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UNINASSAU RECIFE - GRAÇAS ENGENHARIA CIVIL MATEUS NASCIMENTO DA SILVA TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO CÁLCULO ESTRUTURAL UTILIZANDO OS SOFTWARES EBERICK E CYPECAD PARA COMPARAÇÃO DE QUAL SE OBTEVE MENOR CONSUMO DE AÇO GERAL E FUNDAÇÕES MAIS ECONÔMICAS. Recife 2018 MATEUS NASCIMENTO DA SILVA CÁLCULO ESTRUTURAL UTILIZANDO OS SOFTWARES EBERICK E CYPECAD PARA COMPARAÇÃO DE QUAL SE OBTEVE MENOR CONSUMO DE AÇO GERAL E FUNDAÇÕES MAIS ECONÔMICAS. Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como requisito parcial para conclusão do curso de ENGENHARIA CIVIL da UNINASSAU RECIFE - GRAÇAS Recife 2018 Ficha catalográfica gerada pelo Sistema de Bibliotecas do REPOSITORIVM do Grupo SER EDUCACIONAL S586 Silva, Mateus Nascimento da. Cálculo Estrutural Utilizando os Softwares Eberick e Cypecad Para Comparação de Qual se Obteve Menor Consumo de Aço Geral e Fundações Mais Econômicas. / Mateus Nascimento da Silva. - uninassau recife: Recife - 2018 37 f. : il TCC (Curso de Engenharia Civil) - Uninassau Recife - Graças - Orientador(es): Esp. Pryscilla de Barros Goncalves 1. Aço. 2. Análise. 3. Concreto Armado. 4. Estrutura. 5. Software Estrutural. 6. Analysis. 7. Reinforced Concrete. 8. Steel. 9. Structural Software. 10. Structure. I.Título II.Esp. Pryscilla de Barros Goncalves uninassau recife - REC CDU - 536.7 Dedico esta monografia à minha mãe, que de todo esforço me fez chegar até aqui. Aos meus professores que em meio a tantas dificuldades, não mediram esforços para me aconselhar, ensinar e corrigir. Ao meu ilustríssimo professor Dr. Marcos Luiz Crispino, que mostrou o verdadeiro significado da engenharia. AGRADECIMENTOS À minha mãe Janilda Pereira do Nascimento, que sempre foi meu braço forte durante todo o curso de Engenharia Civil a qual não poderia ter chegado até aqui sem sua grandiosa ajuda. Aos meus grandes amigos de curso, que sempre estiveram comigo, apoiando e motivando, dos quais levarei em meu coração para toda a vida. Aos meus ilustríssimos professores, que me ensinaram não somente sobre a engenharia, cálculo Newtoniano e demais disciplinas com seus profundos significados, mas também sobre a vida. À minha falecida avó, que durante esses quase 5 anos de curso esteve comigo lado a lado em cada batalha, e sei que estará feliz com esta conquista onde quer que ela esteja. Ao meu grandioso Professor Dr. Marcos Luiz Crispino, que foi um professor diferenciado e me mostrou o quão grande é a engenharia, a física e a matemática, o qual levarei em minha mente para toda minha vida. À Deus todo poderoso, criador do céu e da terra e das ciências, O qual minha fé me permite dizer que Ele tinha este plano maravilhoso para minha vida e que sempre em tempos de tristeza confortou meu coração e minha alma. “A essência da matemática é a sua liberdade. ” Georg Cantor RESUMO O projeto estrutural em concreto armado sempre foi uma tarefa árdua e demorada para ser calculada sem o uso de softwares no passado. O surgimento dos computadores e dos softwares de cálculo estrutural em concreto armado, provocaram um enorme impacto na engenharia de estruturas, proporcionando aos engenheiros especializados na área, a possibilidade de modelar e calcular estruturas mais complexas, com mais rapidez e segurança. No Brasil, os softwares consagrados nesta área são: TQS, Eberick e CypeCad. O TQS e o Eberick são softwares puramente brasileiros, enquanto o CypeCad é um software espanhol que segue a principal norma brasileira para estruturas de concreto armado: ABNT NBR 6118 (Projeto de estruturas de concreto-Procedimento). Contudo, esses softwares têm apresentado superdimensionamento em alguns elementos estruturais, o que faz do objetivo deste trabalho comparar os resultados de uma estrutura em concreto armado, calculada em dois softwares (Eberick e CypeCad), de modo que as únicas comparações, serão a respeito de qual software apresenta um menor consumo geral de aço na superestrutura e fundação, assim como menores dimensões das fundações em planta, e mostrar qual obteve resultado de menor consumo de aço geral, assim como fundações mais econômicas. Palavras Chave: Análise, Estrutura, Software Estrutural, Concreto Armado, Aço. ABSTRACT The structural project in reinforced concrete it was always a very hard work and it used to spend too much time in the past to calculate without no software. When the computers and the structural reinforced concrete softwares were created it impacted the structural engineering opening the doors for the specialized engineers in this area for an easier way to model and calculate more complex structures in a short time and safely. In Brazil the most used softwares in structural engeneering are TQS, Eberick and CypeCad. TQS and Eberick are pure brazilians softwares and CypeCad it is a spanish software that fallows the main brazilian standardization for structural reinforced concrete: ABNT NBR 6118 (Design of concrete structures – Procedure). However these softwares have showed some oversized parts of the structure of which makes the main intension of this work to compare the results of reinforced concrete Structure that will be calculated in two softwares (Eberick and CypeCad) and the only comparations will be which software shows the lowest general consumption of steel in the superstructure and foundation and the lowest dimensions of the foundations in the project and to show which one had the better result of lowest general consumption of steel and more economic foundations. Key-words: Analysis, Structure, Structural Software, Reinforced Concrete, Steel. LISTA DE FIGURAS Figura 1- Fachada da residência-Cortesia arquiteta Alessandra Alves. 22 Figura 2- Plano de Sondagem – Cortesia da empresa GEOSOND. 23 Figura 3- Estimativa da Tensão Admissível do Solo – Empresa AR4ENGENHARIA. 24 Figura 4 – Modelagem Estrutural realizada no eberick. Figura 5 – Modelagem Estrutural realizada no CypeCad. 26 26 LISTA DE TABELAS Tabela 1- Cargas lançadas nas lajes. 25 Tabela 2- Resumo de Aço e Volume de Concreto dos Elementos Estruturais. 27 LISTA DE QUADROS Quadro 1- Dimensões das sapatas em planta nos dois Softwares. 28 LISTA DE SIGLAS/ABREVIATURAS ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas MEF – Método dos Elementos Finitos SUMÁRIO 1.INTRODUÇÃO 13 2. OBJETIVOS 15 2.1. Objetivo Geral 15 2.2. Objetivos Específicos 15 3. REFERENCIAL TEÓRICO 16 3.1. Método dos elementos finitos 16 3.2. Método e análise 17 3.3. Importância da sondagem 18 3.4. Estrutura em concreto armado 3.5. Programas Eberick e CypeCad 3.6. Concepção Estrutural 19 19 20 4. METODOLOGIA 4.1. Coleta de informações 4.2. Análise das informações 5.RESULTADOS E DISCURSÕES 5.1. Comparação do consumo de aço 22 22 24 27 27 5.2. Dimensões das sapatas isoladas 28 6. CONCLUSÕES 30 7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 32 ANEXO 1 ANEXO 2 ANEXO 3 ANEXO 4 ANEXO 5 33 3435 36 37 1. INTRODUÇÃO Os softwares de cálculo estrutural têm apresentado superdimensionamento para alguns elementos estruturais e com isso gerado um maior consumo de aço geral na estrutura. Tomando como base dois softwares (CypeCad e Eberick) para dimensionar uma estrutura de dois pavimentos, este trabalho tem como objetivo principal mostrar, depois de uma análise bem cuidadosa, qual dos dois softwares apresentou menor consumo de aço geral para a estrutura, e fundações mais econômicas em termos de suas dimensões em planta e consumo de aço, de modo que serão feitas duas comparações: a primeira será uma comparação do consumo de aço geral, ou seja, considerando toda a estrutura(infraestrutura e superestrutura), e a segunda levará em conta somente as fundações, de modo que o critério neste segundo caso será qual software apresentou fundações com menor consumo de aço e menores dimensões em planta. Para isso, foram levantados alguns dados como: sondagem do terreno onde será executado a estrutura, e a escolha do tipo de fundação, assim como uma metodologia simples e direta para prosseguir com as análises de cálculo estrutural. A fundação escolhida foi do tipo sapata isolada, e com uma profundidade de assentamento da base de -1,50m do nível do terreno natural. A sondagem foi realizada por uma empresa especializada, e após recebimento da documentação geológica-geotécnica foi estimada uma tensão admissível do solo que serviu de base para o dimensionamento das fundações em ambos os softwares. Para tentar chegar a resultados honestos e confiáveis do ponto de vista estrutural, em ambos os softwares, os elementos estruturais foram lançados com a mesma seção transversal e submetidos aos mesmos carregamentos. A fundação em ambos os softwares foi lançada com a mesma profundidade e assentadas em solo de mesmos parâmetros geotécnicos, que teve como principal parâmetro a tensão admissível. As pré-configurações de ambos os softwares foram padronizadas de modo que os elementos estruturais ficassem com o mesmo Fck (resistência característica à compressão), e mesmo coeficiente de engastamento, mesmo índice de esbeltez dos pilares e mesmos cobrimentos para uma classe de agressividade considerada moderada, de modo que foi respeitado as limitações de cada software. Isso foi necessário, pois sem essas configurações e uma estratégia de igualar os carregamentos e seções transversais para assim começar um pré-lançamento e modelagem estrutural, haveria a possibilidade de obter na extração do documento de resumo de materiais, valores muito diferentes e fora da realidade. 2. OBJETIVOS 2.1. Objetivo Geral Comparar os resultados de uma estrutura de dois pavimentos projetada em dois softwares de cálculo estrutural (Eberick e CypeCad), e mostrar de forma simples e direta qual dos dois apresentou menor consumo de aço geral para estrutura e fundações mais econômicas em termos de dimensões e consumo de aço. 2.2. Objetivos Específicos Descrever o projeto que será analisado nos softwares e os principais parâmetros. Discutir os métodos de cálculo utilizados pelos softwares e os dados de entrada. Modelar e processar a estrutura para extração de dados do consumo de aço. Analisar os dados extraídos de ambos os softwares. Comparar qual software apresentou menor consumo de aço geral e fundação mais econômica. 3. REFERENCIAL TEÓRICO 3.1. Método dos elementos finitos O MEF (Método dos Elementos Finitos), tornou-se o principal método de cálculo que hoje é aplicado como modelo para realizar análise estrutural pelos softwares hoje existentes no mercado e por isso merece devida atenção. Para Hutton (2004), o MEF é um método computacional utilizado para encontrar soluções aproximadas utilizando um artifício de resolver o problema de análise em um sólido de geometria mais complexa através da solução das suas partes. De acordo com Azevedo (2003), o método possibilita a obtenção das tensões, deformações e deslocamentos em um sólido de geometria qualquer submetido a esforços externos. A compreensão mais básica sobre o MEF, pode ser entendido segundo a equação 1: Equação (1). Fonte: Azevedo, 2003. Basicamente, o significado por trás da equação (1) é que: para uma estrutura de geometria complexa, pode-se dividir esta geometria mais complexa em vários elementos finitos, onde os elementos que foram divididos e que formam uma malha entre si ligados por nós, serão submetidos a análises individuais, de modo que prevendo o comportamento de cada elemento individual, é possível somar todos esses elementos e chegar à um resultado aproximado do comportamento da estrutura. Para Filho (2013), pode-se entender a ideia do MEF, como tentar entender algo Maior, através do entendimento das partes que o compõem. Uma vez dito isso, é certo que o projetista em mãos destes resultados obtidos pela análise, através do MEF, poderá em seu projeto fazer alterações nos elementos estruturas que compõem a estrutura, assim como os materiais que a constituem, para melhorar a estrutura como um todo e conhecer o comportamento estrutural como: deformações, resistência e durabilidade. Segundo Azevedo (2003) não se sabe exatamente uma data exata do surgimento do MEF, mas entre diversos autores é dito que a primeira vez que foi citado o termo “Elementos Finitos” em uma publicação foi em torno de 1960 em um artigo publicado por Ray Clough. Devido ao grande avanço no desenvolvimento do MEF, utilizado por softwares de análise estrutural, possibilitou os softwares analisar estruturas de geometrias complexas, com materiais diversos e submetidos a quaisquer tipos de carregamentos. Hoje basicamente, todos os tipos de estruturas na engenharia civil, são analisados pelo MEF, como: Edifícios, barragens, pontes etc., de modo que os métodos antigos da mecânica clássica hoje já não são mais utilizados, tendo sua explicação e aplicação puramente teórica. 3.2 Método e análise Ambos os softwares CypeCad e Eberick utilizam o mesmo método para o processo de análise estrutural. De acordo com Vargas e Souza (2014), o processo que ambos realizam, consiste na formulação matricial utilizando o chamado método dos deslocamentos, que também para Vargas e Souza (2014 apud Martha 1994), o método dos deslocamentos em sua formulação matricial pode ser entendido como o próprio método dos elementos finitos. Para se comparar e analisar os resultados de qual software apresentará menor consumo de aço geral e fundações mais econômicas, se faz necessário e indispensável, que a estrutura a ser analisada em ambos os softwares, sejam submetidas aos mesmos carregamentos, tipos de materiais, parâmetros de solo, e mesmas seções transversais de seus elementos estruturais que compõem o pórtico espacial que formam a estrutura. Isso é importante para que assim não haja uma manipulação causada por erros de entrada de dados levando a resultados extremamente errôneos os quais não condizem com a realidade e não se faria possível uma comparação satisfatória. Em ambos os softwares não é possível lançar as dimensões das sapatas antes que seja feito uma primeira análise de cálculo nos mesmos, podendo apenas alterar as dimensões após essa primeira análise. Segundo (NBR 6118, 2007, p. 66), “ A seção transversal de pilares e pilares-parede maciços, qualquer que seja a sua forma, não deve apresentar dimensão menor que 19 cm.”. Seguindo essas prescrições os pilares foram lançados, lembrando que mesmo os pilares lançados com dimensões menores que 19 cm,ambos os softwares seguem as recomendações de multiplicar as ações por um coeficiente de segurança segundo o item 13.2.3 da NBR 6118/2007. 3.3. Importância da sondagem Todo bom projeto estrutural, começa com uma investigação detalhada do solo onde será executada a construção da estrutura. Esta investigação e obtenção de informações com relação as características do solo, são feitas através de sondagem para se obter e registrar os dados em uma documentação geológica e geotécnica. Para Queiroz (2009), conhecer a geologia e geotecnia do solo onde será realizada a construção de uma edificação é de extrema importância, pois permite ao engenheiro conhecer o comportamento e características do solo onde será apoiado os elementos de fundação, os quais transmitem ao solo todas as cargas da superestrutura, como: pilares, vigas e lajes. De acordo com Caputo (1988), iniciar uma obra de engenharia sem conhecer detalhadamente o tipo de solo, que servirá de base para as fundações, representa um risco enorme, com a possibilidade de levar a estrutura ao colapso. Desta forma, conhecer o tipo de solo tão quanto possível for e seus parâmetros geológicos e geotécnicos é indispensável, e permite ao projetista escolher o tipo de fundação que será utilizada no projeto. Para o projeto deste trabalho em questão não foi diferente. Vale por tanto deixar registrado o que nos diz a NBR 8036/1938 - (Programação de sondagens de simples reconhecimento dos solos para fundações de edifícios), para tomar como base mais adiante, de modo que esta norma especifica que: As sondagens devem ser, no mínimo, de uma para cada 200 m² de área da projeção em planta do edifício, em até 1200 m² de área. Entre 1200 m² e 2400 m², deve-se fazer uma sondagem para cada 400 m² que excederem de 1200 m². Acima de 2400 m² o número de sondagens deve ser fixado de acordo com o plano particular da construção. Em quais quer circunstâncias o número mínimo de sondagens deve ser: a) dois para área da projeção em planta do edifício até 200 m²; b) três para área entre 200 m² e 400 m². (NBR 8036, 1938, p. 1). 3.4. Estrutura em concreto armado É preciso esclarecer o porquê da escolha de uma estrutura em concreto armado e não de outro tipo de material para este projeto. A principal razão se deve a importância deste poderoso material de construção na história da humanidade e a sua qualidade. De acordo com Bauer (2000), no passado, para a construção de diversas edificações era utilizado o barro ou a pedra, entretanto com o decorrer da história foi preciso encontrar um material mais resistente, para vencer grandes vãos, e mais fácil de moldar assim como é o barro. Segundo Bastos (2004), a necessidade de ter um material mais resistente, pode ter levado ao surgimento do concreto armado que une as boas características do concreto e do aço que são: resistência a compressão e tração. São necessárias tais considerações, pois o comportamento, durabilidade e resistência de uma estrutura não depende só da sua concepção estrutural e dimensões dos elementos da estrutura, mas principalmente dos materiais empregados. De acordo com Hibbler (2010), o dimensionamento dos elementos estruturais, não se dá exclusivamente devido aos carregamentos os quais eles estão submetidos, mas dependem intrinsicamente dos materiais que os compõem. A união do concreto mais o aço, dando origem ao concreto armado, foi um grande avanço para a engenharia civil, possibilitando o projeto e construção de estruturas que não poderiam antes ser realizadas no passado, sendo de fácil confecção e possibilidade de diversos tipos de geometrias e curvas, adquirindo elevada resistência durante e após o processo de cura. 3.5 Programas Eberick e CypeCad Desenvolvido na Espanha e adaptado para seguir as normas técnicas brasileiras, o software CypeCad tem um grande suporte técnico no Brasil e tem sido ao longo dos anos, adotado por muitos engenheiros brasileiros para projetar estruturas monolíticas de concreto armado. Além de estruturas de concreto armado o software possibilita o projeto de estruturas em concreto pré-moldado, protendido e misto de concreto e aço. De acordo com Manual do Usuário (2015), o software possibilita gerar uma discretização automática da estrutura, a extração de peças desenhadas e detalhadas bem como relação de materiais, e as ações verticais e horizontais a qual a estrutura está sujeita. O software também possui sua própria plataforma CAD (Computer Aided Design- Desenho Assistido por Computador), que através de sua interface, possibilita ter uma interação gráfica mais fácil, dinâmica e que proporciona uma maior rapidez assim como resultados satisfatórios no projeto da estrutura. No Brasil é muito utilizado principalmente em projetos de estruturas em concreto armado, já que foi adaptado para seguir a principal norma Brasileira para este tipo específico de estrutura a NBR 6118. O programa Eberick é um software desenvolvido no Brasil pela Altoqi, e assim como o CypeCad, tem sido amplamente difundido entre os engenheiros como um ótimo software para projetos de estruturas de concreto armado. Possuindo também sua própria plataforma CAD, que assim como a do CypeCad, é bem dinâmica e intuitiva, permitindo uma modelagem estrutural de fácil lançamento, análise, detalhamento e extração dos desenhos técnicos finais e resumo de materiais. De acordo com Santos (2009), os sistemas de plataforma CAD, têm ajudado bastante no desenvolvimento da engenharia de estruturas, permitindo que projetos antes demorados e complexos para serem desenvolvidos a mão, possam hoje ser desenvolvidos com maior rapidez e segurança, permitindo além de uma modelagem e concepção estrutural em 3D, também a realização de análises, cálculo e detalhamentos para obtenção dos desenhos de projetos finais e quantitativos de materiais. O Eberick permite o lançamento de elementos estruturais em concreto armado como: vigas, pilares, lajes e fundações formando um pórtico 3D e possibilitando além de uma análise estrutural, a verificação das deformações e flechas excessivas nos elementos estruturais. 3.6. Concepção estrutural A concepção estrutural não é um trabalho fácil, mesmo utilizando softwares sofisticados que hoje existem no mercado. Como o concreto, por ser um material maleável em sua confecção e lançamento, possibilitando assumir qualquer forma de sua fôrma, possibilitou aos arquitetos terem mais ousadia e criarem arquiteturas mais complexas, o que também é complexo para conceber em termos de modelagem estrutural e cálculo. De acordo com Sussekind (1981), a formação de uma estrutura se dá pelo conjunto de elementos estruturais, que juntos têm a função de resistir aos esforços externos que provocam também as tensões internas, e transmitir esses esforços mantendo a estrutura estável e segura. Para Barbosa (2008), conceber uma estrutura consiste em engenhar uma maneira de fazer com que os elementos estruturais possam ser dispostos de forma que possam trabalhar juntos para absorver, resistir e transmitir os esforços solicitantes e manter a estética da estrutura, segurança e a sua durabilidade sem desrespeitar o projeto arquitetônico. Segundo Albuquerque (1999), o projeto estrutural ao ser concebido, não deve somente priorizar a questão do dimensionamento, esforços e materiais, mas também tentar ser fiel tanto quanto possível ao projeto de arquitetura, e cabe ao engenheiro calculista ter uma sensibilidade de custo, para não superdimensionar as estruturas. 4. METODOLOGIA 4.1. Coleta de informações O projeto a ser analisado para comparar qual software irá apresentar menor consumo de aço geral e fundações mais econômicas, consiste em uma residência unifamiliar de dois pavimentos em concretoarmado situada na cidade de Camaragibe-PE. A estrutura está elevada 0,45 m acima do terreno natural e a altura entre o pavimento térreo e o pavimento primeiro andar é de 3 m, a altura entre o pavimento primeiro andar e a cobertura também é de 3 m. A altura entre a cobertura e a base da estrutura de apoio onde será posta a caixa d’água de 2000L é de 1,35 m, e a altura entre esta estrutura de apoio até a estrutura de fechamento da caixa d’água é de 1,55 m, totalizando uma altura de 9,35 m. A figura 1 mostra a fachada da residência e o anexo 1 mostra seu corte arquitetônico. Para todo caso fica em resumo que: 1. FUNDAÇÃO DO TIPO SAPATA ISOLADA: -1,50 m 2. PAVIMENTO TÉRREO: 0,45 m 3. PAVIMENTO SUPERIOR: 3,45 m 4. PAVIMENTO COBERTURA: 6,45 m 5. BASE CAIXA D’ÁGUA: 7,8 m 6. FECHAMENTO CAIXA D’ÁGUA: 9,35 m Figura1 – Fachada da residência - Cortesia arquiteta Alessandra Alves. Fonte: Arquiteta Alessandra Alves. Como já mencionado, um bom projeto estrutural sempre se inicia com uma investigação geológica e geotécnica do solo, e para este projeto não foi diferente. Como a área do terreno deste projeto em questão com base no projeto arquitetônico é de 660 m², com área construída total de 315,87 m² (Térreo + Superior) e tomando como base o que foi dito a cima pela NBR 8036/1938 no início deste trabalho, e tendo em vista que a área do pavimento térreo é de 178,45 m², a norma prescreve no mínimo 2 furos para área de projeção em planta de até 200 m², conforme o item a). Como a área de projeção do térreo em planta está neste limite, foram realizados dois furos no terreno onde será construída a residência, como é possível ver na Figura 2, Figura 2 – Plano de Sondagem – Cortesia da empresa GEOSOND. Fonte: Empresa GEOSOND Assim, sendo feitos os furos de sondagem, que foi uma sondagem a percussão, por empresa especializada, que para este projeto foi realizado pela empresa GEOSOND, foi obtido a documentação com o perfil geológico e geotécnico do terreno, contendo as informações como: tipos de solos, profundidade e espessura das camadas de solo, profundidade do nível de água (lençol freático), número de golpes realizados no solo e a resistência a penetração a cada profundidade alcançada, conforme os ANEXOS 2,3 4 e 5. Devido às limitações das versões dos programas utilizados neste trabalho, a versão adotada para a norma de concreto armado que será configurada em ambos os softwares será a NBR 6118/2007 – (Projeto de estruturas de concreto-Procedimento). A NBR 6122/2010 – (Projeto e execução de fundações) e a NBR 6120/1980 – (Cargas para o cálculo de edificações), serão utilizadas como normas de apoio. É importante mencionar as normas que serão seguidas, pois são elas que dão as orientações ao projetista para que se tome decisões e estabeleça um padrão a seguir para garantir o projeto com segurança e durabilidade. 4.2. Análise das informações Uma vez em posse da documentação geológica-geotécnica, foi calculada uma tensão admissível aproximada do solo, cuja taxa de trabalho foi estimada em 1,5 kgf/cm², conforme a figura 3, a qual servirá de ponto de partida para uma primeira pré- configuração de entrada de dados nos softwares Eberick e CypeCad e dar início ao projeto estrutural: Figura 3 – Estimativa da Tensão Admissível do Solo – Empresa AR4ENGENHARIA. Fonte: Empresa AR4ENGENHARIA. Em ambos os softwares a entrada da máscara que serve de base para o lançamento dos elementos estruturais que compõem e formarão o pórtico espacial da estrutura, foi lançada em arquivo DWG e DXF na própria plataforma CAD de cada programa, onde foi ajustado tanto a escala do arquivo base, quanto o seu ponto de origem. Também foi preciso entrar com as informações de todas as cotas da estrutura em questão com base no corte da arquitetura, assim como definir a profundidade da fundação e os parâmetros geológicos geotécnicos do solo, obtidos através da sondagem que foi realizada no terreno. Como dito, foi definido que para este projeto a fundação escolhida foi uma fundação direta rasa do tipo sapata isolada com profundidade de assentamento da base das sapatas de -1,50 m partindo do nível do solo e essa informação também foi definida em cada software. O Fck (resistência característica do concreto à compressão) que foi adotada para os elementos estruturais como vigas, lajes e pilares, assim como para as sapatas isoladas, foi definido como sendo de 25 MPA. Vale também deixar registrado que o tipo de laje a ser utilizada no projeto será do tipo maciça e as cargas que foram lançadas para as lajes foram definidas conforme a NBR 6120/1980, de acordo com a tabela 1: Tabela 1: Cargas lançadas nas lajes. PAVIMENTOS TIPO DE EDIFICAÇÃO SOBRECARGA (kN/m²) CARGA PERMANENTE (kN/m²) ESPESSURA (cm) BASE CX D'ÁGUA RESIDÊNCIAL 4 0,5 12 PAVIMENTO SUPERIOR RESIDÊNCIAL 1,5 2 12 PAVIMENTO COBERTURA RESIDÊNCIAL 0,5 1,5 10 Fonte: Autor, 2018. A carga extra de 4 kN/m² indicado na tabela 1, está simulando o peso de uma caixa d’água de 2000L na laje que servirá de base para ela, com área 5 m². Para as cargas lineares de parede que serão lançadas nas vigas dos pavimentos térreo e pavimento superior, será utilizado como base um tijolo do tipo furado que conforme a NBR 6120/1980, o peso específico é de 13 kN/m3. Este lançamento de cargas lineares é feito multiplicando o peso específico (kN/m³) X a espessura de cada viga (m) X a altura das paredes (m) obtendo uma carga linear em (kN/m). A tensão admissível do solo, que será usado em ambos os softwares e também já foi citada acima, de modo que foi obtido através de sondagem a percussão, será de 1,5 kgf/cm² que é aproximadamente 0,15MPA. Assim, com base em todas essas informações, foram realizadas as modelagens da estrutura nos softwares Eberick e CypeCad, conforme as figuras 4 e 5. Figura 4 – Modelagem Estrutural Figura 5 – Modelagem Estrutural realizada no Eberick. realizada no CypeCad. Fonte: Autor, 2018. Fonte: Autor, 2018. 5. RESULTADOS E DISCURSÕES 5.1. Comparação do consumo de Aço Uma vez que, além de realizar a análise estrutural, ambos os softwares permitem gerar relatórios com os quantitativos de materiais: volume de concreto, área de forma, consumo de aço e taxa de aço (Consumo de aço dividido pelo volume de concreto), estes relatórios servirão de base para definir qual dos softwares obteve menor consumo geral de aço, assim como fundações mais econômicas. Os resultados obtidos nos relatórios de matérias após análise, podem ser vistos conforme a Tabela 2. Tabela 2 – Resumo de Aço e Volume de Concreto dos Elementos Estruturais. RESUMO DE AÇO E VOLUMO DE CONCRETO SOFTWARE ELEMENTOS ESTRUTURAIS VOLUME DE CONCRETO (M³) PESO DO AÇO +10% (KG) TAXA DE AÇO (KG/M³) CYPECAD VIGAS 29,18 1853,34 63,51 LAJES 31,37 1933,00 61,62 PILARES 7,10 1598,5 225,14 SAPATAS 10,99 466,75 42,47 TOTAL 78,64 5851,59 392,74 EBERICK VIGAS 27,6 1758,1 63,70 LAJES 31,40 1060,00 33,76 PILARES 8,30 1629,00 196,27 SAPATAS 10,40 480,10 46,16 TOTAL 77,70 4927,2 339,89 Fonte: Autor, 2018. Ainda conforme a tabela 1, percebe-se que o Software CypeCad teve uma porcentagem geral em peso de aço de 18,76% a mais que o software Eberick, e uma taxa de aço geral de 15,55% a mais do que o obtido no programa Eberick. No caso das vigas, e lajes o CypeCad apresentou uma porcentagem a mais em peso de aço de 5,42% e 82,36% respectivamente, já com relação à taxa de aço nas vigas, foiapresentado pelo CypeCad uma taxa um pouco menor do que foi obtida no software Eberick de 0,29%. Com relação as lajes, no CypeCad foi bem mais significativa a taxa de aço do que no software eberick, com uma porcentagem da taxa de aço a mais de 82,52%. A porcentagem de aço em peso dos pilares no Eberick foi 1,91% a mais do que no CypeCad, de modo que a taxa de aço dos pilares no CypeCad foi de 14,71% a mais do que no Eberick. 5.2. Dimensões das sapatas isoladas Uma vez que se fala em fundações mais econômicas, e já foi pré-definido que a fundação utilizada neste projeto é uma fundação rasa-direta do tipo sapata isolada, será tomado como critério para determinar qual software a fundação foi dimensionada de maneira mais econômica, tendo como base o volume geral de aço dados pela Tabela 2, e as dimensões em planta conforme o com o Quadro 1, visto que não será levado em consideração o volume de concreto. Quadro 1 – Dimensões das sapatas em planta nos dois Softwares. SAPATAS DO PROJETO -DIMENSÃO EM PLANTA (CM) SAPATAS EBERICK CYPECAD ÁREA-EBERICK (cm²) ÁREA-CYPECAD (cm²) S1 90 105 100 100 9450 10000 S2 105 125 110 110 13125 12100 S3 105 120 100 100 12600 10000 S4 140 150 120 120 21000 14400 S5 100 110 100 100 11000 10000 S6 130 145 140 140 18850 19600 S7 170 200 180 180 34000 32400 S8 100 115 100 100 11500 10000 S9 135 155 145 145 20925 21025 S10 155 180 160 160 27900 25600 S11 105 120 100 100 12600 10000 S12 125 140 130 130 17500 16900 S13 110 125 110 110 13750 12100 S14 120 125 130 130 15000 16900 S15 125 145 135 135 18125 18225 S16 160 195 160 160 31200 25600 S17 135 135 130 130 18225 16900 S18 95 100 110 110 9500 12100 S19 110 125 110 110 13750 12100 S20 85 85 90 90 7225 8100 S21 105 125 100 100 13125 10000 S22 100 120 100 100 12000 10000 S23 80 95 100 100 7600 10000 Fonte: Autor, 2018. 6. CONCLUSÕES Foi posto desde de o início que o objetivo principal deste trabalho, até mesmo pelo seu título bem restringido, seria comparar uma estrutura lançada em dois softwares, para que através das análises de cálculo estrutural realizadas por ambos os programas, fosse possível saber qual apresentaria o menor consumo de aço e fundações mais econômicas, após uma análise cuidadosa, respeitando os limites impostos pela NBR 6118/2007, de modo que a estrutura foi lançada sobre as mesmas condições de carregamento, tensão admissível de solo, seções transversais dos elementos estruturais, índices de esbeltez e engastamento. Uma vez que os programas realizaram as análises estruturais, e chegado à um dimensionamento satisfatório dos elementos que compõem a estrutura, assim como suas deformações, as quais foram verificadas com bastante cuidado, foi possível fazer uma extração do quantitativo de materiais tanto no CypeCad, como no Eberick. Como posto acima, verificar qual programa apresentou menor consumo de aço geral para a estrutura e fundações mais econômicas é o objetivo, visto que para este trabalho foi afirmado que será considerado um critério para definir qual apresentou fundações mais econômicas, e este critério será baseado no consumo de aço geral e na quantidade de sapatas que apresentaram menor dimensão em planta. De acordo com a Tabela 1, verifica-se que o software CypeCad apresentou um consumo de aço total em peso e em taxa maior do que o software Eberick de 18,76% em peso e uma taxa de aço a mais do que o Eberick de 15,55%. Retomando à mesma Tabela 1, para verificação de qual programa apresentou sapatas mais econômicas, percebe-se que o Eberick apresentou um consumo de aço em peso a mais que o CypeCad de 2,86% e uma taxa a mais de 8,69%. Como dito que seria levado como critério a quantidade de sapatas de menor dimensão em planta, de acordo com o Quadro 1 o software Eberick apresentou 7 sapatas com maiores dimensões em planta do que o Software CypeCad. Em conclusão, considerando toda a estrutura incluindo as fundações, foi constatado que o Eberick Apresentou menor consumo de aço, que em peso foi de 18,76% a menos que o Software CypeCad e em taxa foi de 15,55% a menos do que o CypeCad. Contudo, se for restringido a comparação somente com relação à fundação, foi constatado que o programa Eberick apresentou maior consumo de aço em peso e em taxa de 2,86% e 8,69%, respectivamente do que o programa CypeCad, apresentando ainda dimensões de sapatas maiores, com 7 sapatas a mais com dimensões em planta, maiores do que as apresentadas pelo CypeCad. Assim, comparando toda a estrutura, o Eberick tem menor consumo geral de aço, mas se comparado somente as fundações, o programa CypeCad apresentou um resultado mais econômico. 7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABNT. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto - Procedimento. P. 66, Jun. 2007 ABNT. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8036: Programação de sondagens de simples reconhecimento dos solos para fundações de edifícios. Rio de Janeiro, 2004 AZEVEDO, A.F.M. Método dos elementos finitos. 1 ed, Portugal, p. 4-10, Abr. 2003. ALBUQUERQUE.A.T. Análise de alternativas estruturais para edifícios em concreto armado. São Carlos, p. 1, 1999. BASTOS. P.S.S. Fundamentos do concreto armado. p. 1, Ago. 2006. BAUER, L.A.F. Materiais de construção. 5 ed., Rio de Janeiro, LTC, v.1, p. 2, 2000. BARBOZA, M.R. Concepção e análise de estruturas de edifício em concreto armado. São Paulo, p. 8, Ago., 2008. BASTOS, P.S.S. Pilares de concreto armado. São Paulo, p. 13, Jun. 2005. CAPUTO, P.C. Mecânica dos solos e suas aplicações. 6 ed. Rio de Janeiro, LTC, v 1, p. 5-6, Dez.1988. FILHO, A.A. Elementos finitos a base da tecnologia cae. 6 ed, São Paulo, Érica, p. 22, 2013. HIBBLER, R.C. Resistência dos Materiais. 7 ed. São Paulo, Pearson Prentice Hall, p. 2, 2010. Hutton. D.V. Fundamentals of finite elemento analysis. 1 ed., New York, McGraw- Hill, p. 1, 2004. MULTIPLUS SOFTWARES TÉCNICOS. Manual do usuário. São Paulo, p. 6. 2015. QUEIROZ, R.C. Geologia e geotecnia básica para engenharia civil. 1 ed., São Paulo, Blucher, p. 17-32, 2016. SANTOS, S.L. Concepção e desenvolvimento de uma interface gráfica para interação tridimensional. Porto Alegre, p. 12-13, Mai. 2009. SUSSEKIND. J.C. Curso de análise estrutural, 6 ed., Rio de Janeiro, GLOBO, v.1, p1, 1981. SOUZA, R.S; VARGAS, A. Análise comparativa entre dois softwares comerciais para dimensionamento de estruturas em concreto armado. p. 1-18, Jan. 2014 ANEXO 1- CORTE DA ARQUITETURA DA RESIDÊNCIA ANEXO 2- SONDAGEM DE RECONHECIMENTO A PERCUSSÃO-SP01-01- CORTESIA EMPRESA – GEOSOND. ANEXO 3- SONDAGEM DE RECONHECIMENTO A PERCUSSÃO-SP01-02- CORTESIA EMPRESA – GEOSOND. ANEXO 4- SONDAGEM DE RECONHECIMENTO A PERCUSSÃO-SP02-01- CORTESIA EMPRESA – GEOSOND ANEXO 5- SONDAGEM DE RECONHECIMENTO A PERCUSSÃO-SP02-02- CORTESIA EMPRESA – GEOSOND
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