KADE RICHARD DINIZ PORFIRIO
ANÁLISE TÉCNICA DE ESTRUTURAS EM CONCRETO ARMADO, DE
3 A 21 PAVIMENTOS, COM LAJE COGUMELO
(RELAÇÃO EM PLANTA, DE 1:1 – 35 METROS x 35 METROS)
Sinop
2017/2
KADE RICHARD DINIZ PORFIRIO
ANÁLISE TÉCNICA DE ESTRUTURAS EM CONCRETO ARMADO, DE
3 A 21 PAVIMENTOS, COM LAJE COGUMELO
(RELAÇÃO EM PLANTA, DE 1:1 – 35 METROS x 35 METROS)
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: Prof. Dr. Roberto Vasconcelos Pinheiro.
Sinop
2017/2
LISTA DE ABREVIATURAS
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas CEF – Caixa Econômica Federal
fck – Resistência característica à compressão do concreto, aos 28 dias
fyd – Resistência de cálculo de escoamento do aço
fyk – Resistência característica de escoamento do aço
IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística kg – Quilograma
m – metros cm – centímetros mm – milímetros MPa – Mega Pascal
NBR – Norma Regulamentadora Brasileira
SINAPI – Sistema Nacional de Pesquisa de Custos e Índices da Construção Civil V0 – Velocidade básica do vento: velocidade de uma rajada de 3 s, excedida na média
uma vez em 50 anos, a 10 m acima do terreno, em campo aberto e plano. α – parâmetro de instabilidade
DADOS DE IDENTIFICAÇÃO
1. Título: Análise técnica de estruturas em concreto armado, de 3 a 21
pavimentos, com laje cogumelo (relação em planta, de 1:1 – 35 metros x 35 metros).
2. Tema: Estruturas de Concreto Armado
3. Delimitação do Tema: Engenharia de custos 4. Proponente(s): Kade Richard Diniz Porfirio
5. Orientador(a): Prof. Dr. Roberto Vasconcelos Pinheiro
6. Estabelecimento de Ensino: Universidade do Estado de Mato Grosso -
UNEMAT
7. Público Alvo: Estudantes, Pesquisadores e Profissionais da área de
Engenharia e Arquitetura.
8. Localização: UNEMAT, Avenida dos Ingás; 3001; Jardim Imperial,
Sinop/MT. CEP: 78550-000.
SUMÁRIO
LISTA DE ABREVIATURAS ... I DADOS DE IDENTIFICAÇÃO ... II 1 INTRODUÇÃO ... 4 2 PROBLEMATIZAÇÃO ... 6 3 JUSTIFICATIVA ... 7 4 OBJETIVOS ... 8 4.1 OBJETIVO GERAL ... 8 4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ... 8 5 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ... 9 5.1 NORMATIZAÇÃO ... 95.2 PROPRIEDADE DOS MATERIAIS ... 10
5.2.1 Concreto ... 11
5.2.2 Aço para Concreto Armado ... 12
5.2.3 Concreto Armado ... 13
5.3 CONCEPÇÃO ESTRUTURAL ... 15
5.4 AÇÕES ATUANTES NA ESTRUTURA ... 17
5.5 ESTADOS LIMITES E COMBINAÇÕES DE AÇÕES ... 18
5.7 DIMENSIONAMENTO DOS ELEMENTOS ESTRUTURAIS... 20
5.8 SOFTWARE PARA PROJETO ESTRUTURAL ... 21
5.9 COMPOSIÇÃO DE CUSTO ... 21
5.10 ESTUDOS RELACIONADOS A ANÁLISE ESTRUTURAL TÉCNICOECONÔMICA ... 22
6 METODOLOGIA ... 26
6.1 PRIMEIRA ETAPA: PROJETO ARQUITETÔNICO ... 26
6.2 SEGUNDA ETAPA: CONCEPÇÃO ESTRUTURAL, AÇÕES E CARREGAMENTOS ... 26
6.3 TERCEIRA ETAPA: ANÁLISE, DIMENSIONAMENTO E VERIFICAÇÃO ESTRUTURAL ... 28
6.4 QUARTA ETAPA: MAPEAMENTO DOS QUANTITATIVOS E COMPOSIÇÃO DE CUSTO DOS INSUMOS ... 28
6.5 QUINTA ETAPA: PARÂMETROS TÉCNICO-FINANCEIROS ... 29
7 CRONOGRAMA ... 30
1 INTRODUÇÃO
O expressivo aumento populacional e processos migratórios para cidades, nas últimas décadas, provocaram um impacto no espaço urbano (apesar do país possuir grande extensão territorial), administrar centros sociais com grandes proporções é uma atividade onerosa e trabalhosa, muitas vezes não realizada de forma satisfatória.
As negligências às periferias resultam em um subdesenvolvimento e aumento da criminalidade, fator esse que estimula a procura por lotes nos centros das urbes, entretanto, conforme a lei da oferta e da procura, houve inflação expressiva nestas localidades centrais, em diversas cidades da União. Como solução, as diretrizes urbanísticas incitaram o processo de adensamento e a verticalização na forma de condomínios.
Este processo vem se tornando mais comum, também, no interior do país, como é o caso do meio-norte de Mato Grosso, onde está localizado o município de Sinop; região que não possui limitações horizontais urbanas, porém, há uma grande movimentação de bens e serviços ocasionadas pelo desenvolvimento econômico recente, oriundo da consolidação do agronegócio. Neste caso, a preferência por condomínios verticais pode ser explicada através da necessidade de segurança, comodidade e, até mesmo, uma busca por cooperativismo humano.
Com o desenvolvimento da economia nos últimos anos e o fomento ao crédito para fins habitacionais, milhares de famílias idealizaram a compra de moradias, que tomaram como fator decisivo o preço do imóvel, sendo este expressivamente condicionado à localidade do empreendimento. Com o aumento da competitividade empresarial, busca de melhores lucros e a responsabilidade socioambiental (referente a geração de resíduos), as construtoras buscam redução de custos e insumos, através do desenvolvendo de tecnologias construtivas, bem como a otimização do terreno de implantação e área da edificação.
O concreto armado é o sistema construtivo mais utilizado no mundo e também no Brasil, principalmente pelas grandes jazidas de materiais cimentícios e minério de ferro presentes em seu território.
No caso de edifícios de concreto armado, a utilização de resistências características à compressão mais elevadas, oriundas do desenvolvimento tecnológico do material, pode proporcionar redução expressiva no volume de
concreto, acarretando também a redução nos demais insumos para execução, porém, esta prática pode ser questionável, devido a estes concretos serem onerosos.
Contudo, a composição orçamentária de uma edificação não é composta apenas por materiais, fazendo com que haja constante necessidade de aprimorar técnicas e práticas construtivas. Uma prática interessante a ser considerada é o sistema estrutural em lajes cogumelo, que traz uma possível racionalização no uso de fôrmas e armação, gerando economia de mão de obra, quando comparado ao sistema convencional e, além disso, uma flexibilização em executar arranjos de alvenaria e
layouts.
Cabe ao projetista, com formação em engenharia civil, ser competente no ato da confecção deste, possuir conhecimento teórico e prático, desenvolver a idealização estratégica do arranjo estrutural, possuir senso crítico econômico orçamentário englobado à engenharia de estruturas, bem como o conhecimento do comportamento e desempenho dos materiais e suas propriedades, para que assim consiga analisar e viabilizar o emprego de tecnologias que possam ser executadas de modo seguro e econômico.
Portanto, este trabalho tem como finalidade estudar o comportamento estrutural de um edifício com planta arquitetônica de relação geométrica, em 1:1 e com dimensões de 35 metros x 35 metros. Variando a resistência característica da compressão, de 25MPa a 40MPa e buscar a viabilidade técnica do emprego do sistema construtivo em lajes cogumelo. Concebendo, assim, projetos estruturais válidos, a fim de gerar e explanar os índices técnicos-financeiros para serem comparados às demais pesquisas já realizadas. Com o intuito de instruir, previamente, possíveis investidores imobiliários para o município de Sinop-MT ou para qualquer outro município com as mesmas características deste definidas.
2 PROBLEMATIZAÇÃO
Para o projeto de pesquisa em questão (edifícios de 3 a 21 pavimentos, com relação geométrica, em planta, equivalente a 1:1), levanta-se os seguintes questionamentos:
• Qual o valor da resistência característica à compressão (fck) técnica e
economicamente viável para cada elemento da superestrutura (Lajes, Pilares e Vigas), com sistema estrutural de laje cogumelo?
• Na análise global da superestrutura de edifício em estudo, qual é o valor da resistência característica à compressão (fck) tecnicamente praticável?
• Quais são os índices técnico-econômicos – kgaço/m3concreto;
m2
fôrma/m3concreto; espessura média do pavimento tipo, custo R$/m2área edificação; custo R$/m3concreto para distintos valores de resistência
3 JUSTIFICATIVA
O desenvolvimento urbanístico e econômico nos últimos anos, bem como o fomento ao crédito para fins habitacionais, levou milhares de famílias à compra de seus imóveis, sendo priorizados a comodidade, a praticidade e a segurança fornecidas pelos condomínios verticais.
Entretanto, como em todas as famílias, um dos fatores decisivos no ato da compra é o preço do imóvel, sendo este expressivamente condicionado à localidade do edifício e a seus custos executivos. Com o aumento da competitividade empresarial e busca de lucratividade, as construtoras priorizam a redução de custos e insumos, através do desenvolvendo de tecnologias construtivas e da otimização da implantação e da área construída da edificação.
No caso de edifícios de concreto armado, a utilização de resistências características à compressão mais elevadas, proporcionam uma redução expressiva no volume de concreto, através de uma menor secção dos elementos, podendo reduzir o consumo de insumos, porém, esta atividade pode ser discutível devido ao custo mais elevado para usinagem destes concretos.
Contudo, a composição orçamentária de uma edificação não consiste apenas em materiais, fazendo com que haja constante necessidade de se aprimorar técnicas e práticas construtivas. Sendo as lajes cogumelo, um sistema estrutural que traz possibilidade de racionalização no uso de fôrmas e armação, promovendo redução de mão-de-obra, quando comparado ao sistema de vigas e, além disso, a uma flexibilização em executar arranjos de alvenaria e layouts.
Assim justifica-se a realização deste estudo, afim de obter os quantitativos de insumos para o presente projeto, que tem como finalidade estudar o comportamento estrutural de um edifício, com característica previamente propostas, variando a resistência à compressão do concreto, o número de pavimentos tipo e buscar a viabilidade técnica do emprego do sistema estrutural em lajes cogumelo. Concebendo projetos estruturais válidos, a fim de gerar e explanar os indicies técnicos-financeiros para serem comparados as demais pesquisas já realizadas. Com o intuito de instruir previamente, possíveis investidores imobiliários para o município de Sinop-MT ou qualquer outro município com as mesmas características aqui definidas.
4 OBJETIVOS
4.1 OBJETIVO GERAL
Avaliar o comportamento estrutural de edifícios de múltiplos andares, utilizando o sistema estrutural de lajes cogumelo, variando a resistência característica à compressão (fck). Concreto.
4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Os objetivos específicos desta pesquisa fundamentam-se nos seguintes itens: • Conceber projetos estruturais para edifícios residenciais elaborados com superestrutura em concreto armado a ser moldado in loco, com 3, 5, 7, 10, 13, 15, 18 e 21 pavimentos ´tipo´, adotando diferentes valores de resistência característica à compressão de 25, 30, 35 e 40 MPa, utilizando o sistema de lajes cogumelo, em uma planta arquitetônica com relação geométrica de 1:1, com dimensões de (35m x 35m);
• Determinar os quantitativos dos insumos (aço, concreto e fôrma) e a composição dos custos, para os elementos da superestrutura (Lajes, Pilares e Vigas)
• Definir parâmetros técnicos: espessura média do pavimento tipo: kgaço/m³concreto e m²fôrma/m³concreto;
• Definir parâmetros financeiros: R$/m³concreto executado e R$/m²área construída;
• Avaliar qual fck apresenta melhor custo-benefício para todos os projetos
de edifícios com diferentes repetições do pavimento tipo, afim de contribuir na composição de dados para investidores imobiliários.
5 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
O desenvolvimento eficiente estrutural de edifícios residenciais requer, não apenas a segurança dos usuários, mas também deve apresentar durabilidade, conforto e ser economicamente viável à execução.
Para satisfazer estes requisitos, é imprescindível que o projetista tenha competência e empenho no ato da elaboração, possuindo elevado embasamento teórico e prático, idealização estratégica do arranjo estrutural, senso crítico econômico e orçamentário englobado à engenharia de estruturas; bem como o conhecimento do comportamento e desempenho dos materiais e suas propriedades. Enfatizando que, tais fatores são primordiais para satisfazer a estabilidade do edifício, tornando-o apropriado para execução.
5.1 NORMATIZAÇÃO
A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), através de normativas especificas, tem como Intuito promover uma padronização na elaboração de projetos, controle dos materiais e execução de obras, estabelecendo padrões aceitáveis de segurança e qualidade, além de fornecer métodos simplificados de cálculo aos profissionais. No contexto, as normatizações indispensáveis relacionadas ao Concreto Armado vigente são:
• ABNT NBR 6118:2014 – Projeto de Estruturas de Concreto – Procedimento:
Esta Norma fixa os requisitos básicos exigíveis para projeto de estruturas de concreto simples, armado e protendido, excluídas aquelas em que se empregam concreto leve, pesado ou outros especiais. (ABNT, NBR6118:2014, 2007, p. 1).
• ABNT NBR 6120:1980 – Cargas para o cálculo de estruturas de edificações:
Esta Norma fixa as condições exigíveis para determinação dos valores das cargas que devem ser consideradas no projeto de estrutura de edificações, qualquer que seja sua classe e destino, salvo os casos previstos em normas especiais. (ABNT, NBR6120 1980, 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. (ABNT, NBR6123:1988, 1988, p. 1).
• ABNT NBR 8681:2003 – Ações e segurança nas estruturas – Procedimento:
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. (ABNT, NBR 8681, 2003, p. 1).
• ABNT NBR 14931-2004 - Execução de Estruturas de Concreto – Procedimento.
Esta Norma estabelece os requisitos gerais para a execução de estruturas de concreto. Em particular, esta Norma define requisitos detalhados para a execução de obras de concreto, cujos projetos foram elaborados de acordo com a ABNT NBR 6118. (ABNT, NBR 14931, 2004, p. 1).
As normativas acima descritas não incluem requisitos exigíveis quanto aos estados limites gerados por ações raras (sismos, explosões e fogo), portanto, quando necessário, recorrer às normas específicas (FIGUEREDO FILHO, 2016).
A ABNT possui normativas que abordam especificamente sobre os controles de qualidade de alguns materiais pertencentes, sendo necessário instruir-se quando convir ao projetista.
5.2 PROPRIEDADE DOS MATERIAIS
Primeiramente, torna-se necessário conhecer as propriedades mecânicas dos materiais que irão compor a superestrutura afim de compreender o comportamento em determinadas situações, desenvolvendo um projeto e dimensionamento coerentes. Sendo que, o cálculo estrutural consiste basicamente em dimensionar seções e geometrias para que o material possa resistir as solicitações geradas pelas cargas possíveis atuantes (REIS E MOREIRA, 2009).
O Projeto de Pesquisa em questão trabalhará apenas com o Concreto Armado, constituído por Concreto e Aço, sendo, portanto, fundamental dissertá-los separadamente e, também, em conjunto.
5.2.1 Concreto
O concreto é um material obtido através da mistura adequada de água, cimento e agregados miúdo e graúdo (areais e pedriscos). Sendo os agregados relativos à disponibilidade local e a fatores econômicos. Em algumas situações é necessário incorporar produtos químicos, como os aditivos (incorporadores de ar, acelerador/retardador da velocidade de pega, plastificantes, entre outros) afim de melhorar as propriedades existentes ou outros materiais, como as adições (sílica ativa, fibras, minério de ferro, entre outros), afim de acrescentar as propriedades e resistências prepostas para o uso.
O objetivo deste trabalho não é apresentar orientações gerais sobre as tecnologias de controle de execução do material, apenas apresentar conceitos importantes para o projetista.
Algumas características devem ser atendidas para os estados fresco e endurecido do concreto para garantir condições requeridas no projeto e nas normativas, com intuito de prevenir futuras patologias prejudiciais a edificação e validar os dados fornecidos ao projeto.
No estado fresco o concreto deve apresentar homogeneidade, consistência e trabalhabilidade, para garantir condições satisfatórias para o transporte, lançamento e adensamento para cada caso de uso. Sendo elaborado com a correta dosagem (medidas proporcionais de cimento, agregados graúdo e miúdo e incorporações químicas) e a relação água/cimento, para atingir o fck solicitado. Cabe ao responsável pela execução ter o controle tecnológico de qualidade, realizando ensaios sempre que possível e monitorando do processo, desde a montagem das formas até a cura do concreto. Sabe-se que tais cuidados interferem diretamente na resistência final do concreto, estes estão definidos na ABNT NBR 14931:2004.
No estado endurecido as propriedades de interesse são as mecânicas. O concreto deve apresentar a correta resistência característica à compressão resultante da mistura, no final dos 28 dias de cura, sendo este o parâmetro básico para alimentar o projeto estrutural.
Durante a execução é imperativo a obtenção dos corpos de prova para se realizar os ensaios de verificação da resistência pretendida. Tais ensaios devem ser realizados de acordo com a NBR 5738:2003. Como é de conhecimento comum a quem pertence a esta área, o concreto possui baixa capacidade a esforços de tração, por isso, geralmente, não se conta com a ajuda desta resistência, no entanto é
necessário conhecê-la, pois está relacionada às tensões de cisalhamento, à aderência e às fissurações.
Bastos (2014) afirma que a resistência do concreto à tração varia de 8 a 15 por cento da resistência à compressão, podendo utilizar esta relação em projetos; entretanto, também existem ensaios específicos para determiná-las, sendo o mais comum, o ensaio por compressão diametral.
Para que seja determinada e previstas as deformações nos elementos da superestrutura, é de grande importância o conhecimento do módulo de elasticidade do concreto, sendo esta uma grandeza que mensura a rigidez do material sólido, que é relativa às tensões aplicadas e ao comportamento das deformações, obtido por ensaios específicos ou estimado através de fórmulas presentes nas literaturas, em função do fck e da mineralogia do agregado graúdo. É importante atentar-se à
afirmação de Bastos (2014): “os concretos com maiores resistência possuem módulos de elasticidade maiores que os concretos de baixa resistência.”
Outros fatores relacionados às deformações do concreto são a retração e a fluência. A retração dos elementos de concreto, consiste na diminuição da área da seção, devido à evaporação da agua não utilizada nas reações químicas de hidratação do cimento, normalmente concluída em um período de 2 a 4 anos. Já a fluência é a deformação gradual do concreto quando submetido a tensões constantes.
5.2.2 Aço para Concreto Armado
Os aços industrializados para construção civil, no emprego do concreto armado estão definidos pela norma da ABNT NBR 7480:2007, e recebem nomenclatura pelas siglas CA, seguido do número que representa a categoria, ou seja, o respectivo valor de resistência característica de escoamento mínimo, em kN/cm².
As características mecânicas mais importantes do aço, são obtidas por meio de ensaios de tração, que são: a resistência característica de escoamento (fyk); limite de
resistência e o alongamento na ruptura, entretanto o parâmetro fundamental para o projetista é o fator de resistência característico de escoamento de cálculo (fyd), que é determinado pelo fyk, minorado em 15% a favor da segurança e também o módulo de elasticidade do aço.
A produção do aço CA é feita em barras, também chamados de vergalhões e em fios.
As barras são fabricadas por laminação a quente, tendo bitola nominal mínima de 6,3mm e máxima de 40mm, subdivididas em CA-25 e CA-50, possuem alta ductilidade, patamar de escoamento bem definido e acentuada resistência no início da deformação.
Os fios são fabricados por trefilação, ou laminação a frio, possuem bitola inferior a 10mm, representados pela nomenclatura CA-60 e possuem média ductilidade. Os fios não apresentam patamar de escoamento bem definido, podendo ser obtido o valor de fyk a partir da tensão correspondente a uma deformação
especifica permanente de 0,2% (CARVALHO; FIGUEREDO, 2016).
Quanto ao módulo de elasticidade do aço, a ABNT NBR 6118:2014 afirma que se pode adotar o valor de 210GPa, haja vista que se trata de um material industrializado com rigoroso controle de qualidade, possuindo pouca variação das propriedades.
O aço pode ser fornecido com diferentes rugosidades de superfície, sendo elas: lisa, nervurada ou entalhada. Cada rugosidade resulta em um coeficiente de cálculo, apresentados na tabela 8.3 da NBR 6118:2014, sobrelevando que a aderência entre o concreto e as barras de aço é primordial para a solidariedade mecânica que ocorre no concreto armado.
As armaduras de aço têm como intuito serem dispostas no interior dos elementos estruturais de concreto, a fim de suprir a deficiência do concreto em absorver os esforços de tração, principalmente em vigas e lajes, podendo também serem empregadas para receberem esforços de compressão, como ocorre em pilares e vigas com armadura dupla (LOSS; PINHEIRO, 2014).
As armaduras podem ser moldadas e inseridas na forma de barras contínuas e de estribos, sendo este último para resistir aos esforços cortantes. As bitolas são definidas na fase de dimensionamento do projeto estrutural e podem variar no projeto e até no mesmo elemento, dependendo da amplitude dos esforços solicitantes.
Bastos (2014) defende que é preferível aplicar no aço a tensão máxima permitida (fyd) pois qualquer deformação menor que a de início de escoamento
significa um subaproveitamento econômico do aço.
5.2.3 Concreto Armado
O concreto armado é resultante da união do concreto e os elementos de aço, apropriadamente dispostas no interior do elemento a ser armado estruturalmente,
visto que, o concreto possui expressiva resistência à compressão; e o aço elevada resistência à tração e, através da aderência, o concreto trabalha de maneira monolítica, transferindo tensões e alongando do aço (CARVALO; PINHEIRO, 2009). Segundo Bastos (2014) a aderência entre o concreto e as barras de aço é essencial para que exista exercício mecânico conjunto.
Quanto às deformações aceitáveis, são apenas possíveis devido à capacidade de escoamento do aço, que garante uma deformação elástica considerável do elemento, garantindo uma melhor segurança e possível ruptura. Deve-se evitar, a superarmação dos elementos, que ocasionará, do mesmo modo, uma ruptura brusca (sem aviso prévio) e, inconvenientemente, gerar um subaproveitamento econômico do aço.
O concreto, também, tem a função de cobrir as armaduras, afim de evitar corrosão, fenômeno que causa uma diminuição na seção do aço, podendo levar à falta de capacidade de suporte e, posteriormente, a deformações excessivas na edificação. As instruções para mensurar a espessura de cobrimento estão dispostas na NBR 6118 (tabela 7.2), e variam conforme a agressividade físico-química do ambiente que envolve o elemento.
O concreto armado possui um peso específico resultante aproximado de 25 kN/m³, composto pelo peso do concreto simples acrescido de 1,00 a 1,50 kN/m³ dos elementos de aço. E sua principal propriedade mecânica é a resistência característica à compressão (fck). Para se avaliar esta resistência, é necessário realizar um certo
número de ensaios de corpos de prova, entretanto, os ensaios podem divergir de valores devido ao modo de execução do concreto. Por este motivo, a obtenção do fck
é realizada através da manipulação estatística das resistência médias obtidas nos ensaios (fcm) e aplicado o coeficiente de variação, resultante do desvio padrão destes
valores obtidos. Portanto o fck pode ser definido como o valor que representa um grau
de confiança de 95%, ou seja, os valores obtidos nos ensaios estão acima do fck
mencionado. A partir desta característica a ABNT NBR6118:2014 divide e classifica os concreto em classes de resistências e em grupos. Pertencente ao Grupo I, estão os concretos até 50Mpa; e ao grupo II, os concretos acima de 50MPa até 90MPa.
Bastos (2014) ressalta que o concreto armado permite flexibilidade na execução in loco de elementos estruturais, podendo assumir diversas formas e volumes, aliando assim, as qualidades do concreto (baixo custo, durabilidade, boa
resistência ao fogo e à água), com as qualidades de mecânicas do aço, permitindo uma prática construtiva econômica e eficaz para os mais diversos tipos de edificações.
Como vantagem, além das descritas acima por Bastos (2014), podemos citar: mão-de-obra técnica, a prática relativamente abundante, durabilidade da estrutura a ambientes agressivos, adaptabilidade arquitetônica, baixa permeabilidade, maior sensação de segurança, economia de execução e rico acervo literário instrutivo aos projetistas.
Entretanto, deve-se verificar as limitações desta prática, sendo um destes o próprio peso, descrito por diversos estudiosos como a principal desvantagem e, também, a dificuldade em efetuar reformas e demolições.
Na contemporaneidade, o concreto armado é bem aceito e preferível pela sociedade (GIONGO, 2007); sendo o Brasil, mundialmente, conhecido pelo uso desta prática construtiva, pois sua capital possui edifícios em concreto armado descritos como magníficos por arquitetos internacionais, embora a prática em edifícios se deu por volta da década de 1920.
5.3 CONCEPÇÃO ESTRUTURAL
A concepção estrutural eficiente é indubitavelmente a prova da competência de um projetista e, nesta etapa, este deve ter ciência do comportamento da estrutura quando submetidos às solicitações e desenvolver um arranjo estrutural hábil, com a locação correta dos elementos, capaz de tornar a estrutura estável e rígida.
O arranjo estrutural é desenvolvido a partir do projeto arquitetônico, e se deve conhecer e observar os caminhos das tensões que se desenvolverão por todos os elementos, deste modo, denomina-se sistema estrutural como o conjunto conexo dos elementos que formam a estrutura. Quanto aos elementos estruturais, estes podem ser moldados in loco ou pré-moldados.
As ligações dos elementos para formação do sistema estrutural são de suma importância, pois interfere na transferência das tensões e no comportamento da estrutura. Esta pode ser realizada de três maneiras: flexíveis (rotuladas), semirrígidas e rígidas.
A ligação rígida, também conhecido como engastamento, deve ser priorizada nos projetos e, ocorrem quando os elementos se ancoram uns aos outros por meio das barras de aço, transmitindo os momentos fletores, quase integralmente. As
ligações semirrígida e rotulada, entre elementos de concreto armado, são caracterizadas pela redução do uso de barras de aço na absorção do momento fletor, reduzindo a transferência de esforços entre tais elementos
Um sistema estrutural convencional é formado por lajes, vigas e pilares. Sendo que, de acordo com Araújo (2014), o caminho das tensões em edifícios se dá incialmente pelas lajes, que recebem as cargas de utilização no pavimento em questão e as transmitem às vigas. As vigas, do mesmo modo, transmitem as tensões aos pilares, e estas para as fundações.
Outro sistema estrutural, conhecido como laje cogumelo, é composto por lajes, vigas e pilares, entretanto, as vigas poderão ser dispostas apenas nas bordas externas do pavimento. Desta forma, as lajes internas transmitem o carregamento diretamente aos pilares, sem intermediação das vigas. Este sistema apresenta algumas vantagens técnico-econômicas em relação aos sistemas convencionais, que serão validadas durante a pesquisa na qual este trabalho é pertencente. As vantagens descritas por Carvalho e Pinheiro (2009) são: simplificação da concretagem e armação, redução de custos resultante do tempo de execução, redução da altura do pé direito e, consequentemente, a altura total do edifício. Estas vantagens podem ser questionadas, pois este sistema poderá aumentar a instabilidade global ao edifício, causando um consumo expressivo no volume de concreto e aço, principalmente pelo acréscimo das geometrias dos pilares. Uma análise mais complexa dos caminhos das tensões é necessária, pois a edificação não recebe apenas cargas verticais, recebe também as cargas horizontais, principalmente oriundas das forças do vento, que podem gerar solicitações em todos os planos. Por este motivo, se desenvolveu a análise na forma de pórticos, em que todos os elementos (lajes, vigas e pilares) estão engastados por meio de conexões rígidas e juntas formam um pórtico espacial de estrutura de contraventamento.
É comum, em edifícios de múltiplos pavimentos, a criação de núcleos rígidos e, estes elementos são formados pela união das vigas de contorno e pilares de grande inércia utilizados nas escadas e elevadores. Este arranjo garante maior rigidez aos esforços horizontais para toda a edificação. E, consequentemente, a estabilidade global do edifício.
Inicialmente os pilares são locados no contorno do pavimento e, posteriormente, no interior, sempre priorizando o alinhamento entre as locações e as
vigas com o intuito de gerar pórticos eficientes. A locação das vigas, em sistema de laje cogumelo, é efetuada apenas nos contornos do pavimento e do núcleo rígido.
Quanto ao emprego das lajes, pode-se utilizar nervuradas e as lisas nos pavimentos e, possivelmente, as maciças no núcleo rígido. Deve-se priorizar sempre o uso das lajes nervuradas, pois Figueiredo Filho e Carvalho (2004) postulam que estas são consideradas uma evolução das lajes maciças. Trazem vantagens econômicas ao uso, pois eliminam o volume de concreto inerte, que está abaixo da linha de tração e são substituídos por matérias de menor peso.
Para o sistema em laje cogumelo, as lajes lisas são apoiadas sem o uso de capiteis; e para as lajes nervuradas é criado um contorno de concreto armado maciço para proporcionar um melhor engastamento ao pilar ou o uso de capitel para transferência das cargas.
5.4 AÇÕES ATUANTES NA ESTRUTURA
Define-se ação como qualquer carga que cause influência ou um conjunto de influências, que possam produzir tensões e deformações em uma estrutura.
Durante a análise estrutural deve ser considerado todas as ações que possam produzir efeitos significativos desfavoráveis à segurança. Portanto as ações se classificam, conforme a NBR 8681:2003, em ações permanentes, variáveis e excepcionais. Estas são quantificadas através das normas NBR 8681:2003, NBR 6120:1980 e NBR 6123:2013.
As ações permanentes são as que possuem valor constante ou de pouca variação ao longo da vida útil da construção, sendo estas divididas em diretas e indiretas.
As ações permanentes diretas são referentes ao peso próprio da estrutura e pelas instalações fixas na edificação; no caso do concreto armado considera-se o peso próprio de 25kN/m³ acrescido do peso dos elementos que comporão o pavimento em questão, ou seja, carga alvenaria e revestimentos. Os valores a serem utilizados pelos projetistas estão normatizados e descritos na NBR 6120:1980.
As ações permanentes indiretas estão relacionadas às deformações por retração e fluência do concreto, deslocamentos dos apoios e imperfeiçoes geométricas, estas estão dissertadas na NBR 6118:2014.
Quanto às ações variáveis, são aquelas que possuem significativa variação e também são dividias em diretas e indiretas.
As ações variáveis diretas, são tratadas como cargas acidentais, sendo subdivididas em carregamento horizontais e verticais; este último, decorrente do uso, ou seja, circulação e concentração de pessoas, mobiliários, veículos e entre outros. Os valores específicos estão descritos e podem ser verificados na ABNT NBR 6120:1980.
As ações variáveis diretas provenientes dos carregamentos horizontais estão relacionadas principalmente ao impacto gerado pela força dinâmica do vento, que pode ser quantificada conforme as condicionantes e procedimentos de cálculo apresentado na NBR 6123:2013, tomando como princípio a velocidade básica do vento na localidade de implantação da edificação, apresenta no mapa de isopletas, no caso do município de Sinop-MT, esta é de 30m/s.
Quanto às ações variáveis indiretas, são causadas por variações de temperatura ou outras ações dinâmicas.
5.5 ESTADOS LIMITES E COMBINAÇÕES DE AÇÕES
Os estados limites são condicionantes à seguridade e qualidade das estruturas, sendo o estado limite último e os estados limites de serviço aplicados em estruturas de concreto armado. A norma brasileira de procedimentos de projeto de concreto descreve os valores limites às deformações em elementos estruturais, e cita os coeficientes de segurança para majoração das ações e minorações das resistências com suas respectivas combinações para quantificar as solicitações nos elementos, em função da probabilidade de ocorrência na vida útil.
O estado limite último está relacionado à iminência de colapso da estrutura ou a ruína parcial que impossibilite o uso da edificação. Este estado é definido, também, como a extrapolação da capacidade da estrutura em resistir às solicitações.
Os estados limites de serviço estão relacionados a funcionalidade da edificação e traz condicionantes a durabilidade, aparência e conforto ao usuário.
Estes estados estão definidos e subdividos em: Formação de fissuras; Abertura de fissuras; Deformação excessiva e Vibrações excessivas. Faz-se necessário verificar os limites de tolerância descritos nos itens 13.4.2, 13.4.2, 13.3 e 23.3 respectivamente, presentes na norma.
Cabe ao projetista calcular as solicitações coerentes às situações e ações atuantes em cada elemento da superestrutura pelos métodos de combinações, a fim de efetuar um dimensionamento para verificação de aceitabilidade. As informações e
os procedimentos de combinações estão instrutivamente dissertados a partir do item 11.6.3 até o item 14 da ABNT NBR 6118:2014.
5.6 ANÁLISE ESTRUTURAL E ESTABILIDADE GLOBAL DE
EDIFÍCIOS
Os estudos de estabilidade global de edifícios devem ser realizados conforme as especificações da ABNT NBR 6118:2014, que se resumem às análises de primeira e segunda ordem. Estas análises são derivadas do comportamento da estrutura às solicitações, verticais e horizontais, simulando aos possíveis deslocamentos.
A análise de primeira ordem é realizada considerando todos os elementos estacionados, sem deslocamentos nodais nos pórticos, ou seja, na situação de projeto.
A análise de segunda ordem é efetuada simulando deslocamentos e verificando os acréscimos de tensões que estes desenvolverão na estrutura. Estes deslocamentos ocorrem devido aos agentes globais e localizados de segunda ordem.
A estrutura pode ser classificada como de nós fixos ou móveis, e seus cálculos possuem procedimentos específicos para cada uma das duas situações, estando descritas nos itens 15.6 e 15.7, respectivamente, da NBR 6118:2014.
A estrutura será considerada de nós moveis apenas quando os esforços gerados pelas análises de segunda ordem forem equivalentes, ou superior, a 10% dos esforços gerados na análise de primeira ordem. Portando, quando este fator ficar abaixo de 10% a estrutura é considerada de nós fixos. Uma estrutura considerada de nós fixos possui mobilidade, entretanto é insignificante para a provocar instabilidade. Portanto será considerada teoricamente indeslocável. Esta afirmação pode ser comprovada por Araújo (2014).
Contudo, a ABNT NBR 6118:2014 considera uma estrutura indeslocável quando esta apresenta um parâmetro de instabilidade menor ou igual ao parâmetro de instabilidade limite. Os parâmetros de instabilidade são o alfa (α) e gama z (γz),
sendo o α um parâmetro qualitativo e o γz um coeficiente quantitativo.
O parâmetro de instabilidade α é um dos meios para se determinar a estabilidade do edifício, sendo que este apenas leva em consideração alguns parâmetros característicos, como a as forças verticais, rigidez dos elementos e altura da edificação; os valores obtidos por estes parâmetros alimentam uma formulação, e
o resultado pode ser comparado com os valores limites da ABNT NBR 6118:2014, que são (α=0,6 para quando o número de pavimentos da edificação foi maior ou igual a 4). Entretanto, este parâmetro é pouco utilizado, pois não quantifica o impacto de segunda ordem.
A fim de se quantificar os esforços de segunda ordem em relação aos de primeira, deve-se utilizar o coeficiente γz; este parâmetro considera o momento de
tombamento devidos às forças horizontais, assim como o momento ocasionado pelo produto das forças verticais geradas pelos deslocamentos horizontais. Diferente do parâmetro de estabilidade α, são considerados os valores de majorados (Valores de cálculo) nas formulações (SILVA; HILLESHEIN, 2016).
A ABNT NBR 6118:2014, dita condicionantes aos valores de γz, para
classificação quanto a deslocabilidade; Sendo: γz menor que 1,1, a estrutura é
considerada de nós fixos; 1,1≤γz ≥ 1,3, a estrutura é considerada de nós móveis; e γz
acima de 1,3, apresenta instabilidade e não pode ser concebida.
O parâmetro γz também pode ser utilizado, em projetos de edifícios, como ferramenta auxiliar para redução de insumos, enfatizando que uma estrutura bem concebida é a que apresenta valores próximos de 1,3. E que um γz abaixo destes
valores, pode estar representado um dimensionamento desnecessário da superestrutura, pois a normativa vigente permite o dimensionamento com a deslocabilidade desde que, não ultrapasse o valor limite.
5.7 DIMENSIONAMENTO DOS ELEMENTOS ESTRUTURAIS
Este processo se divide em três etapas: dimensionamento, verificação e detalhamento.
O dimensionamento dos elementos estruturais deve ser realizado após estar definido o arranjo estrutural e consiste em estimar previamente as dimensões da seção dos elementos, geralmente, já descritos nos projetos arquitetônicos. Em edificações pequenas, aconselha-se iniciar com dimensões mínimas, recomendadas pela norma NBR 6118:2014.
Durante a etapa de verificação podemos utilizar os métodos dos estados limites e, posteriormente, a verificação quanto às recomendações do estado limite de serviço. Nestes métodos a segurança é garantida através da minoração das resistência, majoração das cargas e suas respectivas ponderações.
Durante as verificações, as seções inicialmente propostas podem sofrer variações, ampliando-as ou reduzindo-as, a fim de obter a resistência e economia de materiais necessárias.
Após o dimensionamento das seções, efetuado e verificado, deve-se esboçar o detalhamento para execução. A etapa de detalhamento da armadura deve ser atenciosamente realizada, pois os procedimentos de cálculo resultam na área de aço recomendada para cada elemento, cabendo ao projetista selecionar a melhor disposição, o número das barras e fios a serem inseridos, assegurando-se sobre o cobrimento, espaçamento mínimo e viabilidade de execução, particularmente em relação ao lançamento do concreto e a inserção dos vibradores.
5.8 SOFTWARE PARA PROJETO ESTRUTURAL
Os procedimentos de dimensionamento, verificação e detalhamento podem ser extremamente complexos e exaustivos aos projetistas, pois devem ser realizados através de diversas combinações; manipulando e analisando as informações que alimentaram o projeto, assim como as propriedades dos materiais, cargas estruturais e não estruturais, geometria, orientação dos elementos e, possivelmente, até diferentes arranjos, a fim de buscar, primordialmente, o melhor custo-benefício construtivo.
Para este modo, os profissionais de engenharia civil contam com inúmeras ferramentas computacionais, softwares voltados à confecção de projetos, resultando em um expressivo aumento de produtividade destes.
O software escolhido pelo projetista deve ser de fácil operação e personalizável de acordo com o perfil do profissional. Entretanto, seus recursos devem estar de acordo com a norma nacional de procedimentos de concreto armado, a NBR 6118:2014.
5.9 COMPOSIÇÃO DE CUSTO
A orçamentação é a previsão dos custos relacionados à execução de uma obra.
Esta pode ser realizada integralmente ou em partes, como exemplo, pode-se realizar um levantamento somente dos custos de acabamento, da estrutura ou até mesmo, somente da superestrutura (lajes, vigas e pilares).
Os insumos relativos às estruturas de concreto armado são todos os materiais utilizados para produção do concreto, barras, fios de aço, fôrmas, andaimes, escoramentos e, também, a mão-de-obra necessária.
Giongo (2007) afirma que os custos de uma estrutura de concreto armado, moldada in loco, representa de 20 a 25 por cento do custo total do edifício.
E ainda afirma que, “os elementos, viga, laje e fundação correspondem em média, a 20 por cento do custo total [...]” (Ibid.). Pilares e paredes de contraventamento representam em torno de 4 por cento. No município de Sinop-MT, os gastos com fundação são relativamente maiores devido à pouca capacidade de suporte do solo, portanto a porcentagem em relação ao custo da estrutura final pode ser maior.
A primeira etapa de uma orçamentação é quantificar os insumos, em seguida a pesquisa de preços. Porém, os preços podem ter variação sazonal, pela localidade e por diversos outros fatores.
A fim de padronizar a orçamentação de obras civis, é disponível alguns catálogos, um deles é a SINAPI.
Para o levantamento de preços o governo utiliza a SINAPI, esta é regulamentada pelo Decreto 7983/2013 que torna obrigatório seu uso para orçamentação de obras e serviços de engenharia públicos, e cita regulamentação e procedimentos para referencias de custos, sendo estes disponibilizados pela Caixa Econômica Federal (CEF).
A gestão desta ferramenta é compartilhada entre a CEF e o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), sendo que, este último é responsável pelo levantamento de preços mensal por regiões, estados e municípios, assim como o processamento de dados e formação dos índices. A priori pode ser utilizada para a estimativa de custos de execução de projetos, de uma maneira mais direta.
5.10
ESTUDOS
RELACIONADOS
À
ANÁLISE
ESTRUTURAL
TÉCNICOECONÔMICA
É de responsabilidade dos engenheiros civis sua capacitação científica; pois a leitura e elaboração de artigos científicos tem o intuito de desenvolver a construção civil, por meio da validação de novas técnicas e práticas construtivas, tecnologia de fabricação e emprego dos materiais, bem como a divulgação destas informações.
Por este motivo, abaixo estão elencados alguns artigos que se correlacionam a este, com o propósito de validar e compreender previamente o comportamento estrutural, bem como a possível viabilidade econômica nesta tese apontados.
Quanto à análise e escolha das lajes, um estudo realizado por Spohr (2008), foi observado que o uso das lajes lisas nervuradas representou em economia de 18,1 por cento, quando comparado ao sistema convencional executado com laje maciça, em uma edificação hipotética. E que ainda os sistemas em lajes lisas nervuradas trazem flexibilização na execução dos layouts.
Em um estudo semelhante, analisando as lajes nervuradas em relação às convencionais, elaborado também em um edifício hipotético, Sousa e Lopes (2016), encontraram economia de 24,4 por cento do custo para execução. Entretanto, em um estudo realizado por Santos (2015), constatou que o custo construtivo dos pilares, da edificação de 13 pavimentos, realizada em lajes nervuradas aumentou, quando comparado ao sistema convencional, devido à ausência das vigas internas, que trouxe instabilidade ao edifício.
Quanto à variação da resistência do concreto em edificações. Silva (2011) constatou que o aumento do fck trouxe redução ao custo da execução dos pilares, entretanto o custo para execução das lajes e vigas aumentaram. No mesmo trabalho, diz ainda que o aumento do fck nos pilares, reduziram as seções dos elementos, proporcionando maior área útil dentro da edificação. Fator que traria possível ganho financeiro no ato da venda sobre a área construída.
Lanini (2016), em suas análises de estrutura de 3 a 21 pavimentos (planta com relação geométrica 1:4, variando o fck), verificou que em um comparativo no consumo de insumos resultante do uso de fck maiores, houve redução no consumo de aço nas lajes e vigas, de 2,5 e 6,2 por cento, respectivamente, e resultados expressivos nos pilares, de 19,8 por cento em média. Contudo, no estudo de Santos (2015), verificou-se um amento no custo dos pilares quando utilizado a ao sistema de lajes.
Em um artigo publicado pela editora PINI em 2006, foi explanado pelo projetista de estruturas Francisco Graziano, “que em uma situação de um pilar de 40 x 40 cm, uma mudança de fck de 25Mpa para 35Mpa pode gerar uma redução de armaduras de até 45 por cento sem qualquer alteração de seção”. Neste mesmo artigo também foi explanado que os pilares são os elementos mais beneficiados pela variação do fck, e que os demais, lajes e vigas não apresentaram economia
significativa, salvo quando realizados por protensão. Constatou-se, também, “que a diminuição das seções dos pilares resultou em ganho de área útil; e ainda aconselha as análises variando o fck para todos elementos, no caso de pilares utilizar resistências mais altas na base e menores no topo” (GRAZIANO, 2006).
No estudo de Freitas (2014), analisando concretos de 25,30,35 e 40 MPa com os de alto desempenho (acima de 50Mpa), verificou que a melhor escolha econômica foi o de 40Mpa para os pilares, seguidos pelos de 60Mpa. Quanto às vigas, o concreto com melhor relação custo-benefício foi o de 25MPa, seguido pelo de 40MPa. Logo, pode-se concluir neste estudo os concretos de até 40Mpa, tiveram melhor desempenho econômico. Embora, em suas análises, não foi levado em consideração a variação significativa das taxas de armadura, sendo que esta ficou por volta de 2 por cento das seções dimensionadas.
Bernardo e Vargas (2011) analisaram um edifício hipotético de 16 andares, com velocidade básica do vento de 45m/s, variando o fck em 25Mpa, 30Mpa, 35Mpa e 50Mpa, orçamentado no sul catarinense. Concluíram que o concreto de 50Mpa representa menores deformações, entretendo a resistência mais econômica da estrutura foi a de 30Mpa, com pequenas variações em relação às demais; sendo que o uso do concreto de 20Mpa foi de 4 por cento menor, o de 25Mpa,1 por cento menor, e que o concreto de 35Mpa teve custo próximo ao de 30Mpa.
Na mesma situação do estudo de Bernardo e Vargas (2011), Cesco (2015) também analisou em um edifício de 8,16 e 32 andares, com velocidade básica do vento a 45m/s, orçamentado em Pato Branco, estado do Paraná, variando o fck em 30, 40 e 50MPa. Em suas conclusões afirma que somente é possível visualizar a economia de custos ao analisar toda estrutura do edifício. Nas análises o fck de 40Mpa apresentou ser o mais viável para os edifícios de 8 e 16 andares; o de 32 andares obteve melhor relação de custo com o fck de 50Mpa, desde que haja alteração das seções possibilitadas pelo fck mais elevado, ou seja, não apenas reduzindo o aço.
Quanto à orçamentação, Sá (2015) obteve em suas análises, que os insumos executivos da superestrutura em concreto armado tiveram suas parcelas em que o aço representou 49 por cento, o concreto 28 por cento e as formas em madeira 23 por cento. Neste estudo foi realizada a análise de 3 a 21 pavimentos com planta de proporções de 1:3, variando o fck.
Na Universidade do Estado de Mato Grosso (UNEMAT), campus Sinop, sobre a orientação do Professor Dr. Roberto Vasconcelos Pinheiro, discentes de graduação
do curso de engenharia civil, vêm desenvolvendo estudos, com o intuito de serem correlacionados para desenvolver um catálogo de informações composto por dados provenientes da relação de insumos da superestrutura, relacionando as proporções geométricas, sistema estrutural, variações de resistências do concreto e quantidade de pavimentos de uma edificação. Este estudo é elaborado com diversas plantas arquitetônicas, pois se pretende obter uma diversificação dos dados.
O catálogo terá o intuito de instruir previamente investidores imobiliários que buscam melhor relação custo-benefício de uma edificação, em relação à construção e implantação deste.
Os estudos semelhantes a este a ao projeto em questão foram realizados por: Loss (2014), Witkowski (2014), Carvalho (2015), Hermes (2015), Moraes (2015), Nascimento (2015), Pagno (2015), Sá (2015), Farto (2016), Lanini (2016), Silva (2016), Silva e Hillesheim (2016), Alves (2017) e Pillon (2017).
6 METODOLOGIA
A metodologia desta pesquisa se desenvolverá em cinco etapas, sendo elas: Elaboração do projeto Arquitetônico de acordo com o proposto;
Definição da concepção estrutural, ações atuantes e carregamentos; Dimensionamento e verificações dos elementos estruturais;
Mapeamento de quantitativos de insumos e orçamentação;
Definição dos parâmetros técnicos-econômicos do projeto realizado.
6.1 PRIMEIRA ETAPA: PROJETO ARQUITETÔNICO
Os edifícios que serão desenvolvidos poderão ser utilizados em todas as regiões nacionais que tiverem os valores demonstrados no mapa de isopletas (ABNT NBR 6118, 1988), com velocidade básica igual ou inferior a 30m/s, e que possuam projetos arquitetônicos, semelhantes ao que será elaborado neste trabalho, ou seja, que satisfaçam a relação, em planta, de 1:1 e dimensões aproximadas de 35 metros x 35 metros.
6.2 SEGUNDA ETAPA: CONCEPÇÃO ESTRUTURAL, AÇÕES E
CARREGAMENTOS
A concepção estrutural será, inicialmente, realizada a partir do projeto arquitetônico. Serão confeccionados 32 projetos de superestrutura de edifícios, com a mesma planta arquitetônica de pavimento tipo, com 3, 5, 7, 10, 13, 15, 18 e 21 repetições e variando a resistência característica à compressão em 25MPa, 30MPa. 35MPa e 40MPa. Nesta etapa serão priorizadas a estabilidade e a economia de insumos.
A implantação e disposição dos elementos serão elaboradas, aplicando a orientação dos elementos que obtiverem maior inércia e que resultem em travamento dos pórticos planos e, posteriormente, em criação de pórticos espaciais. Para esta pesquisa a implantação dos elementos será realizada de modo que satisfaça o sistema em lajes cogumelo.
Os pilares serão incialmente dispostos nas bordas externas do pavimento e, posteriormente, no interior, de acordo com a arquitetura. Entre os pavimentos, os pilares estarão alinhados na prumada para melhor distribuição das tensões e eficiência do pórtico espacial. O alinhamento no plano terá como intuito criar linhas
que proporcionem o contraventamento da estrutura, pois estas influenciam diretamente na estabilidade do edifício. Portanto, a intenção é sugerir 6 linhas de pilares para garantir rigidez, a estrutura e dispô-las de maneira que a sua direção de maior rigidez esteja perpendicular à direção de menor rigidez.
A implantação das vigas será realizada, também, nos contornos do pavimento e do núcleo rígido, interligando os pilares; deste modo, travando a estrutura e delimitando o contorno das lajes.
As lajes utilizadas serão as lisas e/ou nervuradas e lajes maciças; poderão ser utilizadas no núcleo rígido, sendo escolhidas apenas no dimensionamento do
software, a fim de se obter a melhor viabilidade econômica.
O dimensionamento inicial dos elementos será realizado de acordo com o mínimo recomendado pela ABNT NBR 6118:2014, salvo quando, não estiverem descritas no projeto arquitetônico. Logo, posteriormente, na etapa de verificação, poderão ser redimensionados.
Quanto às ações, que inicialmente alimentaram o projeto, serão subdivididas em cargas verticais e horizontais.
As cargas verticais estão presentes na normativa NBR 6120:1980, que fornece as cargas estruturais e não estruturais. O peso característico do concreto armado será aplicado aos elementos (lajes, vigas e pilares). As cargas acidentais dos pavimentos serão compostas pelo peso do contrapiso e revestimentos, em unidade de força por metro quadrado e pelas cargas de alvenaria, que serão resultantes do peso dos blocos cerâmicos, argamassa de assentamento e reboco, em unidade força por metro linear.
As cargas horizontais, resumidas em ações dinâmicas do vento, serão obtidas pelos procedimentos de cálculo descritos na NBR 6123:2013, estes serão tomados por referência a velocidade básica do vento de 30m/s, apresentada no mapa de isopletas para o município de Sinop-MT.
Devido à natureza da localidade dos edifícios, não serão consideradas as ações excepcionais, apenas as permanentes e variáveis.
As combinações serão realizadas no estado limite último e de serviço a partir das recomendações da normativa de procedimentos de estruturas de concreto armado e da normativa de procedimentos de segurança e ações.
Os procedimentos de cálculo estarão definidos no software, de acordo com as normativas nacionais.
6.3 TERCEIRA ETAPA: ANÁLISE, DIMENSIONAMENTO E
VERIFICAÇÃO ESTRUTURAL
Os parâmetros necessários ao dimensionamento e análise foram estabelecidos e estão descritos abaixo:
Diâmetro do agregado 19 mm;
Peso específico do concreto em 25 kN/m3;
Resistência à compressão do concreto de 25 MPa, 30 MPa, 35 MPa e 40 MPa;
Resistência à tração do aço na ordem de 500 MPa a 600 MPa (Aços CA-50 e CA-60 para pilares e CA-CA-50 para vigas e lajes);
Classe de agressividade do ambiente II; Velocidade básica do vento (V0) de 30 m/s.
Cabe lembrar que, este trabalho pertence a um projeto de pesquisa que engloba outras análises e concepções de projetos, sendo necessário, portanto, padronizá-los com a finalidade de obter comparativos coerentes.
Após lançar a planta arquitetônica do pavimento tipo, desenvolver o arranjo estrutural para todos os edifícios de 3 á 21 pavimentos e alimentar os parâmetros no
software de projeto de concreto armado, será efetuado o dimensionamento dos
elementos, a partir deste será rigorosamente verificado as recomendadas pela ABNT NBR 6118:2014, que limita os deslocamentos locais e globais com base nos estados limites últimos do concreto, o controle de fissuração e deslocamentos locais e globais referentes ao estado limite de utilização, posteriormente será realizada a análise da estabilidade (global e local) e o dimensionamento das armaduras.
6.4 QUARTA ETAPA: MAPEAMENTO DOS QUANTITATIVOS E
COMPOSIÇÃO DE CUSTO DOS INSUMOS
Concluída a etapa de dimensionamento e verificação dos elementos da superestrutura (lajes, vigas e pilares) será requisitado ao software o mapeamento dos quantitativos dos insumos, sendo estes as formas, concreto e aço.
Será elaborada a composição de custos dos insumos (materiais, equipamentos e produtividade da mão-de-obra), tomando como base a tabela da SINAPI/MT, e o levantamento orçamentário do mercado no município de Sinop/MT.
6.5 QUINTA ETAPA: PARÂMETROS TÉCNICO-FINANCEIROS
Concluída a etapa de mapeamento dos quantitativos de insumos e da composição de custos, será explanado os parâmetros técnico-econômicos de cada edifício (de 3 a 21 repetições do pavimento tipo), relacionados ao emprego dos diferentes valores de resistência característica à compressão do concreto utilizado no projeto (25 a 40 MPa).
Os parâmetros técnico-financeiros obtidos serão apresentados conforme as seguintes relações:
• Espessura média do pavimento tipo; • kgaço/m3concreto ;
• m²fôrma/m3concreto;
• R$/ m²área edificação;
• R$/m3concreto executado.
Os dados serão organizados e demonstrados por meio de tabelas e gráficos gerados por softwares de planilhas eletrônicas, a fim de cientificar e catalogar as melhores relações econômicas para execução.
7 CRONOGRAMA
ATIVI-DADES
ANO 2018
Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul
Encon- tros com o orienta-dor Entrega e apresen-tação do projeto de pesquisa Elabora-ção dos Projetos Embasa-mento teórico e prático comple-mentar Instru-ções comple- mentares Redação e formata-ção do Artigo Revisão e entrega oficial do trabalho Defesa do trabalho em banca
8 REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO
ALTOQI. SOBRE O ALTOQI EBERICKV9. Disponível em:
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