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1 FICHA DAS ATIVIDADES COMPLEMENTARES 937Q – AC 2 UNIVERSIDADE PAULISTA ICET – INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIAS ENGENHARIA CIVIL RELATÓRIO DE ATIVIDADES COMPLEMENTARES MAICON JERÔNIMO DE OLIVEIRA ARAGÃO RA.: B18CFG – 1 SÃO PAULO – SP 3 SUMÁRIO 1.0 VIADUTO SANTA IFIGÊNIA ............................................................................. 5 1.1 HISTÓRIA ............................................................................................................. 5 1.2 LOCALIZAÇÃO ...................................................................................................... 9 1.3 ARQUITETURA ..................................................................................................... 10 1.4 CARACTERÍSTICAS ESTRUTURAIS ......................................................................... 10 1.5 O VIADUTO NO DIA A DIA PAULISTANO .............................................................. 12 1.7 FOTOS .................................................................................................................. 17 2.0 CONCRETO AUTO ADENSÁVEL – VISITA AO MEM. DA AMÉRICA LATINA ........ 18 2.1 O QUE É O CONCRETO AUTO ADENSÁVEL .......................................................... 18 2.2 HISTÓRIA DO CAA ................................................................................................ 19 2.3 COMPOSIÇÃO ....................................................................................................... 19 2.4 APLICAÇÕES .......................................................................................................... 21 2.5 NORMAS REGULARIZADORAS .............................................................................. 25 2.6 FOTOS ................................................................................................................................... 27 3.0 TRELIÇAS – COBERTURA METÁLICA ESTAÇÃO BARRA FUNDA ......................... 28 3.1 O QUE SÃO TRELIÇAS? .......................................................................................... 28 3.2 ORIGEM ................................................................................................................ 29 3.3 TIPOS DE TRELIÇAS ............................................................................................... 30 3.4 CLASSIFICAÇÃO DAS TRELIÇAS QUANTO À LEI DE FORMAÇÃO ............................ 32 3.5 DETERMINAÇÃO DOS ESFORÇOS EM TRELIÇAS ................................................... 34 3.6 FOTOS .................................................................................................................................... 39 4.0 ALVENARIA ESTRUTURAL ............................................................................... 40 4.1 O QUE É ALVENARIA ESTRUTURAL ...................................................................... 40 4.2 CARACTERÍSTICAS GERAIS .................................................................................... 40 4.3 VANTAGENS DA ALVENARIA ESTRUTURAL ........................................................... 40 4.4 DESVANTAGENS DA ALVENARIA ESTRUTURAL ..................................................... 41 4.5 HISTÓRIA ............................................................................................................... 41 4.6 CONCEITUAÇÃO DE RACIONALIZAÇÃO ................................................................. 43 4.7 PROJETOS ............................................................................................................. 44 4.8 EXECUÇÃO DE OBRA ............................................................................................. 48 4.9 FOTOS .................................................................................................................. 51 5.0 CONCRETO PROTENDIDO – VISITA MASP ....................................................... 53 5.1 INTRODUÇÃO AO CONCRETO PROTENDIDO ....................................................... 53 5.2 MASP: HISTÓRIA E PROJETO ................................................................................ 59 4 5.3 ANÁLISE COMPARATIVA DE METODOS CONSTRUTIVOS ..................................... 69 5.4 FOTOS .................................................................................................................. 77 6.0 MUSEU BRASILEIRO DA ESCULTURA - MuBE ................................................... 78 6.1 HISTÓRIA .............................................................................................................. 78 6.2 CARACTERÍSTICAS ............................................................................................... 79 6.3 MÉTODO CONSTRUTIVO E MATERIAIS UTILIZADOS ............................................. 87 6.4 CURIOSIDADES ..................................................................................................... 91 6.5 FOTOS .................................................................................................................. 92 7.0 PONTES ESTAIADAS ....................................................................................... 93 7.1 O QUE SÃO PONTES ESTAIADAS .......................................................................... 93 7.2 HISTÓRIA .............................................................................................................. 94 7.3 ANÁLISE DO DESENVOLVIMENTO DAS PONTES ESTAIADAS ................................ 98 7.4 INFLUÊNCIA AERODINÂMICA ............................................................................ 103 7.5 MODELOS DE ANÁLISE ESTRUTURAL ................................................................ 104 7.6 FOTOS ................................................................................................................ 106 8.0 RUY OHTAKE – VISITA AO HOTEL UNIQUE ................................................... 107 8.1 HISTÓRIA .......................................................................................................... 107 8.2 PRINCIPAIS OBRAS ............................................................................................ 108 8.3 CURIOSIDADES .................................................................................................. 121 8.4 FOTOS ................................................................................................................ 122 9.0 AEROPORTO DE CONGONHAS ..................................................................... 123 9.1 HISTÓRIA ............................................................................................................ 123 9.2 CARACTERÍSTICAS GERAIS ................................................................................. 128 9.3 MAIORES ROTAS ................................................................................................ 129 9.4 INCIDENTES E ACIDENTES ................................................................................. 130 9.5 FOTOS ............................................................................................................... 134 5 1.0 VIADUTO SANTA IFIGÊNIA 9.4 HISTÓRIA No final do século dezenove, São Paulo já ganhava ares de metrópole e graças ao sucesso do Café a cidade extrapolava suas fronteiras, crescendo a passos largos. Neste período o centro da cidade situava-se da região do Mosteiro São Bento ao Páteo do Colégio, porém um novo bairro ganhava cada vez mais a atenção dos paulistanos: O Bairro do Chá. Porém uma barreira geográfica impossibilitava a ligação entre o já existente e o novo. O vale do Anhangabaú separava as regiões, dificultando a ocupação e desenvolvimento do novo bairro.O chamado “centro novo” pedia passagem com a chegada de novos edifícios: Colégio Caetano de Campos, Teatro de São José e o icônico Teatro Municipal. Novas ligações com o centro velho se faziam cada vez mais necessárias, resultando na década de 1890 a concepção de novas vias que interligassem os locais, pioneiramente o Viaduto do Chá, e posteriormente o Viaduto Santa Efigênia. No final de 1890 o advogado e redator do semanário “A Democracia: Jornal Crítico e Literário” apresentou à Intendência Municipal (Órgão equivalente à Câmara Municipal) o projeto de um viaduto ligando o Largo de São Bento ao de Santa Efigênia. Pouco tempo depois, um outro grupo de capitalistas e industriais apresentou proposta semelhante, adicionando uma linha de bondes e a abertura de uma rua sob o viaduto, em contrapartida pleiteavam a concessão da linha de bondes, por 50 anos. A similaridade das propostas marcou o clima pouco amistoso entre os interessados e culminou na negativa da Intendência, engavetando assim os projetos do novo viaduto. No ano de 1904, o vereador José Oswald Nogueira de Andrade, apresentou ao plenário uma solicitação de estudos, levantamentos e orçamento para a construção de um viaduto de trezentos metros, estimado em 700:000$000 (setecentos contos de réis). O exponencial crescimento da população paulistana no decorrer desse intervalo, impressionava todo o país, e nessa altura o número de 6 habitantes já beirava 400 mil. O alargamento da cidade e o boom do comércio e da indústria foram catalizadores para a proposta do vereador. Além desde fato, a região do centro velho e viaduto do chá já se encontravam saturadas e o congestionamento de carruagens, carros e bondes já eram realidade constante, sendo está a justificativa oficial de Oswald. A solicitação não foi respondida, por conta do valor que era considerado demasiadamente e levado. Em 1906 devido ao clamor público, os então vereadores Candido Motta e Urbano Azevedo, ofereceram uma reiteração de propósito, transcrita a seguir: Indicamos que o senhor prefeito municipal em ciência dos meios de importante e vastíssimo bairro de Santa Iphigenia e o centro da cidade, atualmente servido quase que exclusivamente pela Ladeira de São João, garganta por demais estreita e de incomodo acesso, se digne mandar orçar e fazer com urgência estudos para a construção de um viaduto ligando o Largo de Santa Iphigenia ao Largo de São Bento. (Ibid, p.16 5) Surgindo assim o “Parecer n°47” da comissão de obras, que apresentava um projeto de lei para deliberação da Câmara em 23 de abril de 1906. O estudo concluí o que já era obvio, a necessidade de um novo viaduto na região. As despesas com desapropriações e construções despenderiam cerca de 800 contos de réis. Ainda no estudo, definia-se que o método construtivo a ser utilizado deveria ser o de estrutura metálica, convidando especialistas no assunto para apresentação de propostas de fornecimento, formalizando concorrências. O tema agradou os poderes municipais agitando todo o setor e após muitos debates e pareceres, no “Parecer n°65” foi autorizada a construção do viaduto, e a Lei 910 de nove de junho de 1906 ratificou a decisão, autorizando o então prefeito Antônio da Silva Prado, a solicitar a construção do equipamento. Em maio de 1908 a prefeitura publica lançou o edital convocando os interessados à aceitação de variantes do anteprojeto. Após muita discussão na câmara, e diversas tentativas de inviabilização do empreendimento por parte de vereadores contrários ao projeto, a prefeitura começava a capitalizar a verba necessária para a realização da obra. Culminando assim na consolidação do contrato de empréstimo de 750 mil libras esterlinas entre a municipalidade e a 7 “The Ethelburga Syndicate Limited”, com juros de 6% ao ano amortizados semestralmente: A primeira dívida externa da Cidade de São Paulo. Ao final de processo de concorrência, o prefeito analisou todas as propostas e se mostrou muito insatisfeito com o que viu, em virtude dos elevados custos e com o que ele chamava de “falta de estética adequada”. Das 20 empresas proponentes, somente cinco foram selecionadas por estarem adequadas ao edital, convidando-as a apresentarem novas propostas mais similares ao solicitado em edital. O Prefeito solicitava algumas alterações nos projetos das empresas classificadas, tais como: Substituição de vigas retas por arcos metálicos, adequações viárias visando aumentar a largura do leito de doze para 13,60 metros e incluía também a revisão do custo da obra. Após todo esse empasse, as empresas classificadas enviaram as novas propostas com as modificações necessárias, para a escolha do projeto final. A proposta final da firma Bromberg Hacker & Cia., consistia de um memorial de cálculo de 24 páginas, em português. O Memorial de Cálculo iniciava descrevendo os carregamentos admitidos no projeto: Peso Próprio da Estrutura, Duas vias de “tramways” com Ø 1,44 metros cada, sendo percorridas concomitantemente por veículo de maior peso com 26 toneladas, somados à máxima quantidade de bondes comuns de 12 toneladas cada, configurando a situação mais desfavorável de cálculo e visando a segurança do equipamento. O dimensionamento da estrutura ainda considerava a influência da variação térmica de 30°C e a influência do vento sobre a mesma, já que a estrutura seria instalada em uma região de vale e a incidência do vento mais crítico seria perpendicular ao sentido do comprimento do viaduto. A proposta de Giulio Micheli tinha cálculos encomendados à firma “Societé Anonyme des Aciéres d’Angleur”, da região de Tilleur – Bélgica. O material era composto de um completo memorial de 59 páginas, intitulado de “Description et Calculus Justificatifs”. De fato, a melhor qualidade e abundancia de detalhes, inspirou maior confiança da contratante, escolhendo assim este como o vencedor. 1.1 LOCALIZAÇÃO 8 O Viaduto Santa Ifigênia é um cartão postal da cidade de São Paulo, localizado no centro histórico da cidade. Com início no Largo São Bento à leste e da Igreja de Santa Ifigênia a Oeste. Interligando dois dos pontos mais altos do centro da cidade, e passando sobre o Vale do Anhangabaú, sob o viaduto e o vale, passa a Avenida Prestes Maia, ligando a região central ao corredor Norte- Sul da capital. É um importante elemento de uma das regiões mais movimentadas da metrópole. Suas Coordenadas Geográficas são: WGS8 4 23°32'34.66"S 46°38'06.95"W 23.542961, -46.635264 UTM 23K 333078 7395421 9.4 ARQUITETURA O Viaduto é uma via elevada de passagem com duzentos e vinte e cinco metros de extensão, no estilo Art-Nouveau projetada no século XIX. Trata- se de uma tendência inovadora do fim do século XIX: um estilo floreado, onde se destacam a linha curva e as formas orgânicas inspiradas em folhagens, flores, cisnes e outros elementos Sua influência é particularmente notável nos guarda- corpos e postes de iluminação do viaduto. Um grande corrimão interliga os topos dos montantes e dá fixação ao conjunto de volutas32. As vigas externas são, também, decoradas com rosáceas de ferro fundido. 9 9.4.1 CARACTERÍSTICAS ESTRUTURAIS • Dois vãos de 30 metros, em vigas retas de alma cheia e 3 vãos em arco com 55 metros com montantes verticais e longarinas de alma cheia; • Tabuleiro Superior, com cinco vãos independentes, completando 225 metros de comprimento total, com largura entre guarda corpos de 13,60 metros; • Calçadas com 2,55 metros com altura de 8cm de concreto, mais 2cm de asfalto; • Declive de 6,027 milímetros por metro; • A via de trânsito foi pavimentada com blocos de granito (Paralelepípedos); • O viaduto incluía duas vias de trilhos para bondes “elétricos”, combitolas paralelas de Ø 1.44 metros, centradas em relação ao eixo; • O sistema estrutural dos três tramos centrais com 55m compreende arcos com três rótulas, com uma flecha de 7.5m, ou seja, entre L/7 e L/8; • Os quatro arcos paralelos são formados por vigas curvas em caixão, totalmente executadas em aço laminado e constituídas por duas almas de chapas, ligadas às mesas, formadas por quatro cantoneiras e tiras de chapas totalmente rebitadas. Com exceção dos guarda corpos em ferro fundido o ferro forjado toda a estrutura foi fabricada com aço laminado. Montantes verticais se apoiam diretamente sobre os arcos e são equidistantes de 3,665 metros, formando 15 painéis. Uma longarina interliga os topos dos montantes no sentido longitudinal. Existem vigamentos transversais, interligando os quatro arcos paralelos, existindo os necessários contraventamentos verticais e horizontais. 10 A escolha do sistema de três rótulas, se deve ao fato de ser o sistema que deixa menos dúvida com relação à distribuição dos esforços. Além da preocupação com a estética geral do viaduto, que foi concebido em estilo “art- nouveau”. Os Guarda-corpos foram feitos com volutas em ferro forjado, interligados por montantes em ferro fundido com adornos artísticos. Um grande corrimão interliga os topos dos montantes e da fixação ao conjunto de volutas. As longarinas externas são decoradas com rosáceas de ferro. A estrutura é contraventada transversal e inferiormente, tanto nos trechos de vigas retas como nos trechos em arco, como se pode notar na figura 67. Quanto às considerações para o dimensionamento da estrutura, admitiram- se uma carga estática de 400 quilos por metro quadrado e uma carga rolante de duas fileiras de veículos de doze toneladas sobre dois eixos distantes em 2,40 metros, com um comprimento total de carga de dez metros. Considerou-se, ainda, a passagem de “tramways” com 26 toneladas dispostos sobre oito bogies1, além do peso próprio da estrutura. Observa-se, portanto, que as cargas consideradas nesta proposta eram iguais às da proposta da firma Bromberg Hacker & C i a. O memorial elucida, ainda, ter se baseado em “rêglement du 29 Août 1891 du Gouvernement Français”, norma francesa da época – a primeira a definir as características de materiais empregados em pontes ferroviárias. Os furos devidos aos rebites foram considerados no dimensionamento dos membros da estrutura. A quantidade e as dimensões dos rebites foram calculadas de forma que o esforço de cisalhamento do metal não ultrapassasse a razão de 4/5 do limite admissível. Admitiu-se, ainda, uma pressão devido ao vento de 270 kgf/m², considerando-se o viaduto descarregado. A mesma pressão se reduziria ao valor de 170 kgf/m² para as devidas combinações com os carregamentos verticais admitidos. Considerou-se, ainda, o peso específico do concreto como 2200 kgf/m³ e a pressão sobre o terreno de 6 kg f/cm². 9.5 O VIADUTO NO DIA A DIA PAULISTANO A estrutura foi montada entre 1911 e 1913. Todavia, as dificuldades eram inúmeras. Não havia mão-de-obra qualificada o suficiente que garantisse a segurança na montagem da estrutura. O terreno do vale do Anhangabaú, um verdadeiro charco , obrigou a importação de um mestre de obras alemão: Johann Grundt, carpinteiro habituado com fundações. 11 ¹ Constitui um conjunto de rodas, sapatas de freios, rolamentos , moles, eixos, cilindros de freios entre outras coisas . Todos os veículos ferroviários que possuem dois ou mais conjuntos de rodas possuem bogies. A cota da base dos pilares foi adotada de acordo com os resultados das sondagens realizadas em dois pontos laterais de cada um deles. Realmente, apenas a grande profundidade encontrou-se terreno resistente, sendo em geral areia grossa e nem sempre em cama das suficientemente espessas. Desta forma empregou-se a fundação com estacas em todos os pilares, exceto um. A cravação das estacas de madeira, ao total de 128 por pilar, com 30 centímetros de diâmetro e mínimo de seis a sete metros de comprimento, constituiu-se um dos pontos mais interessantes da obra. A grande profundidade das cavas , a má qualidade do terreno e pouco espaço para dar aos taludes rampa suficiente, somados à infiltração de água , obrigaram a adoção de um vigoroso escoramento. Para a cravação das estacas utilizou-se um bate-estacas de corrediças móveis, que acompanhavam as estacas em sua descida na cava escorada. No pilar sobre o morro de São Bento, onde o terreno é um aterro em declive, apresentando grande diferença de nível para o pilar anterior, não foi possível utilizar estacas de madeira. Cogitou-se o emprego de estacas de concreto armado, tendo sido, inclusive, organizado um novo projeto. Mas o tempo necessário para a confecção das estacas e a falta de equipamento adequado à cravação inviabilizaram esta solução. Por fim, adotou-se outro meio de prevenir um possível recalque ou escorregamento do terreno: abriram -se poços, enchendo-os de concreto socado. As mil e cem toneladas de estrutura metálica foram noticiadas nos jornais europeus que apontavam o viaduto como uma das mais modernas obras de engenharia. A inauguração do viaduto Santa Efigênia ocorreu no dia 26 de julho de 1913, um friorento sábado. Às 17 horas, o prefeito da capital , o barão Duprat, cortou as fitas auriverdes enlaçadas nos postes do viaduto . Em seguida , o percorreu seguido por centenas de pessoas , a maioria homens de terno escuro, colete e chapéu coco ou palheta. Por mais de sessenta anos poucas foram as alterações e reformas a que se submeteu o viaduto Santa Efigênia. Em cinco de janeiro de 1922, com a lei n° 2445, a Prefeitura obteve o crédito de 427:752$000 para o alargamento do leito carroçável, afastamento dos passeios laterais, reforma 12 do calçamento e pintura da parte metálica. Em aditamento, o prefeito Firmiano de Morais Pinto sancionou em cinco de fevereiro do mesmo ano a lei referente ao início daquelas obras. Nova lei, de quatro de fevereiro de 1925, amortizaria em 204:463$710 o crédito especial aberto, destinado a arcar com a despesa do calçamento do leito com ladrilhos asfálticos. Entretanto, a reforma feita em 1950 foi mais significativa, decorrentes 37 anos de sua construção. A empresa Metalmecanica foi contratada pela Prefeitura para os serviços de reparação e manutenção da estrutura. Uma considerável quantidade de peças encontrava-se excessivamente corroída, em especial as transversinas e longarinas. Os arcos, em compensação, não apresentavam pontos comprometidos. A pavimentação, constituída por paralelepípedos, possibilitava a infiltração de águas de chuvas ao longo dos trilhos dos bondes , comprometendo as estruturas e as abobadilhas que constituíam os apoios dos paralelepípedos. Para a realização da obra, foi necessária a total remoção do calçamento, com a retirada dos trilhos e de todas as transversinas, com imediata substituição por perfis duplos “ T” , fornecidos pela Companhia Siderúrgica Nacional. Executou-se, ainda, uma nova laje de concreto armado. Diversas volutas do guarda-corpo foram refeitas, aproveitando-se os montantes de ferro fundido. Engenheiro auxiliarda obra, Paulo Alcides Andrade ressalta que “em virtude do alto grau de corrosão das rótulas dos arcos, o sistema dimensionado como com arcos tri-articulados, passou a se constituir em arcos engastados ”. Em 1950 as obras de reforma terminaram. Os ônibus, que desde 1940 eram impedidos, voltaram a circular , sem mais produzir os tremores que assustavam os paulistanos . Entretanto, o reparo da estrutura não impediu que fosse vista com desconfiança . Já se comentava , nessa época, a demolição do viaduto, em favor de um novo viaduto de concreto armado. Em dois de fevereiro de 1972, nova matéria , do jornal “A Folha de São Paulo” , dava como certa sua demolição. Informava-se que seria suplantado por uma passagem com maior capacidade de tráfego, tendo o prefeito Figueiredo Ferraz já incumbido a Secretaria Municipal de Obras de contratar um projeto para a nova estrutura. Segundo informação divulgada oficialmente pelo secretário Otavio Camilo Pereira de Almeida, o novo viaduto seria construído enquanto o largo São Bento estivesse interditado ao tráfego, devido à construção da estação de metrô no local. Pregava-se , ainda , que a nova construção não deveria ter pilares no meio do vale do Anhangabaú, possibilitando à Prefeitura implantar, sem grandes problemas no f uturo, uma passagem de nível entre a rua Senador Queiros e a avenida Prestes Maia. 13 Em 15 de julho d e 1977, o jornal “Folha de São Paulo” noticiava que após anos de discussões, finalmente teria início a reforma do viaduto. Em uma semana começaria a ser implantado o canteiro de obras da empreiteira “Spi Enir Engenharia”, vencedora da nova concorrência realizada, com prazo de 270 dias. A Prefeitura gastará inicialmente Cr$25 milhões na substituição e reforços de peças da estrutura metálica, formada por três conjuntos de arcos tri-articulados, numa quantidade estimada em 45 mil quilos; no tratamento anticorrosivo de 14.635 metros quadrados; na substituição do sistema de juntas de dilatação do tabuleiro de concreto; e na reconstituição do sistema de drenagem de águas pluviais. Algo mais terá que ser investido na eventual substituição do tabuleiro de concreto. (Afinal, o viaduto terá ‘plástica ’, Folha de São Paulo, São Paulo. 15 jul. 1977). Em 26 de julho de 1978 o viaduto Santa Efigênia foi, enfim, entregue pela Prefeitura, ao custo total de 47 milhões de cruzeiros. Em rápida cerimônia, que se iniciou por volta de seis e meia da tarde, o prefeito Olavo Setúbal percorreu os 250 metros do viaduto, seguido por uma multidão de assessores e repórteres, reinaugurando a passagem. Ao longo dos onze meses de obras foram empregados cerca de duzentos funcionários da empreiteira contratada. Mas, antes mesmo de ser reinaugurado, o viaduto já era alvo de críticas. Toda a estrutura metálica de mais de mil toneladas do Santa Ifigênia foi pintada na cor ocre . Antes de ser pintado, o viaduto teve que ser escovado com detergente usado na indústria naval, depois lavado com um solvente especial, e em seguida receber jatos de areia. Só depois veio a tinta. Primeiro a tinta amarela anticorrosiva, depois uma tinta marrom, depois uma tinta para alta espessura, depois uma tinta na base de poliuretano e, por fim, a tinta ocre de acabamento. As obras de restauro da estrutura contemplaram , ainda, a construção de uma escada metálica para a ligação com a rua Brigadeiro Tobias e implantação de luminárias: 24 projetores de 1000 Watts e 13 projetores de 400 Watts , com lâmpadas a vapor de sódio. Foram substituídas, ainda, 145 toneladas de peças enferrujadas. Em 1982, o viaduto viria a ser pintado, desta vez, com as cores do arco-íris. Em iniciativa particular de um pintor e um artesão, 30 mil cruzeiros em tintas foram empregados no novo visual da estrutura. A pintura, realizada sem a autorização municipal, foi analisada pelo Conselho de Defesa do Patrimônio Histórico, Arqueológico, Artístico e Turístico e pela EMURB e, apenas em 1985 , após anunciar nova reforma do local, decidiu-se 14 dar fim ao colorido do viaduto. Nova vistoria do IPT foi realizada, apontando-se mais de trezentos núcleos de ferrugem, mas sem oferecer riscos à estrutura. Uma vez removida a ferrugem, o viaduto foi pintado, novamente, com a cor ocre, a qual ostenta até hoje. 1.7 FOTOS 2.0 CONCRETO AUTO ADENSÁVEL – VISITA AO MEM. DA AMÉRICA LATINA 2.1 O QUE É O CONCRETO AUTO ADENSÁVEL Para se obter um concreto de alta resistência e durável, geralmente especifica-se alto consumo de cimento Portland. Esse procedimento pode trazer alguns inconvenientes no desempenho de uma estrutura, como uma maior tendência de desenvolver fissuras decorrentes da retração térmica e química. Além disso, entre os materiais componentes do concreto, o cimento Portland é o que demanda maior custo e consumo energético para 15 a sua produção, emitindo cerca de 1t de CO2 para cada 1t de clínquer produzido, o que representaria cerca de 90% da emissão de CO2 da indústria do concreto. O concreto auto adensável (CAA) é um concreto inovador que não requer vibração. Flui sobre o próprio peso, preenche completamente as fôrmas e atinge completo adensamento, mesmo em elementos congestionados por armaduras. As propriedades do concreto endurecido e de durabilidade não devem diferir do concreto vibrado. O CAA é reconhecido como uma evolução na tecnologia do concreto, que está associada a vantagens importantes para a indústria da construção civil, dentre as quais destacamos: menor tempo de concretagem , maior produtividade, menor tempo de execução da obra e ambiente de trabalho mais saudável . Tudo se deve ao alcance de um alto desempenho no estado fresco, que atende a três propriedades características: capacidade de preenchimento, habilidade de passagem por obstáculos e resistência à segregação. Para isso, novas adaptações e modificações foram necessárias: os procedimentos de métodos de dosagem são, em geral, fundamentalmente experimentais; as misturas apresentam características teológicas diferentes dos concretos usuais; são utilizadas altas dosagens de aditivos químicos e minerais e empregados métodos de ensaios incomuns. As características do concreto fresco é que diferenciam o CAA do concreto convencional. O CAA tem que apresentar elevada fluidez e deformabilidade, além de elevada estabilidade da mistura, que lhe confere três características básicas e essenciais: • habilidade de preencher espaços nas fôrmas; • habilidade de passar por restrições; • capacidade de resistir à segregação. Muitos insucessos na aplicação do CAA relacionam-se à elevada segregação, que resulta no afundamento dos agregados e na separação da água da mistura. Assim, o CAA tem que ser fluido, deformável e, ao mesmo tempo, coeso. 2.2 HISTÓRIA DO CAAO CAA foi desenvolvido na Universidade de Tóquio, no Japão, em 1936, com seu primeiro protótipo obtido em 1988. Desenvolvido no Japão pelo Professor Hajime Okamura, surgiu da necessidade de obter estruturas mais duráveis, com economia e menor tempo de execução, tendo 16 em vista a proporção otimizada dos componentes da mistura e a ausência da necessidade do adensamento mecânico do concreto. 2.3 COMPOSIÇÃO Em princípio, todos os tipos de cimento empregados na produção do concreto convencional podem ser utilizados na produção do CAA. Não há restrições para os teores dos materiais componentes do CAA, desde que satisfeitos os requisitos do concreto nos estados fresco e endurecido. No entanto, algumas particularidades cabem ser mencionadas: 1. Frequentemente, mas não exclusivamente, um super- plastificante à base de ácido policarboxílico (carboxilato) é utilizado; 2. O teor de finos (partículas com diâmetro Ø 0,075mm) tipicamente fica entre 400 kg/m³ e 600 kg /m³. A relação de água - finos to tai s fi ca entre 0,80 e 1,10 , em volume; 3. O uso de aditivo promotor (ou modificador) de viscosidade não é essencial a todas as misturas, mas é especialmente importante quando as partículas finas não estão presentes em volume suficiente; 4. Muito casos os CAA podem resultar mais baratos e com melhor qualidade com o uso de agregados graúdos de até 10 mm de diâmetro; 5. O Volume de agregado miúdo está, em geral, entre 35% e 50%, e o volume de agregado graúdo entre 25% e 35 %. No proporcionamento do CAA, alguns princípios básicos devem ser considerados: a) para se conseguir elevada fluidez, a pasta do concreto deve lubrificar e espaçar adequadamente os agregados, de forma que o atrito interno entre os mesmos não comprometa a capacidade do concreto de escoar; b) para que o CAA apresente resistência à segregação e seja capaz de passar por restrições sem que haja bloqueio, a pasta deve ter viscosidade suficientemente elevada a fim de manter os agregados em suspensão, evitando que segreguem pela ação da gravidade. Outros fatores que controlam a segregação são a quantidade e a distribuição granulométrica dos agregados, sendo que as distribuições contínuas são as mais adequadas para esse fim; 17 c) a capacidade de passar pelos espaços entre as armaduras, e dessas com as paredes das fôrmas, limita o teor e a dimensão dos agregados graúdos na mistura. Grande parte dos métodos usados com sucesso para a dosagem de concretos convencionais não são adequados para o proporcionamento racionalizado do CAA. Além disso, os aditivos não devem ser usados como forma de corrigir proporcionamentos (traços) inadequados. O teor de cimento pode ser reduzido pela adição de finos ativos ou inertes, de forma a garantir o teor necessário de finos para assegurar adequadas coesão e estabilidade no estado fresco. Concretos auto adensáveis não necessitam ser autonivelantes. Deve-se lembrar que quanto mais fluido for o concreto, maior será seu custo. Além disso é difícil o controle de aplicação e o rastreamento do CAA de elevada fluidez na concretagem de vigas e lajes, pois o concreto literalmente "foge" do lugar de aplicação. A obtenção de CAA a partir de traços de concretos convencionais pela simples incorporação de finos, do uso de super- plastificante de base ácido carboxílico e do aumento do seu teor, geralmente resulta em CAA de baixa qualidade e com custo elevado. O uso de métodos de dosagem apropriados para CAA, como, por exemplo, o de Okamura 2 e o de Repette-Melo 3, é o primeiro passo para se alcançar, na plenitude, os benefícios do uso do CAA. 2.4 APLICAÇÕES Com o projeto desenvolvido, em 1988 surge finalmente um protótipo para a produção em larga escala. E, em 1997, é utilizado em seu grande teste: a construção da famosa ponte Akashi-Kaikyo, no Japão. 18 A ponte é considerada até hoje um verdadeiro colosso da engenharia civil, com quase 4000 metros de comprimento e 1990 metros de vão central, ligando as ilhas de Awaji e Kobe, bastante conhecidas pelos abalos sísmicos que ocorrem constantemente na região. Ao passar “com louvor” nos vários testes aos quais foi submetido, o concreto autoadensável foi considerado apto para ser utilizado em edificações que exijam certo grau de sofisticação durante o processo. Trata-se de um material que não necessita de vibradores de imersão para o preenchimento dos espaços na fôrma (já que o seu próprio peso faz o trabalho), é lançado com muito mais facilidade além de ser ecologicamente correto. Por tudo isso, é considerado um dos carros- chefes da “revolução silenciosa” da construção civil. Ser um concreto fluido e que se molda na fôrma sem a necessidade de intervenção humana ou mecânica faz com que o CAA seja especialmente indicado para estruturas com alta taxa de armadura, estruturas pré-moldadas, estruturas que exijam acabamento em concreto aparente, obras arquitetônicas e paredes de concreto, método construtivo muito utilizado em habitações com interesse social (HIS). No caso de rampas e calçadas, por exemplo, a capacidade de se autonivelar é considerada a sua grande vantagem, pois será menor a intervenção humana após a sua aplicação. O que , obviamente, garante um acabamento muito superior ao que permitiria o concreto convencional. Além disso, no caso de obras que exijam menor utilização de mão de obra, restrição de poluição sonora , concretagem rápida, tenham pouco espaço para movimentação de equipamentos esse material é 19 considerado ideal, já que a aplicação não requer o uso de vibradores para o seu nivelamento, diminuindo a mão de obra e poluição sonora. Por tudo isso, segundo o engenheiro formado pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), doutor em engenharia e Especialista em Desempenho e Tecnologia do Concreto, Bernardo Tutikian, “a utilização do CAA leva a construção civil para uma forma de produção industrializada, reduzindo o custo da mão de obra, aumentando a qualidade, a durabilidade , a confiança na estrutura das edificações e a segurança dos trabalhadores. Para o emprego mais difundido do CAA é necessária a redução de seu custo. Isso pode ser conseguido, em parte, pela redução dos preços dos aditivos super-plastificante de base policaboxilato, devido à maior demanda e à diminuição nos custos de produção. O impacto do CAA não deve ser avaliado somente com base no custo de produção, mas considerando-se também outras vantagens que se obtêm do seu emprego. 2.5 NORMAS REGULARIZADORAS Os procedimentos para a produção do concreto autoadensável e a melhor forma de utilizá-lo estão devidamente contemplados na NBR 15823 da ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) que , resumidamente , procura adequá-lo à Norma de Desempenho (NBR 15575), responsável por elencar as exigências para a concretagem(principalmente de paredes), mas com atenção especial para a “resistência ao fogo, desempenho térmico e acústico”. 20 Além disso, a norma avalia o concreto em estado fresco (antes que haja o endurecimento), para o seu “controle, classificação e aceitação” (NBR 15823/2010) e basicamente trata de: • Fluidez, viscosidade e estabilidade: por meio de um estudo de espalhamento (t500) e pelo indicativo de estabilidade visual; • Bombeamento: determinando o controle do bombeamento para concreto autoadensável (preparados ou recebidos no local da obra); • O caráter rastreável do material em superfícies horizontais, através de mapeamentos; • Resistência: nesse caso, resistência à desagregação dos seus elementos constituintes, que determinam o caráter homogêneo e a qualidade do concreto; • Definição da habilidade passante; Recipiente para a sua preparação: deverá ser fabricado com material que não reaja aos elementos constituintes do concreto, permitindo que se despeje o conteúdo nos moldes sem interrupções; Relatório: com a identificação das amostras utilizadas para a verificação e classificação dos componentes do concreto, data e hora dos testes, temperatura durante os testes, capacidade de resistir à segregação, possíveis alterações encontradas no material e nos equipamentos necessários, entre outras providências. 21 Recipiente para a sua preparação: deverá ser fabricado com material que não reaja aos elementos constituintes do concreto, permitindo que se despeje o conteúdo nos moldes sem interrupções; Relatório: com a identificação das amostras utilizadas para a verificação e classificação dos componentes do concreto, data e hora dos testes, temperatura durante os testes, capacidade de resistir à segregação, possíveis alterações encontradas no material e nos equipamentos necessários, entre outras providências. 2.6 FOTOS 3.0 TRELIÇAS – COBERTURA METÁLICA ESTAÇÃO BARRA FUNDA 3.1 O QUE SÃO TRELIÇAS? As treliças ou “sistemas triangulados” são estruturas formadas por elementos rígidos, aos quais se dá o nome de barras. Estes elementos 22 encontram-se ligados entre si por articulações/nós que se consideram, no cálculo estrutural, perfeitas (isto é, sem qualquer consideração de atrito ou outras forças que impedem a livre rotação das barras em relação ao nó). Nas treliças a s cargas são aplicadas somente nos nós, não havendo qualquer transmissão de momento fletor entre os seus elementos, ficando assim as barras sujeitas apenas a esforços normais/axiais/ uniaxiais (alinhados segundo o eixo da barra) de tração ou compressão. Designa-se treliça plana quando todos os elementos da mesma são dispostos essencialmente num plana. A definição de treliça tem, então, como base as seguintes simplificações: • Articulações perfeitas; • Articulações com graus de liberdade de rotação (rótulas); • Ausência de forças aplicadas nas barras. As treliças são um dos principais tipos de estruturas de engenharia, apresentando-se como uma solução estrutural simples, prática e econômica para muitas situações de engenharia, especialmente em projeto de passagens superiores, pontes e coberturas. A treliça apresenta a grande vantagem de conseguir vencer grandes vãos, podendo suportar cargas elevadas comparativamente com o seu peso. Podemos ainda observar as estruturas treliçadas em postes de alta tensão, vigas de lançamento, gruas e em inúmeras outras estruturas de engenharia. Para o cá lculo de esforços neste tipo de estrutura (quando a treliça apresenta isoestaticidade interna e externa) utilizam-se essencialmente 2 métodos: • Método do equilíbrio dos nós; • Método de Ritter. 3.2 ORIGEM As treliças surgiram como um sistema estrutural mais econômico às vigas, sendo um dos principais tipos de estruturas de engenharia. Estes sistemas estruturais foram utilizados durante séculos para vencer grandes vãos. O engenheiro romano Apollodorus construiu sobre o Rio Danúbio, por volta de 105 d.C, uma ponte de treliça de múltiplos vãos. Cada vão de ponte tomou forma similar à arqueada. 23 Até à Revolução Industrial não ouve grandes avanços neste tipo de estruturas, mas durante a revolução, devido à falta de disponibilidade de ferro forjado na Europa e devido à expansão das ferrovias, os engenheiros foram pressionaram a desenvolver treliças mais racionais para a construção de pontes de grandes vãos, mas com um baixo peso próprio. No início do século XIX surge o ferro laminado, que apesar de menos econômico que o ferro fundido, apresentava uma melhoria substancial no seu comportamento face às trações. Pela primeira vez os projetistas tinham ao seu dispor um material capaz de realizar distintas tipologias: estruturas suspensas, estruturas com vigas, estruturas em arco e uma melhoria nas estruturas treliçadas. A partir da década de 70 do século XIX, o aço começou a substituir o ferro fundido e o ferro laminado, principalmente devido à sua maior resistência e ductilidade. 3.3 TIPOS DE TRELIÇAS Tipos de treliças usadas em coberturas (coluna da esquerda) e pontes ou passagens superiores. Os estilos de treliças de pontes mais comuns são a treliça tipo Warren, Howe e Pratt. A treliça Warren é talvez a mais comum quando se necessita de uma estrutura simples e contínua. Estas treliças são usa das para vencer vãos entre 50 e 100 metros. Quando se projetam pontes com pequenos vãos, também se podem utilizar as treliças tipo Warren, uma vez que não é necessário usar elementos verticais (para amarrar a estrutura). O que não sucederá em pontes com grandes vãos, estes elementos verticais são necessários para dar maior resistência. 24 A treliça de pontes Pratt é facilmente identificada pelos seus elementos diagonais que, à excepção dos extremos, apresentam-se todos eles inclinados e na direção do centro do vão. Todas as barras diagonais à exceção das diagonais do centro, estão sujeitos somente à tração, enquanto que as barras verticais suportam as forças de compressão. A treliça Howe é o oposto da treliça Pratt. As barras diagonais estão dispostas na direção contrária do centro da treliça da ponte e suportam a forças de compressão. Os materiais utilizados nas treliças incluem o aço, madeira, ferro e por vezes o alumínio. As barras podem ser unidas por parafusos ou rebites, podem ser soldados ou por placas de metal, e outros meios. Nas treliças admite-se que o peso das barras é aplicado nos nós, assim metade do peso de cada barra é aplicada em cada um dos seus nós, aos quais a barra está unida. Como atrás referido, as barras são unidas por meio de conexões aparafusadas ou mesmo soldadas, contudo é comum supor- se que estas sejam unidas por meio de rótulas, assim sendo, as forças que atuam em cada extremidade de cada barra reduzem-se a uma única força sem binário. Devido a este contexto,considera-se que as únicas forças aplicadas a uma barra de uma treliça, são forças únicas aplicadas em cada extremidade desse mesmo elemento, orientadas ao longo do eixo da barra. Cada barra pode ser tratada como um elemento sujeito a duas forças opostas. Barras de treliças sujeitas: à esquerda, à compressão e , à direita, à tração. Se a barra AB está sujeita à compressão, a força F que a comprime converge para os nós A e B, mas se a barra está sujeita à tração, a força F que a traciona sai dos nós A e B. No estudo das treliças admitem- se algumas simplificações: • As articulações entre as barras que constituem o sistema fazem- se através de rótulas sem atrito (articulações consideradas perfeitas e barras consideradas indeformáveis); • As cargas e os apoios aplicam-se preferencialmente nos nós da estrutura, embora em casos especiais possam existir outras formas de carregamento; • O eixo de cada uma das barras contém o centro das articulações das suas extremidades (os eixos devem cruzar-se todos no mesmo ponto). 25 Quando se verificam estas três condições as barras da estrutura treliçada ficam sujeitas apenas a esforços normais, considerando-se treliças ideais. Esta é a grande diferença das treliças para outras formas estruturais, as treliças estão sujeitas apenas a forças axiais (compressão ou tração). Ainda que possa existir flexão e forças de corte, isto porque, as hipóteses anteriormente formuladas nunca se verificam completamente, uma vez que as articulações internas (por mais perfeitas que estas sejam) oferecem sempre uma certa resistência ao movimento de rotação das barras que nela convergem; contudo estes efeitos podem ser desprezados, pois apresentam valores mínimos. 3.4 CLASSIFICAÇÃO DAS TRELIÇAS QUANTO À LEI DE FORMAÇÃO É que é importante classificar as treliças quanto à sua lei de formação, pois os métodos de resolução das mesmas dependem desta classificação. Quanto à Lei de formação, as treliças podem ser: simples; composta; e complexas. 3.4.1 Treliça Simples Dá-se o nome de treliças simples às treliças formadas a partir de um triângulo inicial indeformável (três barras e três rótulas) ao qual, para cada novo nó, adicionam-se duas novas barras. As treliças simples verificam a isoestaticidade interior, hi = 0. Na Figura 3, está representada a sequência para a formação de uma treliça simples, originando a treliça Howe de pontes. Tem este nome por ter sido inventada pelo engenheiro americano William Howe, que a patenteou em 1840. Como referido uma treliça simples parte de um triângulo formado por barras articuladas e desse triângulo inicial são acrescentadas duas novas barras para cada novo nó. Formação de uma treliça simples de ponte Howe 26 3.4.2 Treliças Compostas A treliça simples é composta por um triângulo base acrescentando-se duas novas barras não colineares para cada novo nó. Contudo, existem outras configurações de treliças que não seguem esta configuração para a sua lei de formação. Estas configurações são geralmente constituídas de duas ou mais treliças simples unidas entre si por barras também indeformáveis. Exemplo disso são as treliças compostas. As treliças compostas são formadas pela ligação de duas treliças simples por meio de: • Um nó com um e uma barra; • Três barras não-paralelas entre si nem concorrentes num mesmo ponto. 3.4.3 Treliças Complexas As configurações de treliças que não podem ser classificadas como simples ou compostas são consideradas complexas. Uma treliça complexa pode ser composta de uma qualquer combinação de elementos triangulares, quadriláteros ou mesmo poligonais. Uma treliça complexa pode apresentar barras que se cruzam sem estas estarem vinculadas umas às outras. Uma treliça complexa é classificada por exclusão, ou seja, quando não é simples e nem composta. Não é possível afirmar se a treliça é isostática pela simples análise da Equação 3, que é uma condição necessária, mas não suficiente para garantir a isoestaticidade. O reconhecimento de sua real classificação é feito pelo método de Henneberg (Leggerini e K alil, 2009) 3.5 DETERMINAÇÃO DOS ESFORÇOS EM TRELIÇAS 3.5.1 Considerações Considera-se a treliça simples sujeita ao carregamento indicado na Figura abaixo, considerando as reações de apoio calculadas a partir das equações universais da estática. 27 A determinação dos esforços axiais das barras de treliças bidimensionais pode ser determinada utilizando-se vários métodos dos quais abordaremos dois métodos analíticos: • Equilíbrio dos nós; • Método de Ritter ou das Secções; 3.5.2 Equilíbrio dos nós Este método consiste em isolar sucessivamente cada um dos nós, marcar as forças exteriores, ativas e reativas, e os esforços normais das barras que nele concorrem. Os esforços normais das barras serão assim determinados como forças que garantem o equilíbrio do nó. Se a treliça está em equilíbrio, todos os seus nós também o estão. Assim, aplica-se a equação ∑F = 0 que garante o equilíbrio de forças concorrentes num ponto material, à qual correspondem as equações de projeção ∑Fx=0 e ∑Fy=0, tendo o referencial de eixos ortogonais Ox Oy uma qualquer orientação. É de notar que, se o nó tiver mais de duas barras para determinação dos esforços (ou seja duas incógnitas), as duas equações da estática não chegam para determinar a solução do sistema. O cálculo deve- se sempre iniciar pelos nós que possuam apenas duas incógnitas a determinar. Assim, a sucessão de nós é feita de modo a que surjam apenas dois esforços como incógnitas em cada novo nó. É aconselhável, no caso da nossa sensibilidade estática não nos permitir antever a natureza do esforço, que sejam todos considerados à tração, e assim, os sinais obtidos já serão os sinais dos esforços atuantes: se for positivo (confirma o sentido arbitrado) indica tração; se for negativo indica compressão . A barra estará sujeita à compressão se a força que a comprime converge para os nós e, estará à tração se a força que a traciona sai dos nós. 3.5.3 Método de Ritter O Método de Ritter consiste em cortar a treliça por uma secção obtendo duas partes totalmente independentes. Contudo, só podem ser cortadas tantas barras (de grandeza e sentidos desconhecidos) quantas equações da estática se possam escrever, já que de outra forma o sistema de equações seria indeterminado. Se o cálculo for no plano (2D), deve-se efetuar no máximo o corte a três barras, não devendo estas ser paralelas nem concorrentes num ponto. Se as barras cortadas forem paralelas ou 28 mesmo concorrentes num ponto, embora se possa escrever as três equações da estática irá obter-se uma equação linearmente dependente. Como a treliça está em equilíbrio, qualquer uma das partes resultantes do corte ficará em equilíbrio, isto porque, qualquer barra cortada terá de sersubstituída pelo esforço que transmitia ao resto da estrutura. Cortando a treliça pela a secção SS’, nada se altera sob o ponto de vista estático, desde que, como referido, se substituam as barras cortadas pelos esforços normais nelas atuantes. Os esforços são determinados para que garantam o equilíbrio da estrutura treliçada. É indiferente analisar a parte esquerda ou à parte direita da treliça. Escolhe- se, aquela que conduzirá a um menor trabalho numérico na obtenção dos esforços normais. A determinação das incógnitas é realizada a partir das equações uni versais da estática plana, devendo ser escolhidas e usadas de uma ordem tal que permita a determinação direta de cada uma das incógnitas. Assim são usadas três equações de momentos relativamente a três pontos não colineares, sendo, cada um destes (pontos), a intersecção das linhas de ação de duas forças incógnitas. Usando a estrutura da parte esquerda da Figura 8, temos que: ∑M5 = 0 ⇒ N24 ∑M1 = 0 ⇒ N25 ∑M2 = 0 ⇒ N35 As forças obtidas com sinal positivo confirmarão os sentidos arbitrados. Exceções ao Método de Ritter • P rimeira excepção: Quando se deseja conhecer o esforço numa só barra não é condição obrigatória fazer o corte apenas em três barras (Figura 9). Efetivamente se as demais, em qualquer número, se intersectarem num único ponto, poderá cortar-se a estrutura com a intercepção nessas barras e cortar ainda a barra cujo esforço é incógnito. Assim, escolhe-se a equação de momentos relativamente ao ponto onde a maior parte das barras são concorrente e determina-se o esforço da única barra que não é concorrente. 29 Pretende-se saber N24: (foto) Assim temos: ∑M5 = 0 ⇒ N24 • S egunda excepção: Quando duas das três barras cortadas por uma secção de Ritter são paralelas, é mais cómodo utilizar duas equações de momentos e uma equação de projeção numa direção, como equações de equilíbrio da estática. Assim temos: ∑M3 = 0 ⇒ N24 ∑M2 = 0 ⇒ N13 ∑Fy = 0 ⇒ N23 3.6 FOTOS 30 4.0 ALVENARIA ESTRUTURAL – Residência modelo, SENAI TATUAPÉ 4.1 O QUE É ALVENARIA ESTRUTURAL Alvenaria estrutural é um método construtivo em que as paredes são feitas por blocos de concreto que, e não tem função apenas de fechamento. Além de vedar a edificação formam a estrutura que suporta a carga do peso das próprias paredes, da laje, da cobertura e de todas as outras cargas. A alvenaria do tipo estrutural se caracteriza pelo emprego de blocos de concreto ou cerâmicos autoportantes. Deve-se frisar ao fornecedor a escolha do bloco estrutural no ato da compra pois geralmente o mesmo possui blocos estruturais e de vedação para a venda. Esse Sistema surgiu com a intenção de substituir o método tradicional de concreto armado, objetivando uma obra mais barata, mais rápida e mais limpa. 4.2 CARACTERÍSTICAS GERAIS • É uma alvenaria com a função de sustentar o peso da estrutura. Portanto, não deve ser confundida com alvenaria de vedação; • Os blocos de alvenaria estrutural podem ser de concreto ou cerâmica e são vazados na vertical, não possuindo fundo; • A alvenaria estrutural pode ser armada em caso de edifícios mais altos ou não armadas para edifícios de até 4 pavimentos; • 4.3 VAN TAGE N S DA ALVE N AR IA ES TR U T UR AL • Redução do consumo de formas de madeira, aço e concreto; • Maior rapidez na construção; 31 • Custo reduzido em relação ao sistema convencional de vigas, pilares e lajes; • Facilidade no treinamento de mão de obra; • Maior organização no canteiro de obras. • 4.4 DESVANTAGENS DA ALVENARIA ESTRUTURAL • Arquitetura e design restringidos pelo tamanho e forma dos blocos estruturais; • Após concluída, a edificação em alvenaria estrutural possui limitações quanto a intervenções em paredes existentes, já que nesse sistema as paredes têm função estrutural; 4.5 HISTÓRIA O conceito de alvenaria estrutural está presente na humanidade a milhares de anos. Apesar de ter virado tendência nas últimas décadas, existem obras milenares que utilizavam tais fundamentos. Como por exemplo a pirâmide de Qeóps no Egito. Os persas e os assírios já dominavam o método em 10.000 A.C, utilizando tijolos de Adobe 4. Os romanos, egípcios e gregos utilizavam em suas construções a pedra, enquanto que outros povos, por não possuírem este material natural, recorriam ao artificial, no caso aos tijolos, que historicamente são considerados materiais de substituição. Obras marcantes foram construídas no passado em alvenaria como as pirâmides do Egito, o Farol de Alexandria, o Coliseu em Roma, a muralha da China e a Catedral de Notre Dame em Paris que desafiaram o tempo provando a eficiência destas técnicas construtivas. No final do século XIX, o edifício Monadnock foi o exemplo pioneiro de alvenaria estrutural. Construído em Chicago entre 1889 e 1891 com 16 pavimentos, altura de 65 m e as paredes interiores possuindo 1,80 32 m de espessura, representou um marco para sua época e significou o apogeu do sistema construtivo em alvenaria estrutural. “Ele se tornou, também, um marco dos limites para a construção em alvenaria estrutural. 4.6 CONCEITUAÇÃO DE RACIONALIZAÇÃO Racionalizar, tornar racional tal ato, raciocinar para executar e manipular algo, este é o principal conceito de racionalização. Assim, tornar uma obra racional consiste em projetar, pensar e executar com economia, funcionalidade e qualidade. A vedação e a sustentação (estrutura) de um prédio são dois papéis distintos, porém na alvenaria estrutural, usamos apenas um elemento que faz o papel de dois. Em uma construção no sistema convencional são usados doi s elementos, vigas e pilares para estrutura e alvenaria para vedação, este é um fator muito considerável no que diz respeito à racionalização. Não tendo que usar vigas e pilares, consegue-se reduzir ou até eliminar alguns itens da obra, como por exemplo, madeira para caixaria, o aço, pois são usados apenas em alguns pontos da alvenaria estrutural, o concreto é bem reduzido também, e outro item que é um dos mais preciosos que conseguimos reduzir, é o tempo e a mão-de -obra especializada em carpintaria e em corte, dobra e montagem de armações. Em alguns casos não é aplicado nenhum tipo de revestimento no prédio, ou seja, a alvenaria fica com seus blocos aparentes . Sendo assim, o fabricante dos blocos além de ter o cuidado com a resistência, tem que ter o cuidado de fazer um bom acabamento. 33 Além disso, dispensa-se qualquer tipo de revestimento sobre este bloco; no caso de revestir a alvenaria com reboco, gesso ou outro material , o gasto com tal material também é muito reduzido, pois não pode haver buracos na alvenaria, ela tem que estar obrigatoriamente em prumo, alinhada e sem imperfeições, ouseja, o revestimento gasto em cima de uma parede deste tipo é mínimo. Na alvenaria estrutural é como brincar de encaixar peças , com diversos tamanhos e formatos, não podendo quebrar ou alterar a forma das mesmas. Sendo assim, os blocos são exatamente contados para executar tal obra, não podendo quebrá-los. O único desperdício provável pode ser no transporte ou no manuseio do mesmo e, assim, não tendo perdas cortes ou rearranjos, é um fator que também contribui para a obra ser racionalizada. Por ser um sistema racionalizado e de alto nível de industrialização, respeitando os projetos na obra não haverá desperdício de materiais, os blocos não podem ser quebrados, a argamassa geralmente vem pronta não havendo desperdício e sobras de areia, cimento, etc. a quantidade à ser usada de argamassa e graute é limitada, o graute deve ser colocado com funil e deve ficar confinado dentro da célula do bloco não havendo por onde vazar ou perder material. A consequência disso é uma obra econômica e que reduz bastante o custo para o empreendedor. 4.7 PROJETOS Para projetar um edifício em alvenaria estrutural é necessário um estudo de modulação juntamente com o projeto arquitetônico. Esta modulação consiste em “encaixar” os blocos uns nos outros respeitando todas as amarrações, formando um prisma. 34 Evitando ao máximo os arranjos e emendas, tendo pouca variação de medida dos blocos, ou seja, usando sempre blocos de medidas iguais em um projeto é um passo muito bom para a funcionalidade da obra, mas, em último caso, existem blocos especiais com medidas para complementos. Naturalmente esta edificação ficará com medidas múltiplas das medidas dos blocos escolhidos. Porém, cuidados especiais devem ser tomados em cantos e encontros de paredes. Feita a modulação exata com todos os blocos e paredes desenhados, parte-se para a próxima etapa que é de inserir os pontos de graute no projeto. Diferente do que se acredita, os grautes não são elementos que substituem pilares, eles são apenas componentes do sistema que serve para dar solidarização à estrutura. O graute consiste em um concreto bem fluido e com agregados de pequena dimensão, na maioria das vezes com armação em seu interior para suprir necessidades de solicitações de esforços. Feito isso, o calculista da estrutura faz todos os cálculos e considerações conforme a norma brasileira NBR 10837 (ABNT, 1989), solicitações de esforços, comportamento da estrutura, rigidez, estabilidade etc. deixando, assim, o projeto de alvenaria estrutural pronto. Pelo sistema ser um sistema e conômico, precisa-se projetar pensando nisso , pois quando o layout do projeto fica bem distribuído e há mais aproveitamento das paredes, a obra fica mais econômica, ou seja, quanto menos paredes, menor será o custo da obra, e para isso tem-se que pensar neste detalhe na fase de concepção do projeto. Não se deve esquecer que, além dos projetos arquitetônicos e estruturais, tem-se tamb m os complementares como o de instalações hidráulicas, instalações elétricas, bombeiro, ar condicionado, entre outros. Para termos uma obra bem-sucedida e racionalizada, estes projetos bem planejados têm que se unir um respeitando o espaço e objetivo do outro como se eles conversassem entre si. Como na alvenaria estrutural não se pode ter cortes nas paredes, as instalações, na maioria das vezes, são feitas por dentro das células vazias dos blocos ou na parte externa da alvenaria, em shafts etc. Em suma, a intenção de um bom gerenciamento da obra é fazer todos os segmentos de cada peça da obra se integrar, gerando um produto final satisfatório e com objetivo alcançado. 35 4.8 EXECUÇÃO DE OBRA Depois da fundação pronta seja qual for, radier, vigas baldrame, sapatas corridas etc. deve-se demarcar a obra com a primeira fiada de blocos. Toda a alvenaria tem que estar em seu devido eixo, e principalmente esquadro e nível nesta etapa, pois este esquadro e nível contribuem bastante com a qualidade do prisma. Todos os blocos devem ser dispostos exatamente como se encontra no projeto de modulação. A primeira fiada de blocos é exatamente a base do graute, por isso tem-se que tomar um cuidado especial com a superfície onde receberá o ponto de graute, pois é um ponto muito propício a acumular massa de assentamento. Por este motivo precisa-se abrir um nicho com aproximadamente 5cm no bloco onde será feito o graute e limpar a superfície, retirando excesso de argamassa de assentamento e aplicando água para uma boa aderência do graute. Sabe-se, logicamente, que na alvenaria estrutural não se pode, de forma alguma, danificar ou abrir buracos nos blocos, mas este é um ponto especial onde o próprio graute enrijece no ponto onde foi cortada a alvenaria. Nas demais fiadas deve-se tomar sempre o cuidado com nível, esquadros e principalmente prumo , para que se mantenha rígido e na sua forma projetada. Assim, tem-se que contar com a ajuda de réguas e níveis, podendo ser nível de bolha, mangueira de nível, nível a laser, não importa, o importante é garantir a integridade da qualidade dos serviços. Os cantos e encontros de paredes também merecem atenção especial, pois são pontos onde são grauteados e são lugares onde se encontram duas, três ou quatro rumos de parede, e com isso elas têm que se encontrar e encaixar uma na outra, de acordo com a modulação proposta. O mais recomendado é usar o escantilhão para a garantia de prumo , alinhamento e nível da alvenaria a ser executada. A argamassa de assentamento pode ser aplicada de duas formas, uma apenas no sentido longitudinal do bloco e a outra no sentido longitudinal e transversal do bloco. Segundo fontes da ABCP, estudos feitos anteriormente indicam que existe uma redução de 20% na resistência à compressão de uma parede assentada apenas com argamassa no sentido longitudinal comparado a uma parede assentada com argamassa nos dois sentidos, longitudinal e transversal. Um elemento que faz parte da responsabilidade de manter o 36 prisma rígido e com estabilidade além do graute são as canaletas “U” que servem de cintas geralmente nos respaldos e servem de vergas e contra - vergas para portas e janelas. Quando usadas como vergas e contra - vergas elas têm a função de, além de evitar as trincas diagonais em volta das esquadrias, a de enrijecer a estrutura do prisma, pois onde há esquadrias não há área de alvenaria, ficando um ponto sem estrutura. Existe, também, a canaleta “J” que serve para ancorar a cinta de respaldo da parede com a laje. Para executar o grauteamento deve -se tomar alguns cuidados, como dito anteriormente, i sto é, deve-se abrir um nicho no bloco da primeira fiada para limpeza da área aderente, e, também, um cuidado especial com a argamassade assentamento para que esta não se misture com dois tipos de material diferentes. A célula onde será grauteada tem que estar limpa e livre de qualquer coisa que possa ocupar o lugar do graute. Esta limpeza é recomendada a ser feita no máximo a cada 6 fiadas, para conseguir ter acesso à sujeira. Feita a limpeza, o graute é colocado no interior da célula com a ajuda de um funil para evitar desperdícios e que algum mate rial externo se misture. Para todos os procedimentos de execução e controle de obras em alvenaria estrutural de blocos vazados de concreto existe a norma brasileira NBR 8798, Rio de Janeiro, 1985. Não são suficientes ótimos projetos, materiais excelentes, equipamentos e tecnologias de última geração se não haver mão de obra especializada. Por isso há um cuidado especial a ser tomado com relação à mão de obra, por exemplo uma equipe que está acostumada a construir obras no sistema convencional com vigas e pilares, certamente não é a equipe ideal para fazer alvenaria estrutural, a não ser que ela passe por um treinamento que a deixe preparada e com toda experiência necessária para execução de alvenaria estrutural com seus detalhes e particularidades. Geralmente as equipes que se especializam em alvenaria estrutural são as equipes que sempre trabalharam com alvenaria seja estrutural ou vedação, os tradicionais “bloqueiros”, eles têm mais facilidade no aprendizado do sistema, pois o ritmo de trabalho é familiar. 4.9 FOTOS 37 5.0 CONCRETO PROTENDIDO – MASP 5.1 INTRODUÇÃO AO CONCRETO PROTENDIDO 5.1.1 CONCEITO DE CONCRETO PROTENDIDO O concreto possui uma deficiência no que se diz respeito a esforços de tração, onde sua res is tência é relat ivam ente b aixa, c omparada a de c om pressão. Devido a esse fator, o homem foi desenvolvendo técnicas complementares ao concreto, para que o mesmo adquirisse resistência satisfatória contra esforços de tração. Após a aparição e desenvolvimento do concreto armado, por volta de 1820, engenheiros e estudiosos da época notaram a alta eficiência do aço/ferro combinado ao concreto, levando a novos experimentos, e chegando à protensão. O Processo de protensão em concreto – Concreto Protendido consiste em uma combinação de esforços no concreto, onde os esforços de tração provenientes das barras de aço primeiramente anulam as tensões de compressão, antes que surjam tensões de tração no concreto. 38 Considerando uma viga bi apoiada, podemos dizer que a capacidade resistente inicial do concreto armado e o concreto protendido são iguais, pois nas duas situações as armaduras passivas e as de protensão, precisam trabalhar para absorver os esforços de tração no banzo tracionado da viga, a diferença é que na protensão uma parte da deformação é antecipada através do pré-alongamento do aço. É de suma importância que o alongamento do aço seja feito sem aderência ao concreto, caso contrário o mesmo fissuraria, pois seria alongado junto com o aço, também há de se observar o efeito de retração e fluência, pois as fibras de concreto ficam menores após este fenômeno, causando tensões no aço de 80 a 200N/mm² de acordo com F. Leonhardt (2007, pág. 5). Conclui-se então que se deve utilizar na protensão tensões eleva das no aço e consequentemente que os mesmos sejam de alta resistência. 5.1.2 HISTORIA DO CONCRETO PROTENDIDO A ideia de protensão, aplicada à estrutura de concretos é bastante antiga. Meados do séc. XIX já haviam experiências e trabalhos relacionados ao tema, que viriam a ajudar no desenvolvimento do concreto protendido. Diversos experimentos pelo mundo foram realizados, principalmente na Europa, onde a Alemanha foi um importante centro de estudos e pesquisas sobre o tema. Segundo F. Leonhardt (2007, pág. 11), em 1888, W. Dörhrung , Berlim, realizou a patente de uma protensão em bancada. Já em 1906, o também alemão M. Koenen realizou o primeiro ensaio com armadura concretada sob tensão. A partir de então, surgiram novas patentes, experimentos, ensaios, mas todos sem êxito, já que a protensão se perdia devido aos efeitos de retração e fluência do concreto. A primeira experiência a empregar aço de alta resistência às elevadas tensões (mesmo não tendo o conhecimento de que esta é a premissa básica da protensão) foi em 1919 , por K. Wettstein que fabricou 39 pranchas de concreto Vom Wotfsd Fr Piano fortemente tensionadas embutidas no interior das mesmas. Outro importante contribuinte para os fundamentos da protensão foi Eugène Freyssinet. Em 1928 patenteou um sistema de protensão com esforços superiores a 400 N/mm². Freyssinet (1879 – 1962) foi um importante Engenheiro Civil e estrutural francês, e considerado por muitos o precursor da tecnologia de protensão, onde sua grande contribuição teórica foi ter pesquisado e percebido a retração e fluência que o concreto está sujeito. Além de ter executado a primeira obra de concreto protendido: Ponte sobre o Rio Marne, Lucancy – França. A partir daí diversas contribuições foram surgindo pela Europa, principalmente por engenheiros e empresas alemãs . Em 1950, em Paris, foi realizada a primeira conferência sobre concreto protendido, resultando na fundação da: Fédération Internationale de la Précontraint – FIP (Federação Internacional do Concreto Armado). A primeira norma sobre concreto protendido foi a DIN 4227 de 1953, dirigida por H. Rüsch. Já em 1954, F. Leonhardt publicou o primeiro livro de grande relevância sobre concreto protendido: Spammbeton Fürdie Praxis que foi traduzido para diversas línguas, no inglês: “Prestressed Concrete Design and Construction”. Após a publicação do livro, foi significativo o aumento do número de obras deste tipo e a capacidade da protensão para até 1500 kN. Com a pesquisa e prática em pleno desenvolvimento, o método construtivo foi se propagando pelo mundo, principalmente em construções de pontes e grandes vãos livres. Com o surgimento do projeto de construção do MASP, na década de 1960, a complexidade de viabilização de seu vão livre acabou resultando em um novo método de protensão – Sistema Ferraz. Desenvolvido e patenteado por José Carlos de Figueiredo Ferraz, engenheiro responsável por projetar a estrutura. 5.1.3 VANTAGENS DO CONCRETO PROTENDIDO A técnica de concreto protendido possui diversas vantagens sendo elas: ▪ Redução da quantidade necessária de concreto e aço, por conta da eficiência dos materiais de maior resistência. 40 ▪ Redução das tensões de tração provocadas pela flexão e pelos esforços cortantes. ▪ Como o concreto reduz a incidência de fissuras, a possibilidade de corrosão no aço e deterioração do concreto os torna mínimos. ▪ É bastante utilizado para vencer grandes vãos em estruturas de longa extensão. ▪ Permite a redução da altura necessária
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