CARLOS GABRIEL LACERDA CARVALHO

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO – UNEMAT

CARLOS GABRIEL LACERDA CARVALHO

ANÁLISE TÉCNICO-ECONÔMICA NA SUPERESTRUTURA DE

EDIFÍCIOS DE MÚLTIPLOS PAVIMENTOS (TRÊS, CINCO, SETE E

NOVE) EM CONCRETO ARMADO E LAJE NERVURADA COM

DIFERENTES VALORES DE RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO COM

PROPORÇÃO EM PLANTA DE 1:2 NA REGIÃO DE SINOP-MT.

Sinop - MT

2014/2

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO – UNEMAT

CARLOS GABRIEL LACERDA CARVALHO

ANÁLISE TÉCNICO-ECONÔMICA NA SUPERESTRUTURA DE

EDIFÍCIOS DE MÚLTIPLOS PAVIMENTOS (TRÊS, CINCO, SETE E

NOVE) EM CONCRETO ARMADO E LAJE NERVURADA COM

DIFERENTES VALORES DE RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO COM

PROPORÇÃO EM PLANTA DE 1:2 NA REGIÃO DE SINOP-MT.

Projeto de Pesquisa apresentado à Banca Examinadora do Curso de Engenharia Civil – UNEMAT, Campus Universitário de Sinop - MT, como pré-requisito para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil.

Prof. Orientador: Thiago Pereira Pinto.

Sinop - MT

2014/2

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Concreto simples ... 13

Figura 2 – Acréscimo de retração com o passar do tempo. ... 14

Figura 3 – Acréscimo de deformação com o passar do tempo ... 15

Figura 4 - Molde dos corpos de prova ... 16

Figura 5 - Laje nervurada com superficie plana ... 18

Figura 6 – Fluxos das ações nos elementos estruturais em edifícios ... 19

Figura 7 - Exemplo de lançamento de estruturas ... 20

LISTA DE ABREVIATURAS

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas

fck – Resistência característica à compressão do concreto, aos 28 dias

fyk – Tensão de escoamento característica do aço

mm – Milímetros cm – Centímetros

DADOS DE IDENTIFICAÇÃO

1. Título: Análise técnico-econômica na superestrutura de edifícios de

múltiplos pavimentos (três, cinco, sete e nove) em concreto armado e laje nervurada com diferentes valores de resistência à compressão com proporção em planta de 1:2 na região de SINOP-MT.

2. Tema: Estruturas de concreto

3. Delimitação do Tema: Engenharia de custos 4. Proponente(s): Carlos Gabriel Lacerda Carvalho 5. Orientador (a): Tiago Pereira Pinto

7. Estabelecimento de Ensino: UNEMAT - Universidade do Estado de Mato

Grosso

8. Público Alvo: Estudantes, Pesquisadores e Profissionais da área de

Engenharia e Arquitetura.

9. Localização: Avenida dos Ingás; 3001; Jardim Imperial; Sinop - MT;

78550-000.

SUMÁRIO

5.1 HISTÓRICO DO CIMENTO PORTLAND E DO CONCRETO ... 11

5.2 NORMATIZAÇÃO ... 11

5.2.1 NBR 6118:2007 - Projeto de estruturas de concreto ... 11

5.2.2 NBR 6120:1980 - Cargas para o cálculo de estruturas de edificações 12 5.2.3 NBR 14931:2004 - Execução de estruturas de concreto ... 12

5.2.4 NBR 7480:1996 - Barras e fios de aço destinados a armaduras para concreto armado ... 12

5.2.5 NBR 8681:2003 - Ações e segurança nas estruturas ... 12

5.2.6 NBR 6123:1988 - Forças devidas ao vento em edificações ... 12

5.3 PROPRIEDADES DOS MATERIAIS ... 13

5.3.1 Concreto ... 13

5.3.1.1 Deformação do concreto ... 14

5.3.1.2 Propriedades mecânicas do concreto ... 15

5.3.1.3 Vantagens e desvantagens de estruturas de concreto ... 16

5.3.2 Aço para concreto armado ... 17

5.4 LAJE NERVURADA ... 17

5.5 CONCEPÇÃO ESTRUTURAL ... 18

5.5.1 Caminho das ações ... 18

5.5.2 Locação dos Pilares ... 19

5.5.3 Locação Viga e Laje ... 19

5.6 AÇÕES NA ESTRUTURA ... 20

5.6.1 Ações permanentes ... 20

5.6.2 Ações variáveis ... 21

5.6.3 Ações excepcionais ... 21

5.7.1 Parâmetro de instabilidade ... 21

5.7.2 Coeficiente γz ... 21

5.8 DURABILIDADE ... 22

5.9 ESTADOS LIMITES ... 22

5.9.1 Estado limite último (ou de ruína) ... 22

5.9.2 Estado limite de utilização (ou de serviço) ... 23

5.10CUSTO ... 23

6 METODOLOGIA ... 24

6.1 MATERIAIS ... 24

6.2 MÉTODOS ... 24

6.2.1 Projeto arquitetônico ... 24

6.2.2 Concepção Estrutural e análise estrutural ... 25

6.2.3 Custos ... 26

6.2.4 Analise técnica-econômica ... 26

7 CRONOGRAMA ... 27

1 INTRODUÇÃO

A importância do concreto é dada devido ao fato de ser um material utilizado em larga escala no mundo, que em volume de consumo perde somente para a água. Sua aplicabilidade é observada nas mais diferentes obras na construção civil, como por exemplo, em pontes, edifícios, túneis, entre outros.

Com o passar dos anos vieram varias adaptações, melhorias, utilização de outros materiais trabalhando comutativamente, alterando a característica do concreto o tornando cada vez mais efetivo para a solicitação ao qual foi designada.

Dentre essas melhorias destaca-se o concreto armado, que de acordo com Araújo (2010), é o material composto pela a associação do concreto juntamente com barras de aço, previamente dimensionadas em seu interior.

Essa união ocorre devido ao fato de que o concreto por sua vez possui elevada resistência a compressão, porém não apresenta resistência significativa a tração. Segundo Araujo (2010) as barras de aço cumprem a função de absorver os esforços de tração na estrutura.

Para que ocorra uma interação entre os dois materiais é de suma importância que haja aderência entre ambos, pois é ela que tanto o aço, como o concreto se deformarem de maneira igual, fazendo com que a estrutura trabalhe de maneira homogênea.

Tendo em vista que apenas observamos as estruturas individualmente, devemos agora analisá-la como um todo, onde fundação, pilares, vigas e lajes trabalham de maneira conjunta, atendendo respectivamente a solicitação apresentada. Essa analise é caracterizada como concepção estrutural.

Para ser classificada como boa uma boa concepção estrutural deve atender os estados limites de segurança, garantir sua funcionalidade, mostrar durabilidade, de maneira que não haja alterações estéticas no projeto, sendo tudo isto a um custo reduzido. Sendo que a responsabilidade, de que os itens acima sejam atendidos, é do projetista estrutural que por sua vez deve optar pelo melhor método construtivo.

Neste trabalho em questão foi delimitado o tema a utilização de uma estrutura composta por lajes nervuradas apoiadas em pilares, variando entre 3, 5, 7 e 9 pavimentos, tendo uma proporção em planta de 1:2.

Haverá também a variação da dimensão das cubetas utilizadas, para que se verifique sua influência na estrutura.

A resistência característica a compressão, também conhecido como fck,

também será variado em valores adotados de 20, 25, 30, 35, 40 MPa. Esses valores foram escolhidos por serem comercializáveis na região.

Importante ressaltar que a viabilidade deste projeto será aplicado na região de SINOP- MT.

2 PROBLEMATIZAÇÃO

O projeto foi elaborado de acordo com as seguintes questões:

A influência da dimensão das cubetas, observando qual seria a mais viável, técnica e economicamente, tendo em vista o numero de pavimentos do edifício, o fck

utilizado e sua dimensão em planta?

Qual seria o fck será mais adequado para uma determinada estrutura,

variando o número de pavimentos entre 3, 5, 7 e 9 analisando tanto economicamente como tecnicamente?

3 JUSTIFICATIVA

Devido à grande demanda de construções de obras de pavimentos múltiplos de diferentes dimensões, houve a necessidade de buscar novos métodos construtivos, de maneira que haja um equilíbrio nos custos no produto final sem comprometer a qualidade e a segurança.

Para alguns tipos de edificações a laje nervurada consegue atender a esses requisitos, pois esse tipo de concepção estrutural nos garante um aumento significativo nos vãos e nos permite a não utilização de vigas. Estes fatores nos dão liberdade na execução do projeto arquitetônico.

Para a utilização de lajes nervuradas um fator importante para se levar em consideração é o tipo da cubeta utilizada. As cubetas podem ser quadradas ou retangulares e possuem diversas alturas. As cubetas que serão escolhidas neste trabalho devem atender a um equilíbrio entre rigidez da peça estrutural e o seu custo de execução.

Este trabalho justamente vem demonstra sua funcionalidade de lajes nervuradas em edifícios até 9 pavimentos e delimitados por dimensão em planta de 1:2, variando o fck e a dimensão das cubetas utilizadas de maneira que encontre um

4 OBJETIVOS

4.1 OBJETIVO GERAL

Demonstrar através de através de simulações por software, estruturas elaboradas mantendo uma proporção na escala em planta retangular em uma proporção de 1:2, utilizando lajes do tipo nervurada, afim de diminuir ou até mesmo eliminar as vigas internas variando o número de pavimentos.

4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Este projeto de pesquisa tem como objetivos específicos, os seguintes:

• Desenvolver projetos estruturais para edifícios de três, cinco, sete, nove pavimentos, contendo na superestrutura (pilares e laje nervurada) e a escada, variando as características da laje juntamente com a modificação da resistência característica à compressão do concreto (fck) com valores de 20, 25, 30, 35 e 40 MPA em uma proporção em

planta de 1:2;

• Correlacionar os dados obtidos através de gráficos;

• Compor planilha de custos de acordo com as características dos edifícios produzidos;

• Concluir qual estrutura final de acordo com o número de pavimentos já apresentado obteve menor custo comparado a sua adequada funcionalidade.

• Verificar a influência da dimensão das cubetas na concepção estrutural adotada de acordo com o número de pavimentos adotado.

• Posteriormente comparar as concepções estruturais e verificar em qual delas ocorre um menor custo e uma melhor funcionalidade.

5 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

O projeto de pesquisa é sobre um modelo estrutural que utiliza lajes nervuradas, optando pela diminuição ou até mesmo não utilização de vigas. Como todo projeto estrutural, para que sua execução ocorra de maneira satisfatória, ela deve atender os requisitos de segurança, bom desempenho em serviço e durabilidade, aliado a outro fator preponderante que é a economia do empreendimento em questão. Para que tais requisitos sejam alcançados, para a execução deste projeto serão utilizadas, as normas regulamentadoras vigentes, juntamente com as bibliografias adequadas condizentes a projetos estruturais.

5.1 HISTÓRICO DO CIMENTO PORTLAND E DO CONCRETO

Segundo Ribeiro (2010, p. 04) a arquitetura das grandes edificações, como as do antigo Egito e posteriormente as monumentais construções romanas tinham o uso de solo de origem vulcânica com propriedades de endurecimento ao se incorporar água.

De acordo com Ribeiro (2010, p. 04) somente em 1756 foi desenvolvida a mistura da calcinação de cálcios argilosos, que quando reagidos com água sofriam grande aumento de resistência. A patente do cimento Portland foi dada em 1824.

Segundo Carvalho (2008, p. 26) após a descoberta do cimento Portland, em 1825 houve a primeira incidência de concreto simples, na construção de um túnel sobre o rio Tamisa. Porém a primeira aparição do concreto armado foi através de um barco confeccionado por um agricultor francês. Esse barco foi patenteado em 1855 e apresentado na Feira Mundial de Paris, e a partir de então o uso do concreto armado se notabilizou até serem aplicado em estruturas.

5.2 NORMATIZAÇÃO

Como já citado acima, para que se execute um projeto estrutural de concreto armado adequado, deve-se seguir as normas vigentes.

5.2.1 NBR 6118:2007 - Projeto de estruturas de concreto

De acordo com a NBR 6118:2007 (ABNT, 2007, p. 1) “Esta Norma fixa requisitos básicos exigidos para projeto de estrutura de concreto simples, armado e

protendido, excluída aquelas em que se empregam concreto leve, pesado ou outros especiais.”.

5.2.2 NBR 6120:1980 - Cargas para o cálculo de estruturas de edificações

De acordo com a NBR 6120 (ABNT, 1980, p.1): “Esta Norma fixa as condições exigíveis para a determinação de valores das cargas que devem ser consideradas em projetos de estruturas de edificações, quaisquer seja sua classe e destino, salvo os casos previstos em normas especiais.”.

5.2.3 NBR 14931:2004 - Execução de estruturas de concreto

De acordo com a NBR 14931:2004 (ABNT, 2004, p. 1) “Esta Norma estabelece requisitos gerais para a execução de estruturas de concreto armado. Em particular, esta Norma define requisitos detalhados para a execução de obras de concreto, cujos os projetos foram elaborados de acordo com a ABNT NBR 6118.”.

5.2.4 NBR 7480:1996 - Barras e fios de aço destinados a armaduras para concreto armado

De acordo com NBR 7480:1996 (ABNT, 1996, p. 1) temos que “Esta Norma fixa as condições exigíveis na encomenda, fabricação e fornecimento de barras e fios de aço destinados a armaduras para concreto.”.

5.2.5 NBR 8681:2003 - Ações e segurança nas estruturas

Esta Norma fixa os requisitos exigíveis na verificação da segurança das estruturas usuais da construção civil e estabelece as definições e os critérios de quantificação das ações e das resistências a serem consideradas no projeto das estruturas de edificações, quaisquer que sejam sua classe e destino, salvo os casos previstos em Normas Brasileiras específicas. (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, NBR 8681, 2003, p. 1)

5.2.6 NBR 6123:1988 - Forças devidas ao vento em edificações

De acordo com a NBR 6123:1988 (ABNT, 1988, p. 1), “Esta Norma fixa as condições exigíveis na consideração das forças devidas à ação estática e dinâmica do vento, para efeitos de cálculo de edificações.”

5.3 PROPRIEDADES DOS MATERIAIS

5.3.1 Concreto

O concreto é o resultado da mistura de cimento, água e agregados (graúdos e miúdos). Em decorrência de ocasiões particulares são acrescentados aditivos, alterando quimicamente as propriedades do concreto (retardadores ou aceleradores de pega, plastificantes, entre outros) e/ou a adição de minerais (pozolana, fíleres de calcário, escórias de alto-forno entre outros) onde ambos interferem diretamente nas características do concreto fresco ou na sua resistência como ilustra a figura 1. (ÁRAUJO, 2010, p. 1)

Figura 1 - Concreto simples Fonte: Bastos (2011)

O cimento se tratando de um aglomerante hidráulico, que por sua vez reage com a água, promovendo desta maneira a ligação entre todos os agregados, resultando em um novo material com características homogêneas e com novas propriedades físicas. O cimento Portland comum é o mais usualmente utilizado, contudo outros tipos podem ser utilizados de acordo com a especificidade da obra. (GIONGO, 2007, p. 5)

De acordo com Giongo (2007 p. 5) os agregados graúdos são escolhidos em função da incidência de um tipo de rocha em um determinado local, podendo ser provenientes de rochas de granito ou mesmo de outros tipos. Os agregados miúdos

por sua vez podem ser extraídos em bancos de areia de origem fluvial ou obtidos através da moagem dos próprios agregados graúdos.

Segundo Bastos (2006 p. 5) quanto à classificação de acordo com a dimensão dos agregados temos que o agregado miúdo tem seu diâmetro máximo menor ou igual a 4,8 mm, por sua vez o agregado graúdo tem seu diâmetro máximo superior a 4,8mm.

O consumo de água esta diretamente ligada ao endurecimento e a resistência do concreto. Segundo Araújo (2010 p. 1) quanto maior for o consumo de cimento no concreto e quanto menor for à relação água-cimento, maior será sua resistência a compressão. Sendo que a relação água-cimento influência diretamente na porosidade e consequentemente no índice de vazios, refletindo desta maneira nas propriedades mecânicas do concreto.

5.3.1.1 Deformação do concreto

Os principais agentes causadores de deformações no concreto são a retração, fluência, e a variabilidade de temperatura no meio em que o concreto se encontra. (BASTOS, 2006, p. 13)

Segundo Giongo (2007 p. 14) “Denomina-se retração à redução de volume que ocorre no concreto, mesmo na ausência de tensões mecânicas e de variações de temperatura.”. Na figura 2 temos ilustrado o gráfico do acréscimo de retração em função do tempo.

Figura 2 – Acréscimo de retração com o passar do tempo. Fonte: Giongo 2007.

A fluência por sua vez se trata do acréscimo de deformação decorrente ao passar do tempo, não sendo acrescidas cargas, mantendo desta forma somente as aplicadas inicialmente. (GIONGO, 2007, p. 15)

Como mostra a figura 3, após o carregando ocorre a deformação imediata e a partir disso com o decorrer dos anos supõe-se que a deformação acabe que é expressa pela deformação lenta no infinito ( , ). (BASTOS, 2006, p. 16).

Figura 3 – Acréscimo de deformação com o passar do tempo Fonte: Bastos (2006)

5.3.1.2 Propriedades mecânicas do concreto

O concreto, como material para estruturas de concreto armado e concreto protendido, necessita ter resistência mecânica, aderência suficiente com as barras das armaduras e ter a densidade conveniente para garantir impermeabilidade da estrutura e proteção das armaduras com relação a corrosão. (GIONGO, 2007, p. 29)

Para se determinar a resistência a compressão do concreto, são executados ensaios padronizados. No Brasil, por exemplo, é submetida compressão em corpos de prova cilíndricos na idade padrão de 28 dias, que é determinada por convenção como idade que a estrutura irá entrar em carga. (ARAÚJO, 2010, p. 03)

Os corpos de prova cilíndricos devem possuir uma relação altura/diâmetro igual ou maior do que 2 (em geral, adota-se uma relação igual 2). Para concretos feitos com agregados de diâmetro máximo igual ou inferior a 38

mm, adota-se corpo de prova cilíndrico com 15 cm de diâmetro e 30 cm de altura. No caso de concretos com agregados de diâmetro máximo superior a 38 mm (concreto massa), adotam-se corpos de prova maiores. (ARAÚJO, 2010, p. 03)

A figura 4 nos mostra como são as formas para confecção dos corpos de prova.

Figura 4 - Molde dos corpos de prova Fonte: http://www.solocap.com.br/

Existem também ensaios de resistência a tração do concreto, que podem ser realizados de três maneiras: ensaio de tração axial, ensaio de compressão diametral, e ensaio de flexão. (ARAÚJO, 2010 p. 8).

Entretanto no dimensionamento de elementos estruturais, a resistência a tração é desprezada por não ter muita importância na capacidade de carga na estrutura. Contudo quando são verificadas as deformações quando o elemento estrutural é submetido às cargas de serviço, é levado em conta a contribuição dos esforços de tração.(ARAÚJO, 2010 p. 11)

5.3.1.3 Vantagens e desvantagens de estruturas de concreto

Entre outras vantagens de estruturas de concreto estão: baixo custo devido o fato dos componentes serem facilmente encontrados, apresenta boa durabilidade quando executado de maneira adequada, apresenta fácil modelagem favorecendo a arquitetura. (BASTOS, 2011, pp. 13-14).

Contudo as estruturas de concreto apresentam desvantagens que muitas vezes precisam ser consideradas em fase de projeto. Entre elas estão: peso próprio considerado elevado, reformas em estruturas de concreto são considerados trabalhosas, fissuras provenientes a pouca resistência a tração, desconforto térmico e acústico. (GIONGO, 2007, p. 09).

5.3.2 Aço para concreto armado

De acordo com a NBR-7480, as armaduras para concreto armado podem ser classificadas em barras e fios. As barras possuem diâmetros mínimos de 6,3 mm, sendo obtidas por laminação a quente. Os fios apresentam diâmetros máximos de 10 mm, sendo obtidos por trefilação ou laminação a frio. (ARAÚJO, 2010, p. 42)

Segundo Bastos (2011, p. 72), as barras de aço são classificadas em categorias CA-25 e CA-50 e os fios CA-60, tendo as letras CA indicando concreto armado e o numero que a acompanha significa a resistência a tração do aço ou fyk

medida em kN/cm².

Quando dimensionamos os elementos estruturais, primeiramente é calculada a área de aço adotada e, posteriormente se escolhe a bitola do aço, de maneira que não interfira no processo executivo do elemento.

5.4 LAJE NERVURADA

Segundo Araújo (2010, p. 182) as lajes nervuradas contém nervuras localizadas na zona de tração do elemento estrutural, e entre essas nervuras se pode adotar materiais inertes, uniformizando a superfície da laje. Esses materiais geralmente são escolhidos devido ao fato de terem o peso específico menor que do concreto, diminuindo desta maneira seu peso próprio.

Araújo (2010, p. 182) também trata as lajes nervuradas como uma solução econômica para edifícios que dispõem de grandes vãos, sendo que uma vez utilizado as lajes maciças nestas mesmas condições, suas espessura atingiria valores muito grandes, aumentando o peso próprio da laje e consequentemente sobrecarregando a estrutura. A figura 5 ilustra a seção transversal de uma laje nervurada.

Figura 5 - Laje nervurada com superficie plana Fonte: Araújo (2010)

5.5 CONCEPÇÃO ESTRUTURAL

A concepção da estrutura de um edifício consiste no estabelecimento de um arranjo adequado dos vários elementos estruturais do edifício de modo a assegurar o mesmo possa atender as finalidades para as quais foi projetado. Em virtude da complexidade das construções, uma estrutura requer o emprego de diversos tipos de peças estruturais adequadamente combinadas para a formação do conjunto resistente. (ALVA, 2007, p. 1).

Segundo Alva (2007, p.1) o arranjo estrutural ideal deve atender os aspectos de segurança previstos em norma, durabilidade da estrutura dimensionada, seguindo o projeto arquitetônico (mantendo sua funcionalidade e as características estéticas), sempre levando em consideração os fatores econômicos que envolvem os custos da estrutura.

Para a concepção estrutural devem-se prever os projetos complementares para que haja concordância entre eles de maneira que um não afete a funcionalidade do outro. (Pinheiro, 2007, p. 4.1).

5.5.1 Caminho das ações

Segundo Pinheiro (2003, p. 4.3) o trajeto das ações verticais em uma estrutura se inicia nas lajes que por sua vez suportam ações permanentes como o peso próprio e o eventual peso de paredes e ações variáveis devido ao seu uso. Como o projeto de pesquisa em questão se trata de estruturas compostas por lajes nervuradas, as ações incidentes nas lajes descarregam diretamente em capitéis ou vigas-faixa, que por sua vez repassam o carregamento para os pilares. Os pilares recebem essas ações e acrescentam seu peso próprio de maneira a transmiti-los a um pavimento subsequente ou então finalmente a fundação da estrutura.

As ações horizontais devem ser igualmente absorvidas pela estrutura e transmitidas para o solo de fundação. No caso do vento, o caminho dessas ações tem inicio nas paredes externas do edifício, onde atua o vento. Esta ação é resistida por elementos verticais de grande rigidez, tais como pórticos, paredes estruturais e núcleos, que formam a estrutura de contraventamento. (PINHEIRO, 2003, p.4.4).

A figura 6 abaixo mostra o esquema de uma estrutura com lajes nervuradas

Figura 6 – Disposição dos elementos da superestrutura composta por lajes nervuradas Fonte: http://www.ebah.com.br/content/ABAAABYfIAI/2-sistemas-estruturais#

5.5.2 Locação dos Pilares

De acordo com Pinheiro (2003, p. 4.4-4.5), os pilares devem ser locados primeiramente nos cantos da edificação, tendo em vista que são comuns aos demais pavimentos. Posteriormente locam-se os pilares de extremidade e os internos, procurando os posicionar devidamente, levando em conta a arquitetura da edificação.

Segundo Alva (2007, p. 15) para pilares de seção retangular, não é recomendável que sua menor dimensão seja menor que 20 cm, mesmo que a norma brasileira admita que a dimensão mínima seja 12 cm. E o espaçamento entre um pilar e outro é recomendado não ultrapassar os 6 m, pois o espaçamento esta diretamente ligada ao tamanho da viga.

5.5.3 Locação Laje

A estruturação segue com o posicionamento das vigas nos diversos pavimentos. Além daquelas que ligam os pilares, formando pórticos, outras vigas podem ser necessárias, seja pra dividir um painel de laje com grandes

dimensões, seja para suportar uma parede provisória e evitar que ela se apóie diretamente sobre a laje. (ALVA, 2003, p. 4.5).

Figura 7 - Exemplo de lançamento de estruturas Fonte: http://cypecad.multiplus.com/ Acessado: 12/10/2014

5.6 AÇÕES NA ESTRUTURA

Segundo Araújo (2010, p. 63) as ações são responsáveis por causarem esforços ou deformações na estrutura, tendo os esforços por sua vez caracterizados como ações diretas, e as deformações como ações indiretas.

Outro método de classificação é através da variação do tempo, as ações também podem ser classificadas como permanentes, variáveis e excepcionais. (ARAÚJO, 2010, p. 63).

5.6.1 Ações permanentes

São caracterizadas por apresentaram valores constantes durante toda a vida útil da construção, ou ações que crescem no decorrer do tempo para posteriormente se estabilizar em um valor limite. São subdivididas em ações diretas e indiretas. As diretas correspondem ao peso próprio, o peso de alvenaria entre outros. As indiretas por sua vez correspondem a recalques nos apoios, retração, fluência, protensão entre outros. (ARAÚJO, 2010, p. 63-64).

5.6.2 Ações variáveis

As ações variáveis são aquelas que ocorrem com valores que sofrem significativas variações durante a vida da construção. Consideram-se como ações variáveis as cargas acidentais que atuam nas construções em função de sua finalidade, como o peso das pessoas, móveis, veículos, etc.. Outras variáveis são as forças de frenagem, de impactos e centrífugas, efeitos do vento e variação da temperatura, e as pressões hidrostáticas e hidrodinâmicas, de um modo geral. (ARAÚJO, 2010, p. 64)

5.6.3 Ações excepcionais

Segundo Araújo, (2010, p. 64-65) as ações excepcionais são caracterizadas por acontecerem raramente, incidindo sobre a estrutura em um curto período de tempo. Como exemplo de ações excepcionais temos: explosões, sismos, enchentes, incêndios, choque de veículos, entre outros.

5.7 ESTABILIDADE GLOBAL

Segundo Giongo (2007, p.72) as cargas tanto verticais como horizontais atuantes em edifícios, provocam de maneira inevitável deslocamentos na estrutura. Tendo a estrutura deslocada, são gerados esforços, devido a falta de equilíbrio na estrutura. Esses esforços são conhecidos como esforços solicitantes adicionais ou de 2ª ordem global.

Dessa forma a análise da estabilidade global avalia o quanto uma estrutura pode ser influenciada e afetada por os esforços de 2ª ordem global. (GIONGO, 2007, p.72)

5.7.1 Parâmetro de instabilidade

Este parâmetro tem o objetivo único de fornecer ao projetista uma avaliação da sensibilidade da estrutura aos efeitos de segunda ordem. Se ficar demonstrado a necessidade da consideração dos esforços adicionais, devido aos deslocamentos da estrutura, o projetista deverá utilizar um marjorador ou algum processo para quantificar o acréscimo destes esforços de segunda ordem. (WORDELL, 2003, p. 18)

5.7.2 Coeficiente γz

De acordo com Wordell (2003, p. 21) propõe um processo simples de estabelecer mobilidade na estrutura, de maneira que se possam estimar precisamente os esforços de 2ª ordem. Este coeficiente marjora os esforços de 1ª ordem, de maneira que já se obtém os esforços finais, sendo que os esforços de 2ª já estão embutidos no resultado final, dessa maneira não precisando da realização do seu cálculo.

5.8 DURABILIDADE

Durante muito tempo, o concreto foi considerado um material extremamente durável, opinião esta baseada em obras muito antigas ainda em bom estado de conservação. Entretanto, a deterioração relativamente precoce de estruturas recentes remete aos porquês das patologias do concreto, resultantes de uma somatória de fatores, dentre os quais, citam-se: erros de projeto e de execução, inadequação dos materiais, má utilização da obra, agressividade do meio ambiente, falta de manutenção e ineficiência ou ausência de controle da qualidade na Construção Civil. (BRANDÃO, PINHEIRO, 1999, p. 03)

Segundo Araújo (2010, p. 51) para que as condições de durabilidade sejam atendidas, devem-se atentar as fases de projeto, execução e utilização da edificação. Dentre esses fatores os principais são: qualidade do concreto utilizado, cobrimento adequado das armaduras, verificação de trincas e fissuras após o carregamento.

5.9 ESTADOS LIMITES

Segundo Camacho (2005, p. 8) estados limites ocorrem quando a estrutura deixa ser utilizável de acordo com sua proposta inicial ou quando ela entra em colapso. Para que uma estrutura seja considerada adequada, devem-se atender os seguintes itens: segurança, durabilidade e bom funcionamento em serviço. Quando um desses itens não é atendido à estrutura atinge um estado limite. Sendo ele divido em estado limite ultimo e de utilização.

5.9.1 Estado limite último (ou de ruína)

São ligados diretamente ao colapso, ou de qualquer forma de ruína estrutural, de maneira que se determine a paralisação do uso da estrutura. (CAMACHO, 2005, p. 08). A figura 8 a seguir ilustra um pilar em estado de colapso.

Figura 8 - Exemplo de estado de ruína

Fonte: http://www.evise.com.br/almeida.htm Acessado em: 14/10/2014 5.9.2 Estado limite de utilização (ou de serviço)

De acordo com Camacho (2005, p. 08) corresponde na interferência do uso normal da estrutura para a finalidade ao qual foi projetada, diretamente relacionada à sua durabilidade, estética, conforto e funcionalidade, sejam tanto para os usuários, quanto para equipamento e maquinas a serem utilizados.

5.10 CUSTO

Segundo Giongo, (2007, p. 28) os custos de uma estrutura de concreto armado executado in loco gira em torno de 20% a 25% do custo final da edificação. Dentre os elementos envolvidos no custo de uma estrutura de concreto armado estão os materiais que compõe os elementos estruturais, as formas de modelagem, andaimes e por fim a mão-de-obra para execução tanto dos elementos quanto das formas, lançamento do concreto, adensamento, cura e desforma.

6 METODOLOGIA

A metodologia será divida em dois subtítulos, sendo o primeiro os materiais utilizados para o levantamento dos dados correspondente ao projeto, e posteriormente os métodos aplicados para a analise desses dados.

6.1 MATERIAIS

Para a execução desta pesquisa será utilizado o software AUTOCAD para a confecção de um modelo arquitetônico a ser seguido, visando o espaçamento dos elementos estruturais, prezando pela funcionalidade e estética da edificação. Outro software a ser utilizado será o CYPECAD que tem por função dimensionar os elementos estruturais, a partir das variabilidades de projeto propostas na pesquisa, avaliando as ações ao qual a estrutura estará sujeita de acordo com os fatores de segurança previstos em norma. E por fim será utilizado o software Microsoft Excel 2010 para o lançamento dos dados obtidos, para se confeccionar planilhas e gerar gráficos para se analisar os resultados obtidos.

6.2 MÉTODOS

A pesquisa será amparada pela Associação Brasileira de Normas Técnicas, e pela literatura já citada em outros tópicos acima que dizem respeito a estruturas de concreto armado. O a pesquisa se inicia a partir da escolha do projeto arquitetônico do projeto, que deve atender a razão de 1:2 em planta aproximadamente. Posteriormente define-se uma concepção estrutural a partir da locação dos elementos, sendo os mesmos lançados pelo software estrutural CYPECAD. Após o lançamento, software quantifica os materiais da estrutura analisada, dimensiona os elementos, e verifica seu comportamento. A partir destes dados, ocorre uma relação entre o custo e estrutura analisada. E por fim esses dados serão lançados em uma tabela gerada pelo Microsoft Excel 2010 de maneira que se obtenham gráficos relacionados entre o custo e a estrutura utilizada.

6.2.1 Projeto arquitetônico

Será utilizado um projeto com proporção de 1:2 em planta, confeccionado com fins residenciais, no município de Sinop – MT. Para a pesquisa em questão será analisado a variação entre 3, 5, 7 e 9 pavimentos tipo, mantendo a planta inicial em todos.

6.2.2 Concepção Estrutural e análise estrutural

A concepção estrutural será escolhida neste trabalho para que não se utilize vigas ou se diminua ao máximo. Os pilares serão locados de maneira comum aos pavimentos subsequentes afim de que haja uma padronização da estrutura.

Como a pesquisa visa uma diminuição significativa de vigas presentes na estrutura, será sempre utilizado assim que possível as lajes nervuradas como elementos estruturais da edificação, além de absorver as solicitações e transmiti-las diretamente aos pilares. Dessa maneira pode-se locar os pilares mais espaçados devido as lajes nervuradas suportarem maiores solicitações, consequentemente proporcionando vãos maiores, que por sua vez comparado a estruturas que contem vigas a orientação em edifícios ultrapassam vãos entre 4 e 6 metros.

Porem a observações que devem ser feitas dessa concepção estrutural, como por exemplo, a estabilidade global pode ser afetada pela falta de vigas e elementos aporticados. Esse é o fato ocorre devido as solicitações horizontais com carga de vento, por exemplo, e pode ser combatido pela locação adequada dos pilares determinando dessa maneira uma maior rigidez a estrutura.

Para a locação das lajes nervuradas, serão executados capitéis ou vigas faixa nos pilares de maneira que ocorra a transferência de esforços ocorra em uma área maior de contato. O projeto também será confeccionado para que não haja lajes engastadas ou em balanço. As dimensões das cubetas que produzem as lajes serão pré-determinadas em projeto, a fim de se obter uma adaptação condizente a estrutura da edificação e seu custo.

A dimensão da cubeta que será utilizada vai ser determinada no decorrer do projeto afim de se escolher uma melhor relação entre rigidez estrutural da peça e o consumo de concreto para sua confecção.

Os cálculos estruturais com já citado anteriormente serão seguidos pelas normas vigentes, e de acordo com as mesmas na estrutura será considerada as ações variáveis e ações permanentes.

Se tratando de um projeto de concreto armado, tanto o concreto como o aço interfere diretamente no desempenho estrutural. Com base neste fato serão adotados critérios como o fck do concreto, a relação água cimento e outros serão padronizados pelo software, como por exemplo, o grau de agressividade de

determinada região, slump test. Se tratando do aço haverá o detalhamento das barras, tendo em vista seu espaçamento, bitola, cobrimento.

Definido a composição dos elementos será verificado os estados limites de utilização e ultimo. A analise da estrutura ocorrerá quando a mesma for sujeita a ações de primeira e segundo ordem e através do software CYPECAD será possível a verificação de deslocamentos e deformações no projeto e sua influência prejudicará o empreendimento ou se ela está dentro dos limites aceitáveis.

6.2.3 Custos

Será composto pelos materiais utilizados (concreto, aço, formas, cubetas), para a confecção da superestrutura, mão-de-obra para sua execução, juntamente com o custo dos equipamentos utilizados no processo.

Esses dados serão retirados da tabela SINAP-MT que contem o valor médio vigente de produtos e serviços da construção civil.

6.2.4 Analise técnica-econômica

Ocorrerá de maneira em que se possa aliar uma boa relação entre estrutura e custo, mostrando uma estrutura funcional e economicamente viável.

7 CRONOGRAMA

ATIVIDADES

2014/2015

OUT NOV DEZ JAN FEV MAR ABR MAI Aprovação do Projeto de Pesquisa Redação do projeto de pesquisa Elaboração do projeto Considerações dos resultados e discussões dos projetos estruturais Conclusão Redação da monografia Revisão e entrega oficial do trabalho Apresentação do trabalho em banca

8 REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO

Alva, G. M. (2007). CONCEPÇÃO ESTRUTURAL DE EDIFÍCIOS EM CONCRETO . Santa Maria.

Alva, G. M. (Maio de 2007). Concepção Estrutural de Edifícios Em Concreto Armado. p. 24.

Alva, G. M., & Malite, M. (2005). Comportamento Estrutural E Dimensionamento de Elementos MIstos Aço Concreto. pp. 51-84.

ARAÚJO, J. M. (2010). CURSO DE CONCRETO ARMADO VOL. 1. Rio Grande: Dunas.

ARAÚJO, J. M. (2010). CURSO DE CONCRETO ARMADO VOL. 4. Rio Grande: Dunas.

Associação Brasileira de Normas Técnicas. (2004). NBR 14931. Execução de estruturas de concreto - Procedimento , p. 53.

Associação Brasileira de Normas Técnicas. (2007). NBR 6118. Projeto de estruturas de concreto - Procedimento , p. 225.

Associação Brasileira de Normas Técnicas. (1980). NBR 6120. Cargas para o cálculo de estruturas de edificações , p. 5.

Associação Brasileira de Normas Técnicas. (1988). NBR 6123. Forças devidas ao vento em edificações , p. 66.

Associação Brasileira de Normas Técnicas. (1996). NBR 7480. Barras e fios de aço destinados a armaduras para concreto armado , p. 7.

Associação Brasileira de Normas Técnicas. (2003). NBR 8681. Ações e segurança nas estruturas - Procedimento , p. 15.

BASTOS, P. S. (Agosto de 2011). FUNDAMENTOS DO CONCRETO ARMADO. p. 92.

Carvalho, R., & Pinheiro, L. (2009). Cálculo e detalhamento de estruturas usuais de concreto armado (1ª ed., Vol. II). São Paulo: PINI.

CAMACHO, J.S (2005). Tópicos especiais em concreto armado: Estados Limites de Utilização. p. 08

Giongo, J. S. (Março de 2007). Concreto Armado: Introdução e propriedade dos materiais , p. 71.

Giongo, J. S. (Fevereiro de 2007). Concreto Armado: Projeto Estrutural de edifícios. p. 184.0