Sistemas de pré-fabricação

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Processos Construtivos
SISTEMAS DE PRÉ-FABRICAÇÃO
MKT-MDL-02
Versão 00
Professor: Bruno de Melo Silva
E-mail: bruno_melos@hotmail.com.br
SISTEMAS DE PRÉ-FABRICAÇÃO
• Identificar os sistemas da construção civil
pré-fabricada.
• Listar os condicionantes de projeto para o
aproveitamento máximo da pré-fabricação.
•Diferenciar os tipos de ligações entre
elementos pré-fabricados.
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Introdução
• Veremos como são produzidas e utilizadas as
estruturas pré-fabricadas (e pré-moldadas),
relacionadas ao concreto armado.
•Hoje contemplam todo tipo de elemento da
construção civil, como pilares, vigas, lajes, etc.
• São elementos moldados antes do seu
posicionamento definitivo na estrutura, já com
certa resistência adquirida.
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Introdução
• Permite a Produção em Série (em grande
quantidade).
• Permite também Produção Personalizada (de
acordo com o projeto arquitetônico).
• Relativa facilidade de manuseio e transporte,
propiciam menor desperdício de materiais e
maior rapidez na execução (ganho de tempo).
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História e Conceito
•Os primeiros registros aparecem com a
invenção do próprio concreto armado já que
este foi concebido a partir da pré-moldagem de
elementos estruturais fora do local de uso
definitivo somente depois a execução de
elementos concretados in loco.
• Alguns autores indicam que foi na Europa, no
período após a Segunda Guerra Mundial, que
começou de fato a história da pré-fabricação
como a conhecemos hoje.
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História e Conceito
• As primeiras normas brasileiras de coordenação
modular datam de 1950.
• Já as primeiras obras iniciaram-se e m 1961,
contratadas pelo antigo Banco Nacional da
Habitação (BNH): empreiteiras do Brasil,
utilizando técnicas europeias, construíram
conjuntos habitacionais pré-moldados em
concreto armado.
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História e Conceito
• Em 1975, a empresa “Reago” foi a pioneira no
país em blocos de concreto estrutural, lajes
alveolares protendidas e painéis estruturais de
fechamento.
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História e Conceito
•Os produtos pré-fabricados são produzidos por
processos industriais, antes da sua colocação
em obra. Porém, eles permitem a confecção
artesanal no próprio canteiro, ou seja, tanto
em fábricas fixas como em fábricas móveis
(desmontáveis).
•Nesse caso, as peças são fabricadas dentro da
obra, mas não em seu local de destino.
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História e Conceito
• Para o setor da construção civil ter efetiva
industrialização e consequente aumento de
qualidade, é necessário migrar a maior parte
do trabalho realizado dentro dos canteiros para
fábricas permanentes e modernas.
• Todo tipo de pré-fabricação viabiliza processos
mais eficientes e racionais, uso de mão de obra
especializada, repetição de tarefas, controle
de qualidade, etc.
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Classificação dos processos
Os processos de pré-fabricação classificam-se
em fechados e abertos:
• Processo (ou ciclo) fechado: executado geralmente
por grupos financeiros (empresas) de grande porte,
que forçam a utilização de todo um conjunto de
soluções construtivas, não permitindo a aquisição de
materiais de outros fornecedores.
• São projetos e soluções com alto grau de
detalhamento e com a vantagem da repetitividade
das peças, contribuindo muito para a diminuição no
custo do produto e justificando, assim, o
investimento no empreendimento.
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Classificação dos processos
Os processos de pré-fabricação classificam-se
em fechados e abertos:
• Processo (ou ciclo) aberto: as empresas trabalham
em um determinado universo de produtos de sua
competência; os componentes estranhos às suas
habilidades são adquiridos de fornecedores que
apresentam condições atraentes para tanto.
• É o tipo de pré-fabricação mais frequente no
mercado, pois não exige grandes investimentos:
cada empresa resolve os problemas que lhe
competem.
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Classificação dos processos
Os processos de pré-fabricação classificam-se em
fechados e abertos:
• Processo (ou ciclo) aberto:
• Para que seja vantajoso, esse processo envolve
muito planejamento, pois a construtora interessada
deve executar o máximo de tarefas possível
(fundação, estrutura, alvenaria...) e ter um
perfeito entrosamento com os fornecedores, a fim
de garantir a demanda e as especificações dos
demais elementos necessários.
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ABNT NBR 9062:2001
A Norma ABNT NBR 9062:2001 (“Projeto e execução de
estruturas de concreto pré-moldado”) apresenta os
seguintes conceitos:
• Pré-Moldado: é o elemento executado fora do local de
utilização definitiva na estrutura, com controle de
qualidade menos rigoroso. Esses elementos devem ser
inspecionados individualmente ou por lotes:
• Pré-Fabricado: é o elemento pré-moldado, executado
industrialmente, mesmo em instalações temporárias em
canteiros de obra, sob condições rigorosas de controle
de qualidade.
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Sistemas Pré-Fabricados
• Em um primeiro momento, pode-se imaginar que a
construção em pré-moldados apresenta um vasto
repertório de soluções técnicas e procedimentos.
• No entanto, todas as variantes têm princípios de
projeto semelhantes e partem de seis sistemas
estruturais básicos:
• Estruturas Aporticadas;
• Estruturas em Esqueleto;
• Estruturas de Painéis Estruturais;
• Estrutura para Pisos:
• Sistemas para fachadas;
• Sistemas celulares.
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Estruturas Aporticadas
• Consistem em estruturas lineares, como pilares e
vigas de fechamento, que formam pórticos
contraventados;
• Projetadas para possibilitar grandes vãos livres
(espaços abertos), sem precisar da interferência de
paredes (ou pilares internos).
• Característica é muito importante para construções
industriais, shoppings, estacionamentos, centros
esportivos, armazéns, construções comerciais, etc.
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Estruturas Aporticadas
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Estruturas em Esqueleto
• São estruturas lineares, como pilares, vigas e lajes,
para edificações de alturas médias e baixas, com um
número pequeno de paredes de contraventamento
para estruturas altas;
• As estruturas em esqueletos são utilizadas
principalmente para a construção de escritórios,
escolas, hospitais, estacionamentos, etc.
• O conceito desse tipo de estrutura oferece maior
liberdade no planejamento e na disposição das áreas
do piso, sem obstrução de paredes portantes
internas ou de um grande número de pilares
internos.
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Estruturas em Esqueleto
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Estruturas de painéis Estruturais
• Consistem em componentes de painéis portantes
verticais e de painéis de lajes, usados tanto para
fechamentos internos e externos, como para caixas
de elevadores e núcleos centrais;
• Possuem as superfícies lisas nos dois lados, prontas
para receber pintura ou outro tipo de acabamento.
• São muito utilizadas para construções residenciais
(casas e apartamentos), bem como hotéis, escolas,
etc.
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Estruturas de painéis Estruturais
• Fazem parte das chamadas técnicas de construções
abertas, nas quais a arquitetura é livre para criar o
projeto de acordo com as exigências do cliente;
• Com essa técnica, é possível modificar o projeto a
qualquer momento, sem maiores custos.
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Estruturas de painéis Estruturais
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Estruturas para Piso
• Consistem em vários tipos de elementos de lajes,
como painéis maciços, painéis alveolares
protendidos, painéis nervurados protendidos (seções
T ou duplo T), vigotas pré-moldadas, que são
montados para formar uma estrutura capaz de
distribuir a carga concentrada e transferir as forças
horizontais para os sistemas de contraventamento.
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Estruturas para Piso
• Os pisos pré-moldados são utilizados extensivamente
para todos os tipos de construção, não somente para
estruturas pré-moldadas, mas também em
combinação com outros materiais (por exemplo, em
estruturas metálicas, de concreto moldadono local,
etc.).
• As vantagens, além da diversidade de tipos, são a
rapidez da construção, a ausência de escoramento, a
alta capacidade de vencer vãos e a economia.
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Sistemas para fachadas
• São constituídos de painéis maciços ou painéis
sanduíches, com ou sem função estrutural, em todos
os tipos de formatos e execuções, desde o simples
fechamento até o mais requintado painel em
concreto arquitetônico.
• Os painéis estruturais, apresentados anteriormente,
são bastante econômicos, uma vez que dispensam o
uso de pilares nas bordas e as vigas para apoio de
pisos.
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Sistemas para fachadas
• Os painéis de fechamento são geralmente
empregados em combinação com as estruturas de
esqueleto (pilares e vigas), que podem ser metálicas
ou ainda de concreto pré-moldado ou moldado no
local.
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Sistemas Celulares
• Consistem em células de concreto pré-moldado e,
algumas vezes, utilizado para blocos de banheiros,
cozinhas, garagens, etc.
• Esse sistema permite uma execução extremamente
rápida, pois a fabricação pode ser toda
industrializada — inclusive a montagem.
• O problema da utilização desse sistema reside no
transporte das peças e na arquitetura, que não pode
ser alterada.
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Sistemas Celulares
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Fique Atento!
• Os sistemas Aporticados e em Esqueleto
normalmente são independentes e permitem o uso e
a liberdade de escolha de subsistemas
complementares na edificação, como sistemas de
fechamento, sistemas hidráulicos e elétricos.
• Logo, é fácil adaptar as edificações para mudanças
no seu uso, com novas funções e inovações técnicas
(ACKER, 2002).
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Diretrizes para projetos
• Para um perfeito desempenho estrutural e obtenção
do máximo de vantagens, é importante que os
elementos pré-moldados sejam previstos desde o
anteprojeto — e não simplesmente adaptados do
método convencional de concreto moldado in loco.
Assim, na fase de projeto, recomenda-se atenção
com os seguintes condicionantes:
a) Respeitar a filosofia específica de projeto:
• Utilizar um sistema de contraventamento próprio.
• Utilizar grandes vãos.
• Assegurar a integridade estrutural.
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Diretrizes para projetos
b) Usar soluções padronizadas sempre que possível:
A padronização é um fator importante no processo de
pré-fabricação, pois a repetição leva à experiência e,
consequentemente, à redução dos custos, melhor
qualidade, confiabilidade e execuções mais rápidas. A
padronização é aplicável nas seguintes áreas:
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Diretrizes para projetos
b) Usar soluções padronizadas sempre que possível:
A padronização é aplicável nas seguintes áreas:
•Modulação de projeto.
• Padronização de peças pré-fabricadas.
• Padronização interna — detalhamentos
construtivos, padronização de procedimentos
para produção e/ou montagem.
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Diretrizes para projetos
Rosso (1966) define a padronização como a
aplicação de normas a um ciclo de produção ou
a um setor industrial completo, com o objetivo
de estabilizar o produto ou o processo de
produção.
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Diretrizes para projetos
A padronização de produtos e processos na pré-
fabricação deve limitar-se a detalhes como as
dimensões e a geometria das seções transversais
(veja a Figura 7), preestabelecendo formas aos
pilares, vigas e lajes de piso, mas não ao
comprimento das peças.
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Diretrizes para projetos
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Diretrizes para projetos
c)Simplificar os detalhes: um bom projeto em
concreto pré-moldado envolve detalhes simples (tanto
quanto possível) e evita detalhes vulneráveis.
d)Considerar as tolerâncias dimensionais: peças pré-
moldadas em concreto apresentam inevitavelmente
diferenças entre as dimensões especificadas e as
executadas. Essas variações devem ser previstas no
projeto desde o início:
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Diretrizes para projetos
d)Considerar as tolerâncias dimensionais:
• Possibilidade de tolerâncias de absorção nas ligações
(entre dois elementos pré-moldados ou entre os
elementos pré-moldados e as partes moldadas no
local).
• Necessidade de almofadas (aparelhos) de apoio.
• Consequências causadas por curvaturas e diferenças
em curvaturas.
• Tolerância de movimentação, causada por retração,
expansão térmica, etc.
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Diretrizes para projetos
e)Obter vantagem do processo de industrialização:
A produção de concreto pré-moldado deve se basear
na industrialização — o que é parcialmente
influenciado pelo projeto:
• A pré-tração permite a produção de elementos em
longas pistas de protensão.
• A padronização de componentes e de detalhes típicos
garante a padronização do processo.
• A posição adequada dos detalhes (por exemplo, barras
de espera) diminui o tempo dos serviços.
• A simplicidade na descrição do projeto ajuda a evitar
erros.
• Modificações imprevistas no projeto prejudicam o
planejamento da produção.
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Confecção de peças pré-fabricadas
As etapas de produção podem variar conforme o
tipo de pré-fabricado empregado. A confecção de
peças pré-fabricadas é dividida esquematicamente
e detalhada a seguir:
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Confecção de peças pré-fabricadas
Armação: Etapa de preparação das armaduras, que
engloba o corte e a dobra das barras longitudinais e
transversais (estribos). Todas as amarrações e
dimensões devem estar rigorosamente definidas em
projeto, para evitar principalmente cobrimentos
menores que os especificados e permitidos por norma.
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Confecção de peças pré-fabricadas
Fôrmas: a repetição dos elementos construtivos é
condicionante de projeto para a pré-fabricação;
portanto, as fôrmas são predominantemente metálicas,
o que, além da durabilidade, resulta em melhor
acabamento superficial das peças. Antes do lançamento
do concreto, deve-se verificar sempre:
1. a limpeza das superfícies internas;
2. a estanqueidade das fôrmas;
3. nivelamento e prumo, de acordo com a tolerância;
4. necessidade de uso de desmoldante,
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Confecção de peças pré-fabricadas
Concreto: etapa que engloba a dosagem (traço, com ou
sem aditivos), o lançamento, o adensamento e a cura
do concreto, além da desmoldagem da peça.
Principais técnicas utilizadas no adensamento são
vibração, centrifugação, prensagem e vácuo.
A perfeita cura do concreto inicia-se durante a mistura,
que deve ser realizada com um índice satisfatório de
umidade e temperatura (proteger as peças do sol e de
correntes de vento).
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Confecção de peças pré-fabricadas
Acabamento: muitas vezes, faz-se necessário o reparo
de algumas peças que podem apresentar problemas e
prejuízos estéticos: fissuras, bolhas ou “bicheiras”.
Os pequenos defeitos de execução podem ser resolvidos
com estucagens (argamassa) e posterior caldeamento
(pasta fluida), que deve ser aplicado em toda a
superfície do concreto para conferir maior
homogeneidade.
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Confecção de peças pré-fabricadas
Manuseio: as fôrmas horizontais devem ser dotadas de
um amortecedor (p. ex. espumas) na parte de baixo,
para aliviar o impacto causado no saque da peça.
As peças concretadas em fôrmas verticais geralmente
são acomodadas (deitadas) em uma plataforma antes
da desmontagem dos painéis componentes da fôrma de
pré-moldagem.
A remoção dos painéis, de modo geral, devido ao seu
peso, deve ser acompanhada de cuidados especiais,
pois nessa etapa sempre há risco de danificar as peças.
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Tipos de ligações entre peças 
pré-moldadas
As ligações são de extrema importância para peças pré-
moldadas.
Elas são a interface entre os elementos que devem
compor um sistema estrutural capaz de resistir às
forças atuantes, incluindo ações indiretas, como
retração, movimentos térmicos, atuação do vento,
fogo, etc.
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Tipos de ligações entre peças 
pré-moldadas
Nesses pontos, deve ocorrer a transferência das forças
entreas interfaces dos elementos. As peças devem
interagir entre si como um único sistema estrutural,
atendendo a diferentes propósitos:
• Garantir o comportamento global pretendido para os
subsistemas pré-moldados.
• Conectar elementos à estrutura de apoio.
• Transferir forças do seu ponto de aplicação para um
subsistema de estabilização, como um núcleo ou
parede de contraventamento.
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Tipos de ligações entre peças 
pré-moldadas
O projeto de ligações deve englobar o dispositivo
apropriado, os materiais para preenchimento de nichos
e juntas e o detalhamento das superfícies nas
interfaces e nas extremidades dos elementos pré-
moldados, em regiões próximas às ligações.
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Tipos de ligações entre peças 
pré-moldadas
As zonas próximas das extremidades promovem a
transferência das forças dos dispositivos de ligação para
o interior das peças e devem ser detalhadas e armadas
adequadamente, prevendo as possíveis deformações.
Essa ligação está diretamente relacionada ao custo final
do sistema: quanto maior a complexidade da ligação,
maior será o custo.
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Tipos de ligações entre peças 
pré-moldadas
A ABNT NBR 9062:2001 reconhece somente um tipo de
ligação, denominada semirrígida; porém, essa ligação
pode variar de rotulada a engastada, dependendo do
seu fator de restrição à rotação.
Na prática, divide-se em quatro tipos de ligações:
1. isostática; (não transmitem momentos fletores e esforços
horizontais)
2. rotulada; (não transmite momento fletor)
3. semirrígida; (transmite parcialmente o momento fletor)
4. engastada; (transmite momento fletor)
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Tipos de ligações entre peças 
pré-moldadas
Os parâmetros de restrição adotados seguem a própria
ABNT NBR 9062:2001, variando de 0 a 1, em que 1 é
considerado engastamento perfeito.
Por exemplo, se uma ligação transmite 65% do
momento, seu parâmetro de restrição à rotação (α)
será de 0,65.
A classificação das ligações é a seguinte:
• Rotulada: α < 0,15;
• Semirrígidas: 0,15 ≤ α ≤ 0,85;
• Engastadas: α > 0,85.
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Tipos de ligações entre peças 
pré-moldadas
Ligação isostática
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Versão 00
Subentende-se que os
elementos podem ser
calculados como isostáticos.
A ligação transmite apenas
forças verticais. Não
transmite momentos
fletores e forças horizontais
entre as peças (peças
isoladas e não formam
pórticos).
Tipos de ligações entre peças 
pré-moldadas
Ligação isostática
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Versão 00
Geralmente os furos não
são preenchidos com
argamassa, e a placa de
neoprene na realidade
transmite uma parcela de
forças horizontais.
Tipos de ligações entre peças 
pré-moldadas
Ligação isostática
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Versão 00
Os deslocamentos da
estrutura (pilares) não
podem ser grandes, para
evitar o contato físico com a
superfície de topo da viga (o
deslocamento deve ser
menor que a folga entre as
peças).
Tipos de ligações entre peças 
pré-moldadas
Ligação isostática
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Versão 00
A placa de neoprene (1 cm)
para apoio da viga
possibilita pequenos
deslocamentos relativos
(que devem ser verificados).
Os pinos de aço CA-25
auxiliam no posicionamento
e impedem o tombamento
da viga.
Tipos de ligações entre peças 
pré-moldadas
MKT-MDL-02
Versão 00
Tipos de ligações entre peças 
pré-moldadas
Ligação rotulada
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Versão 00
Esse tipo de ligação transmite
cargas verticais e forças
horizontais, as quais em projeto
são consideradas
encaminharem-se pela
resistência do neoprene ao
cisalhamento (padrão). Para
melhor eficiência o neoprene
pode ser combinado com
graute, o que possibilita o efeito
pino por cisalhamento puro.
Tipos de ligações entre peças 
pré-moldadas
Ligação rotulada
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Versão 00
O fator de restrição à rotação é
inferior a 0,15.
O preenchimento do furo da
viga deve ser feito com graute,
e não com argamassa. O graute
deve ficar aderido ao concreto
da peça.
Tipos de ligações entre peças 
pré-moldadas
Ligação rotulada
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Versão 00
O pino pode ser de aço CA-25
(12,5 mm ou superior) ou de
cordoalha CP 190. O aço CA-50
não é recomendado.
Tipos de ligações entre peças 
pré-moldadas
Ligação semirrígida
Na prática, esse tipo de ligação é executado de duas
maneiras:
1. Por binários formados pelos pinos.
2. Por concretagem vertical simples ou com solda.
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Tipos de ligações entre peças 
pré-moldadas
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Tipos de ligações entre peças 
pré-moldadas
Ligação semirrígida
A resistência à rotação é proporcionada por dois pinos
ou por armadura superior negativa.
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Tipos de ligações entre peças 
pré-moldadas
Ligação Semirígida
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Versão 00
Pode transmitir momentos
fletores parcialmente, além
de forças verticais e
horizontais. O fator de
restrição à rotação fica
compreendido entre 0,15 e
0,85. O neoprene deve ser
preenchido com graute.
Tipos de ligações entre peças 
pré-moldadas
Ligação Semirígida com Pinos
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A ligação com pinos
apresenta baixo fator de
restrição à rotação. O pino
trabalha à tração, e deve ser
convenientemente
ancorado no consolo. Pode
ser de aço CA-25 e 50 e
cordoalha CP 190.
Tipos de ligações entre peças 
pré-moldadas
Ligação Semirígida com Pinos
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Pinos em cordoalha podem
apresentar grandes
alongamentos, e não
romperem antes da
deformação da viga.
Tipos de ligações entre peças 
pré-moldadas
Ligação Semirígida com furos passantes ou luvas
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Na ligação com armadura
negativa ocorre uma ligação
da viga com o pilar, por
meio de barras de aços
inseridas em furos
passantes no pilar, ou luvas
com rosca (para emenda da
armadura negativa colocada
na capa da laje).
Tipos de ligações entre peças 
pré-moldadas
Ligação Semirígida com furos passantes ou luvas
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Não admite a inversão do
momento fletor negativo,
devido a não possuírem
resistência à tração na parte
inferior da viga junto ao
pilar. O neoprene deve ser
preenchido com graute,
bem como os espaços livres
(folgas) viga-pilar, fazendo
as superfícies rugosas.
Tipos de ligações entre peças 
pré-moldadas
Ligação Semirígida com furos passantes ou luvas
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O uso de luvas é
recomendado em pilares de
extremidade.
As forças horizontais são
transmitidas pelos pinos,
pelo atrito com o graute
(entre o neoprene), e pelo
contato direto das
superfícies da viga com o
pilar e o consolo.
Tipos de ligações entre peças 
pré-moldadas
Ligação Semirígida com furos passantes ou luvas
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Os furos devem ser
preenchidos com graute, ou
adesivo à base de epóxi.
Tipos de ligações entre peças 
pré-moldadas
Ligação Semirígida com chapas soldadas
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As ligações com solda são as
mais sofisticadas e que
possibilitam condições mais
próximas do engaste
perfeito. São utilizadas
chapas de aço na parte
inferior da viga, soldadas
sobre outra chapa colocada
no apoio
Tipos de ligações entre peças 
pré-moldadas
Ligação engastada
A ligação engastada pode ser considerada igual à realizada
em obra (moldado in loco). Esse tipo de ligação depende da
concretagem do nó entre viga e pilar.
Na prática basta deixar os arranques nas vigas, assim como
nos pilares, para que a consolidação após a montagem
dessas peças torne a ligação engastada.
No campo, as ligações não são classificadas conforme sua
técnica executiva, mas de acordo com sua resposta aos
esforços — ou melhor, toda ligação (seja com luva, furos
passantes, soldas ou chapas) que venha a apresentar
restrição à rotação maior que 0,85 será considerada
engastada.
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Processos Construtivos
SEMINÁRIO:
GRUPO DE 7-8 ALUNOS (BRUNO_MELOS@HOTMAIL.COM.BR)
DATA: 22/09 E 29/09
• ENTREGAR RESUMO ESCRITO
• APRESENTAÇÃO DE 15-20min.
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Exercício de fixação
Para que a construção civil obtenha efetivamente mais
qualidade é preciso aumentar o número de elementos pré-
fabricados. Os processos de pré-fabricação dividem-seem
abertos e fechados, ambos representam mais eficiência e
racionalidade nas obras; explane um pouco sobre cada um
desses processos :
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Exercício de fixação
Peças pré-moldadas em concreto podem apresentar
diferenças entre as dimensões especificadas e as
executadas. Para que essas variações não prejudiquem a
obra, o projeto de pré-fabricação deve:
a) desconsiderar tolerâncias nas ligações;
b) prever movimentações causadas por retração, expansão
térmica, etc.
c) desconsiderar almofadas e elementos de apoio.
d) projetar os encaixes nas ligações entre dois elementos
pré-moldados (ou entre os elementos pré-moldados e as
partes moldadas) em locais pontuais e específicos;
e) desprezar as consequências causadas por curvaturas e
diferenças em curvaturas.
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Dúvidas
BRUNO DE MELO SILVA
(81) 9.9945-3086
bruno_melos@hotmail.com.br
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