑟é𝑑𝑖𝑜 𝐼𝑐,𝑒𝑞 = 0,1. 37004 8.2380.9,21 𝐼𝑐,𝑒𝑞 = 106 876 032,2 𝑐𝑚 4 Calculando o 𝜶 Utilizando o valor de Ic,eq como Ic e substituindo na equação, tem-se: 𝛂 = Htot. √Nk (Ecs⁄ . Ic) 𝛂 = 3700.√4494,4 (⁄ 2380.106876032,2) 𝛂 = 0,49 53 Resultado na direção x Portanto, sendo α = 0,49 menor que α 1 = 0,5, a estrutura nesta direção é considerada como de nós fixos, dispensando-se assim as análises dos efeitos de segunda (2a) ordem. 4.4 CARGAS DE VENTO Ascargas de vento serão calculadas conforme prescrições da NBR 6123: Forças devidas ao vento em edificações (ABNT, NBR 6123: Forças devidas ao vento em edificações, 1988) e serão aplicadas como forças estáticas. 4.4.1 Velocidade básica A velocidade básica do vento (V0) foi determinada conforme as isopletas da velocidade básica. Figura 17. Isopletas da velocidade básica V0 Fonte: (ABNT, NBR 6123: Forças devidas ao vento em edificações, 1988) 54 O edifício em estudo está localizado na cidade de São José dos Campos, no estado de São Paulo. Analisando o mapa de isopletas apresentado na figura 4, determina-se a velocidade básica (V0) a ser utilizada como V0=35 m/s. 4.4.2 Velocidade característica A velocidade característica do vento (Vk) é obtida a partir da multiplicação da velocidade básica pelos fatores S1, S2 e S3, conforme equação 𝐕𝐤 = V0 . S1 . S2 . S3 (m/s) (eq. 18) Onde: S1 - Fator topográfico; S2 - Fator de rugosidade do terreno; S3 - Fator estatístico. Fator S1 Conforme item 5.2 da NBR 6123 (ABNT, NBR 6123: Forças devidas ao vento em edificações, 1988), as características topográficas do terreno podem ser enquadras como área plana ou fracamente acidentada, sendo adotado S1 = 1,0. Fator S2 O fator S2 é determinado conforme item 5.3 da NBR 6123 (ABNT, NBR 6123: Forças devidas ao vento em edificações, 1988), a partir de 3 (três) pontos: Rugosidade: Categoria IV Terrenos cobertos por obstáculos numerosos e pouco espaçados, em zona florestal, industrial ou urbanizada; Dimensões da edificação: Classe B Toda edificação ou parte de edificação para a qual a maior dimensão horizontal ou vertical da superfície frontal esteja entre 20m e 50m; Altura sobre o terreno: 40m. A partir da tabela 2 da NBR 6123 (ABNT, NBR 6123: Forças devidas ao vento em edificações, 1988), tem-se S2 = 0,99. 55 Figura 18. Determinação do fator S2 Fonte: Tabela 2 da NBR 6123 (ABNT, NBR 6123: Forças devidas ao vento em edificações, 1988) Fator S3 Conforme item 5.4 da NBR 6123 (ABNT, NBR 6123: Forças devidas ao vento em edificações, 1988), a edificação é caracterizada como grupo 2 (dois), o que fornece, a partir da tabela 3 da NBR 6123 (ABNT, NBR 6123: Forças devidas ao vento em edificações, 1988), S3 = 1,00. Figura 19. Determinação do fator S3 Fonte: Tabela 3 da NBR 6123 (ABNT, NBR 6123: Forças devidas ao vento em edificações, 1988) 56 Então, aplicando-se os fatores S1, S2 e S3, tem-se: 𝐕𝐤 = V0. S1. S2. S3 𝐕𝐤 = 35 . 1,0 . 0,99 . 1,0 𝐕𝐤 = 34,65 m/s 4.4.3 Pressão dinâmica do vento A partir da velocidade característica do vendo (Vk), determina-se a pressão dinâmica do vento, dada pela equação: 𝐪 = 0,613. (Vk )² (𝑁/𝑚² ) 𝐸𝑞. 19 Onde: 𝐕𝐤 = Velocidade característica do vento, em m/s. Aplicando a equação, tem-se: 𝐪 = 0,613. (Vk) 2 𝐪 = 0,613. (34,65)2 𝐪 = 735,98 N/m2 4.4.4 Coeficiente de arrasto Turbulência Conforme item 6.5.3 (ABNT, NBR 6123: Forças devidas ao vento em edificações, 1988), para edificações de altura até quarenta (40) metros que não excederem duas vezes a altura média das edificações vizinhas, a uma distância mínima de quinhentos (500) metros no sentido e direção do vento, a ação do vento é considerada como de alta turbulência. 57 Reduções O item 6.5.2 (ABNT, NBR 6123: Forças devidas ao vento em edificações, 1988) permite redução das forças a partir de coeficientes: Coeficiente Ca para as duas direções do vento. 𝑙1 𝑙2 ⁄ (𝑒𝑞. 20) ℎ 𝑙1 ⁄ (𝑒𝑞. 21) Onde: L1 - Lado da atuação do vento L2 - Lado oposto à atuação do vento H - Altura da edificação Figura 20. Coeficiente de arrasto Ca para edificações paralelepipédicas em vento de alta turbulência Fonte: Figura 5 da NBR 6123 (ABNT, NBR 6123: Forças devidas ao vento em edificações, 1988) 58 Cálculo na direção X Sendo lado L1 = 15m, lado L2 = 21,5m e h = 40m, e substituindo nas equações, tem-se: 𝑙1 𝑙2⁄ = 15 21,5⁄ = 0,7 e ℎ 𝑙1⁄ = 40 15⁄ = 2,7 Dessa forma: Figura 21. Ca para direção X Fonte: Adaptado da Figura 5 da NBR 6123 (ABNT, NBR 6123: Forças devidas ao vento em edificações, 1988) 𝐶𝑎,𝑥 = 0,91 Cálculo na direção Y Sendo lado L1 = 21,5m, lado L2 = 15m e h = 40m, e substituindo nas euqações, tem-se: 𝑙1 𝑙2⁄ = 21,5 15⁄ = 1,4 e ℎ 𝑙1⁄ = 40 21,5⁄ = 1,9 91 59 Dessa forma: Figura 22. Ca para direção Y Fonte: Adaptado da Figura 5 da NBR 6123 (ABNT, NBR 6123: Forças devidas ao vento em edificações, 1988) 𝐶𝑎,𝑦 = 1,01 4.4.5 Força de arrasto (𝑭𝒂) De acordo com o item 6.3.6 da NBR 6118 (ABNT, NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto - Procedimento, 2014), a força de arrasto pode ser calculada pela fórmula: 𝐅𝐚 = Ca. q. Ae (kN) (eq. 22) 1,010, 60 Onde: 𝑨𝒆 - Área frontal efetiva, perpendicular à direção do vento A entrada de dados no software de cálculo estrutural será em força por unidade de comprimento, aplicada aos pórticos. A altura (ℎ) utilizada para área de influência (𝐴𝑒) foi obtida conforme apresentado na 23 e a força resultante (𝐹𝑎) é apresentada na Tabela 12 para o vento atuando na direção X e Tabela 13 atuando na direção Y. Figura 23. Direções do vento e altura (ℎ) para determinação da área de influência Fonte: Autores Tabela 12. Força de arrasto para vento atuando na direção X Fonte: Autores Vento X (Ca=0,91 e q=0,736KN/m²) Pavimento Ca.q (KN/m²) h (m) Fa (KN/m) 1 0,67 4,50 3,01 2 a 10 0,67 3,00 2,01 Cobertura 0,67 1,50 1,00 61 Tabela 13. Força de arrasto para vento atuando na direção Y Fonte: Autor 4.4.6 AÇÕES Serão consideradas as ações das cargas permanentes (g) e acidentais (q) na estrutura, conforme valores de referência da NBR 6120: Cargas para o cálculo de estruturas de edificações (ABNT, NBR 6120: Cargas para o cálculo de estruturas de edificações, 1980). Cargas permanentes (𝒈) Peso próprio estrutural (lajes, vigas e pilares) O peso próprio da estrutura foi gerado automaticamente pelo software STAAD.PRO® a partir da geometria do edifício e dimensões dos elementos. Utilizada massa específica do concreto armado (𝜌𝑐) = 25 KN/m 3. Peso próprio outros (paredes e revestimentos) Além do peso próprio estrutural, tem-se o peso dos elementos abaixo indicados a serem carregados sobre: Vigas: Sobre as vigas incidirá o peso próprio das paredes, conforme tabelas 14 e 15 Tabela 14 Massa específica e espessura de paredes Fonte: Autores Vento Y (Ca=1,01 e q=0,736KN/m²) Pavimento Ca.q (KN/m²) h (m) Fa (KN/m) 1 0,74 4,50 3,35 2 a 10 0,74 3,00 2,23 Cobertura 0,74 1,50 1,12 α (KN/m³) e (m) Carga (KN/m²) Alvenaria 13 0,09 1,17 Argamassa 21 0,05 1,05 Total 2,22 62 Tabela 15. Carga linear de parede nas vigas Fonte: Autores Lajes: Sobre as lajes incidirá o peso próprio das paredes, revestimentos e forros, conforme tabelas 16 e 17: Tabela 16. Carga linear de parede nas lajes Fonte: Autores Tabela 17. Carga de piso, revestimento e forro Fonte: Autores h Viga (m) Pé direito (m) L Parede (m) Total (KN/m²) Total (KN/m) 0,45 0,45 2,55 2,22 5,66 Tipo
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