Primeiramente será exposto um breve histórico com relação ao sistema construtivo e posteriormente se dará a apresentação do mesmo.
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3.3.1 Breve Histórico
O surgimento do concreto armado se deu somente após o registro da patente do cimento Portland por John Aspdi em 1824. Inicialmente ocorreu a construção de um barco por Lambot, em 1855, e posteriormente Monier, em 1877, executou a construção de vasos, ambos de argamassa armada. O primeiro edifício totalmente estruturado em concreto armado com pilares, vigas e lajes foi inaugurado em 1901: um prédio de 7 andares projetado por François Hennebique (HELENE, 2010).
Quanto ao emprego no Brasil na construção de edifícios, desde os primórdios se tem conquistado marcas e recordes. Pode–se destacar as seguintes construções, segundo Vasconcelos (1985, p. 19):
a) prédio Martinelli, construído em São Paulo, entre 1925 e 1929, com área construída de 40.000 m² com 106,5 m de altura e 30 pavimentos, sendo o maior do mundo para a época, superado apenas em 1933;
b) edifício A Noite, construído no Rio de Janeiro, em 1928, com 22 pavimentos e 102,8 m de altura a partir do rés-do-chão, e 3,6 m enterrados, sendo projeto de Emílio Baumgart;
c) edifício Itália, construído em São Paulo, sendo o mais alto edifício em concreto armado do mundo durante alguns meses em 1962, com 150 m de altura a partir do nível da rua, 47 pavimentos e área construída de 52.000 m2.
3.3.2 Apresentação do Sistema Construtivo
O concreto armado se caracteriza pela associação do concreto com barras de aço, sendo que o funcionamento conjunto destes materiais só é possível graças à aderência (ARAÚJO, 2003, p. 1). O concreto é um conglomerado composto por cimento Portland, agregado miúdo, agregado graúdo e água, sendo atualmente “[...] o segundo material mais consumido pelo homem, superado apenas pela água.” (GRAZIANO, 2005, p. 15).
O aço é empregado nas estruturas de concreto armado devido à baixa resistência à tração do concreto, sendo cerca de 10% da sua resistência à compressão, cumprindo a tarefa de absorver os esforços de tração na estrutura e aumentar a capacidade de carga dos elementos comprimidos (ARAÚJO, 2003, p. 1). É produzido em barras, obtido através do processo de
laminação, sendo que as bitolas, em milímetros, padronizadas pela NBR 74806 são: 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 32 e 40 (FUSCO, 1995, p. 3).
No caso do concreto armado convencional, objeto deste estudo, as cargas atuantes no edifício são suportadas por pilares, vigas e lajes e a alvenaria possui basicamente a função de vedação. Este modelo de estrutura é chamado de estrutura linear, e está exemplificado na figura 8 (RICHTER, 2007b, p. 7).
Figura 7: estrutura linear (RICHTER, 2007b, p. 7)
Quanto aos elementos estruturais básicos que compõem a estrutura, segundo a NBR 6118, os pilares são elementos lineares de eixo reto, dispostos na vertical que recebem basicamente esforços de compressão, oriundos do peso próprio da estrutura além de outras cargas. Já as vigas são elementos lineares basicamente dispostos na horizontal, nas quais o esforço preponderante é o de flexão. Por fim a laje ou placa é um elemento estrutural laminar de superfície plana sujeito principalmente a ações normais ao seu plano e normalmente constituem os pisos dos edifícios (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2003 p. 74-75).
O concreto armado é bastante difundido e utilizado devido à fácil adaptação da estrutura ao projeto arquitetônico, não sendo este dependente daquele e permitindo construções arrojadas com grandes vãos e alturas. Também possibilita a personalização dos espaços internos, sendo atualmente um forte argumento de venda para os empreendimentos habitacionais. Este
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ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7480: barras e fios destinados a armaduras para concreto armado. Rio de Janeiro, 1996.
__________________________________________________________________________________________ sistema é o mais utilizado no Brasil na atualidade, para a construção de prédios residenciais com vedações em alvenaria de blocos cerâmicos (SILVA, 2003, p. 23).
Além do sistema convencional moldado in loco, atualmente existem diversas outras opções para execução da estrutura em concreto armado, dentre os quais pode-se citar: com peças de concreto pré-moldado, utilizando protensão e também com laje nervurada.
Com relação à execução da estrutura convencional de concreto armado, esta segue basicamente a sequência geral proposta por Freire7 (2001 apud THOMAZ 2005, p. 535) indicada na figura 8.
Figura 8: diagrama de produção de estrutura de concreto armado convencional (FREIRE8, 2001 apud THOMAZ, 2005, p. 536)
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FREIRE, T. M. Produção de estruturas de concreto armado, moldadas in loco, para edficações: caracterização das principais tecnologias e formas de gestão adotadas em São Paulo. 2001. 325 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia) – Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo.
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Percebe-se a grande quantidade de etapas e a necessidade de algumas serem executadas em paralelo, como por exemplo, a montagem das fôrmas e da armadura, que por consequência demandam mais de uma equipe de profissionais. Também observa-se a interligação das etapas e possível ocorrência de interferências nos processos. Nas figuras 9 e 10, pode-se verificar a etapa de execução das fôrmas de madeira e também o aspecto final da estrutura já executada com alguns painéis de alvenaria de vedação.
Figura 9: montagem da fôrma de madeira
__________________________________________________________________________________________ Segundo Batlouni Neto (2005, p. 201):
Dentre todos os subsistemas que formam a construção de um edifício, a estrutura é o de maior valor do ponto de vista econômico. Em estudo feito para edifícios construídos na grande São Paulo, todos eles com estrutura reticulada em concreto armado, Batlouni Neto (2003)9 constatou que a porcentagem da estrutura no custo total variou de 14,08% a 22,77%, tendo como valor médio 17,69%.
Para Assahi (2005, p. 411) devido as fôrmas representarem entre 25% e 40% do custo da estrutura de concreto armado, equivalente a 5% a 8% do custo total do empreendimento, este item merece atenção especial, não só pela sua representatividade, mas principalmente, pela sua suscetibilidade. Ressalta também que “[...] na maioria das vezes torna-se o único fator significativo de competitividade na execução de estrutura, uma vez que os itens armação e concreto são pouco variáveis, independentes da metodologia de execução.”.
As fôrmas possuem papel fundamental na qualidade e acabamento final da estrutura. Atualmente observa-se que, devido o seu elevado custo, algumas construtoras às utilizam além da capacidade do material, podendo nestes casos, resultar em estruturas com desníveis e desaprumos, que geram altos custos para a correção e podendo apresentar manifestações patológicas no futuro.
Com relação às vantagens deste sistema construtivo, Araújo (2003, p. 2) afirma que:
O concreto armado possui inúmeras vantagens sobre os demais materiais estruturais, como: economia; facilidade de execução em diversos tipos de fôrmas; resistência ao fogo, aos agentes atmosféricos e ao desgaste mecânico; praticamente não requer manutenção ou conservação; permite facilmente a construção de estruturas hiperestáticas (com reservas de segurança).
Também pode-se destacar a disponibilidade de mão de obra com experiência no mercado, visto que por muito tempo foi o sistema utilizado para as construções de múltiplos pavimentos, principalmente no setor habitacional.
Quanto às desvantagens deste sistema construtivo, pode-se destacar: concentração de cargas pontuais nos pés dos pórticos, que podem impactar nas fundações; dificuldades para execução de reformas e demolições visto a elevada rigidez e a presença de aço no interior das peças estruturais e, também, menor proteção térmica (ARAÚJO, 2003, p. 2). Outro ponto negativo,
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BATLOUNI NETO, J Projeto de estruturas de concreto armado: diretrizes para otimização do desempenho e do custo do edifício. 2003. 171 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia) – Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo, São Paulo.
e que eleva o custo da estrutura, é o grande consumo de aço, sendo atualmente um insumo caro e com seguidas altas de preço.
Comparativamente ao sistema em alvenaria estrutural, além da confecção da estrutura de concreto armado, é necessário a execução da alvenaria de vedação, a fim de dividir os espaços e proteger a edificação dos agentes externos. Recomenda-se que a alvenaria de vedação seja executada posteriormente à confecção da estrutura de concreto armado, porém atualmente, verifica-se que muitas construtoras estão adotando a pratica de executá-la posteriormente aos pilares e anteriormente à laje, a fim de utilizar as paredes como fôrma para o fundo das vigas, para reduzir custos.
Com relação à execução da alvenaria de vedação, Santos (1998, p. 12) aponta como responsáveis pelos resultados de baixa produtividade e alto índice desperdício a utilização de métodos construtivos deficientes, principalmente quanto à fiscalização dos serviços, organização e padronização do processo de produção devido à utilização de técnicas construtivas ultrapassadas. A fim de aumentar a produtividade e qualidade na execução desta etapa, através da qualificação da mão de obra e reduzir o desperdício de material e tempo, Silva (2003, p. 54-55) propõe a elaboração e utilização de projetos específicos para esta etapa, que consequentemente induzem a racionalização de todos os demais subsistemas que lhe fazem interface.
A seguir serão apresentados alguns conceitos básicos, que julgou-se importante a fim de esclarecer eventuais dúvidas com relação à estes itens.
3.3.3 Conceitos Básicos
Segundo a NBR 6118 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2003, p. 4; 74), tem-se as seguintes definições para os itens que compõe a estrutura de concreto armado:
3.1.1 concreto estrutural: termo que se refere ao espectro completo das aplicações do concreto como material estrutural;
__________________________________________________________________________________________ 3.1.3 elementos de concreto armado: aqueles cujo comportamento depende da aderência entre concreto e armadura, e os quais não se aplicam alongamentos iniciais das armaduras antes da materialização dessa aderência;
[...]
14.4 elementos estruturais: as estruturas podem ser idealizadas como a composição de elementos estruturais básicos, classificados e definidos de acordo com a sua forma geométrica e a sua função estrutural.
14.4.1 elementos lineares: são aqueles em que o comprimento longitudinal supera em pelo menos três vezes a maior dimensão da seção transversal, sendo também denominados barras.
3.4 COMPARATIVO RESUMO DAS CARACTERÍSTICAS DOS SISTEMAS
CONSTRUTIVOS ESTUDADOS
Apresentados os sistemas construtivos, quanto as suas características de execução, vantagens e desvantagens, para facilitar a compreensão e destacar de forma mais acentuada as diferenças entre os sistemas, apresenta-se no quadro 1 um resumo comparativo.
SISTEMAS ALVENARIA ESTRUTURAL ESTRUTURA APORTICADA DE CONCRETO ARMADO
Principais tipologias, limitações estruturais
edifícios de média altura; vãos de 5 ou 6 metros; projeto modulado; necessidade de
integração com outros subsistemas
uso em qualquer tipo de estrutura; grande flexibilidade
Emprego no Brasil associado à construção de habitações de interesse social
grande aceitação; utilizado em todas as regiões do País
Aspectos
relacionados à mão de obra
mão de obra qualificada; pouca disponibilidade
mão de obra tradicional da construção civil; disponibilidade de mão de obra
experiente
Vantagens
estrutura executada concomitantemente com as paredes; racionalização; redução
do uso de concreto, aço e formas; simplificação nas instalações elétricas e hidrossanitárias; redução da espessura de
revestimentos argamassados; industrialização do canteiro; possibilidade
de utilização de lajes e escadas pré-moldadas; elevada produtividade;
facilidade de execução em diversos tipos de fôrmas; personalização dos espaços; execução de obras arrojadas com grandes
vãos e alturas
Desvantagens
limitações do projeto arquitetônico; impossibilidade de remoção de paredes;
pouca disponibilidade de mão de obra qualificada; necessidade constante de treinamento; poucos fornecedores de
blocos cerâmicos estruturais
concentração de cargas pontuais nos pés dos pórticos; menor proteção térmica;
elevada utilização de aço, concreto e fôrmas
4 APRESENTAÇÃO DO EMPREENDIMENTO-PADRÃO,
QUANTITATIVOS DE INSUMOS E CUSTOS DOS SERVIÇOS
Neste capítulo será realizado a apresentação do empreendimento-padrão bem como o levantamento dos quantitativos de insumos e custos dos serviços referentes aos dois sistemas construtivos estudados.
4.1 APRESENTAÇÃO DO EMPREENDIMENTO-PADRÃO
O empreendimento utilizado como base para o estudo comparativo é composto por 4 blocos de cinco pavimentos, sem elevador, com quatro apartamentos de dois dormitórios por andar. Os apartamentos tipo, com sacada, possuem área real privativa de 48,45 m2 e o pavimento tipo possui 210,01 m2. A figura 11 apresenta a perspectiva da fachada e as figuras 12 e 13 a implantação e a planta baixa do pavimento tipo.
__________________________________________________________________________________________ Figura 12: implantação do empreendimento