UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO – UNEMAT
HENRIQUE RODRIGUES REZENDE
ANÁLISE TÉCNICA DE SUPERESTRUTURAS EM CONCRETO
ARMADO, DE 3 A 21 PAVIMENTOS, COM LAJE COGUMELO
(RELAÇÃO GEOMÉTRICA, EM PLANTA, DE 1:3).
SINOP-MT
2018/1° SEMESTRE
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO – UNEMAT
HENRIQUE RODRIGUES REZENDE
ANÁLISE TÉCNICA DE SUPERESTRUTURAS EM CONCRETO
ARMADO, DE 3 A 21 PAVIMENTOS, COM LAJE COGUMELO
(RELAÇÃO GEOMÉTRICA, EM PLANTA, DE 1:3).
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: Me.° Julio César Beltrame Benatti
Prof. Coorientador: Dr.° Roberto Vasconcelos Pinheiro.
SINOP
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - - Faixas de laje para distribuição dos esforços nos pórticos múltiplos de lajes lisas ... 14 Figura 2 - Domínios de estado-limite último de uma seção transversal...16
LISTA DE ABREVIATURAS
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicasfck – Resistência característica a compressão do concreto após 28 dias
MPa – Mega Pascal m² - Metro quadrado m³ - Metro cúbico m – Metro
mm – milímetro
NBR – Norma Regulamentadora Brasileira AS – Norma Australiana
DADOS DE IDENTIFICAÇÃO
1. Título: Análise técnica de superestruturas em concreto armado, de 3 a 21
pavimentos, com laje cogumelo (relação geométrica, em planta, de 1:3).
2. Tema: Estruturas de Concreto Armado 3. Delimitação do Tema: Engenharia de custos 4. Proponente(s): Henrique Rodrigues Rezende 5. Orientador(a): Me.° Julio César Beltrame Benatti 6. Coorientador(a): Dr.º Roberto Vasconcelos Pinheiro
7. Estabelecimento de Ensino: Universidade do Estado de Mato Grosso -
UNEMAT
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
1 INTRODUÇÃO ... 5 2 PROBLEMATIZAÇÃO ... 7 3 JUSTIFICATIVA... 8 4 OBJETIVOS ... 10 4.1 OBJETIVO GERAL ... 10 4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ... 10 5 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ... 11 5.1 NORMATIZAÇÃO ... 11 5.2 CONCRETO ARMADO ... 11 5.3 CONCEPÇÃO ESTRUTURAL ... 12 5.4 AÇÕES NA ESTRUTURA ... 135.5 ESTADOS LIMITES E COMBINAÇÕES DE AÇÕES ... 13
5.6 ANÁLISE ESTRUTURAL E ESTABILIDADE GLOBAL ... 14
5.7 DIMENSIONAMENTO DOS ELEMENTOS ESTRUTURAIS ... 15
5.8 ASPECTOS GERAIS DA ANÁLISE ESTRUTURAL TÉCNICO-ECONÔMICA 16 6 METODOLOGIA ... 20
6.1 PRIMEIRA FASE: PROJETO ARQUITETÔNICO ... 20
6.2 SEGUNDA FASE: CONCEPÇÃO DAS ESTRUTURAS, AÇÕES ATUANTES E COMBINAÇÃO DE AÇÕES ... 20
6.3. TERCEIRA FASE: ANÁLISE, DIMENSIONAMENTO E VERIFICAÇÃO ESTRUTURAL ... 21
6.4 QUARTA FASE: CORRELAÇÃO DO QUANTITATIVO DE INSUMOS ... 21
7 CRONOGRAMA ERRO! INDICADOR NÃO DEFINIDO. 8 REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO ... 24
1 INTRODUÇÃO
O homem tem como necessidade o acesso à moradia. As primeiras habitações tinham o intuito de proteger contra intempéries e predadores e eram geralmente locais criados naturalmente, como cavernas e fendas em montanhas. Posteriormente a varias evoluções, peles de animais caçados, folhas da vegetação, o empilhamento de rochas e a utilização de argila como argamassa, para permitir assentamento e correção de fissuras, deu origem às primeiras moradias (KAEFER, 2008). Com o advento das construções, Segundo Parkesian, Hamid e Drydale, surgiram dois oportunos indesejáveis que eram de difícil solução: ganhar altura e vencer vãos abertos. Como soluções, para ganho de altura, eram feitos pilares, torres e paredes em alvenaria, e para vãos de construções, vigas, vergas e arcos. No geral muitas das construções antigas e mais simples se davam por empilhar unidades de alvenaria.
Grandes construções da antiguidade se deram pelo método da tentativa e erro, e por mais que até hoje resistam, se isso se deve ao elevado uso de matéria prima e esforço demasiado da mão de obra, o que traz como parte de nossa evolução projetar da maneira mais racional possível, e com o advento do concreto armado, essa realidade se faz presente.
Estrutura de concreto armado tem como característica sua versatilidade devido à boa aderência entre esse concreto semifluido e aço, característica que faz com que, na atualidade, o concreto seja o material construtivo mais utilizado no mundo de acordo com Concreto & Construções (2009).
Dentre as diversas técnicas construtivas utilizando-se concreto armado, pode-se citar a utilização de lajes cogumelo, que são lajes sustentadas por pilares que possuem capitéis e que resultam em economia para cargas de grande intensidade, redução do pé direito e facilidade para passagem de dutos sobre face superior, e ainda mais ventilação e iluminação e liberdade para disposição de paredes divisórias, mas que, no entanto esta sujeita aos efeitos de punção nas ligações laje-pilar. (ARAUJO, 2014).
Nesse contexto o presente trabalho tem como finalidade verificar, através da analise técnica de edifícios de múltiplos pavimentos, de concreto armado, com diferentes valores de compressão característica, os parâmetros de instabilidade
necessários e quantificação necessária de insumos para alcançar todas as verificações necessárias à segurança.
2 PROBLEMATIZAÇÃO
a) Qual o valor de resistência à compressão (fck) mais adequada para
aplicação de elementos estruturais em superestruturas em edifícios de 3 a 21 pavimentos em subsistema de laje cogumelo e pilar para relação geométrica com planta de 1:3?
b) Qual o valor para resistência característica global tecnicamente mais adequada para a relação geométrica em planta de 1:3 (6mx18m)?
c) Quais os parâmetros técnicos e quantitativos (Kgaço/m³concreto; M²fôrma/
M³concreto;) considerando superestrutura de 3 a 21 pavimentos em
subsistema de laje cogumelo, utilizando diferentes valores de resistência característica (fck)?
3 JUSTIFICATIVA
De acordo com Acioly e Davidson (1998), uma construção de alta densidade populacional, como a verticalização, promove um eficiente uso da terra, uma maior acessibilidade dos recursos urbanos, e bom controle social. No entanto sobrecarrega as infraestruturas, devido à grande solicitação que construções verticalizadas exigem tanto do solo quanto da superestrutura, sendo, portanto, necessário o estudo técnico de estruturas de múltiplos pavimentos.
Não só por questões urbanísticas, mas por necessidade de mercado imobiliário, que cresceu 74,25% nos últimos 20 anos (AMORIM, 2014), justifica-se o emprego de superestruturas de múltiplos pavimentos, a fim de potencializar o uso, aumentando a quantidade de imóveis em um mesmo local e ainda fomentando a liberdade arquitetônica individual, visto que estruturas feitas com laje cogumelo permitem uma maior versatilidade de plantas.
Nesse contexto e buscando se adequar às demandas urbanísticas é que se faz necessário o estudo de superestruturas de múltiplos pavimentos. Sabe-se que ao elevar o fck do concreto, possibilita-se a construção de estruturas mais delgadas,
e, se aliado a um estudo prévio do custo beneficio desse fck, pode-se verificar uma
possível economia.
Embora não seja o mais convencional, o sistema com laje cogumelo apresenta uma série de vantagens interessante para o mercado da construção civil podendo-se enfatizar a sua racionalidade construtiva, que traduz em boa economia. A ausência de vigas resulta em menos materiais e mão-de-obra, no que diz respeito à produção e confecção de formas, subtraindo todos os serviços relacionados como armação, lançamento, adensamento e desforma do concreto para vigas (FELICIANO, 2011). Todavia, é necessário se atentar aos cuidados quanto à sua implantação, além dos desafios usuais do cálculo estrutural, em razão de elevadas tensões de puncionamento na interface pilar-viga e da ruptura tipicamente do tipo frágil (FELICIANO, 2011).
Lajes lisas são lajes apoiadas diretamente sobre os pilares sem a presença de capitéis, de acordo com as solicitações tangenciais de punção na ligação laje-pilar, podem-se acrescentar capitéis a fim de enrijecer e aumentar absorção de momentos para o pilar e suportam as tensões de punção, os capitéis tem como formato a forma
tronco-cônica, podendo ser projetados de forma isolada ou engrossamento da laje na região de apoio (ARAÚJO, 2014).
A idealização do uso de lajes lisas também se adequa para concepção quando diz respeito à produtividade em obra, garantem menor uso de fôrmas devido à ausência de vigas, e por esse mesmo fator melhor disposição e facilidade para instalações elétrica, hidráulicas e de ar condicionado, além de propiciar relatividade ao layout do imóvel, no entanto apresenta a desvantagem de possível ruptura por punção na ligação laje-pilar causando ruina parcial ou total, devido ao colapso progressivo (CEBALLOS, 2017).
Lajes lisas podem em boa parte garantir mais andares para uma determinada altura quando comparado com os sistemas de lajes mais usuais como maciças ou nervuradas, além de auxiliar em exigências arquitetônicas, por adequar menor pé-direito permitindo uma economia de até 30 cm por andar, o que para grandes verticalizações implica em maior produção para o setor imobiliário (FERREIRA 2010).
O fator determinante para concepção de uma laje e sua definição estrutural se dá devido ao preço de mão de obra, em países com mão de obra barata como Brasil justifica-se o uso de lajes maciças ou nervuradas como mais utilizadas, o que difere de países como de situação trabalhista adversa, que devido este fator o uso preponderante é lajes lisas, apoiadas diretamente sobre os pilares, devido a execução (FERREIRA, 2010).
Por fim, dentre essas necessidades faz-se necessário avaliar e determinas os parâmetros de dimensionamento estrutural para edifícios de múltiplos pavimentos, utilizando lajes cogumelo para diferentes valores de resistência do concreto à compressão (fck).
4 OBJETIVOS
4.1 OBJETIVO GERAL
O objetivo geral da pesquisa é determinar o comportamento da estrutura de acordo com a variação do número de pavimentos, subsistema de laje cogumelo, com a variação do valor de resistência de compressão característico do concreto (fck).
4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Conceber uma planta para pavimento tipo, com relação 1:3, e definir pontos de locação de pilares;
Projetar estruturas de edifícios de 3, 5, 7, 10, 13. 15. 18 e 21 pavimentos, utilizando a planta tipo, com distintos valores de resistência à compressão (25, 30, 35 e 40 Mpa);
Quantificar os insumos (concreto, aço e fôrma) de lajes nervuradas vigas e pilares, para cada estrutura;
Definir parâmetros técnicos: espessura do pavimento tipo, Kgaço/m³concreto e M²fôrma/m³concreto;
5 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Com o intuito de ter uma produção técnica satisfatória quanto ao projeto estrutural que atenda solicitações de segurança, durabilidade e durabilidade, visto que o profissional projetista é responsável por eventuais falhas de projeto dentro um período de 50 anos, é vital as abordagens a respeito dos materiais e parâmetros técnicos no tangente à estrutura, como o comportamento geral como um todo.
5.1 NORMATIZAÇÃO
Para as considerações estruturais serão respeitados as seguintes normativas listadas a seguir:
ABNT NBR 6118:2014 – Projeto de Estruturas de Concreto – Procedimento;
ABNT NBR 6120:2000 – Cargas para o cálculo de estruturas de edificações;
ABNT NBR 6123:2013 – Forças devidas ao vento em edificações; ABNT NBR 7480:2007 – Barras e fios de aço destinados a armaduras
para concreto armado;
ABNT NBR 8681:2003 – Ações e segurança nas estruturas – Procedimento;
ABNT NBR 14931:2004 – Execução de Estruturas de Concreto – Procedimento
ABNT NBR 8953:2015 – Concreto para fins estruturais – classificação pela massa especifica, por grupos de resistência e consistência;
5.2 CONCRETO ARMADO
O Concreto armado é um composto de concreto e aço. As barras de aço inseridas no interior do concreto aumentam a resistência à tração da estrutura, visto que o concreto tem somente 10% de sua resistência à compressão auxiliando na contribuição à tração, além do aço poder contribuir também na compressão em caso de espaços limitados (ARAUJO 2014).
Essa combinação de materiais só é possível devido à boa aderência, segundo França (2004) a aderência é a tensão de cisalhamento no concreto
circunjacente e a resistência ao deslizamento entre eles permitindo que trabalhem em conjunto, além dessa compatibilidade física, o aço e o concreto possuem módulos de elasticidade próximos e deformações similares para variações térmicas (ABCP, 2002). A compatibilidade química também é de grande relevância, pois o concreto impede que o meio alcalino corroa o aço (ABCP, 2002).
Por fim, avaliada a necessidade e união desses materiais, que juntos são altamente resistentes, juntamente com o efeito de boa aderência, dá razão para a utilização do concreto armado, material essencial para este projeto de pesquisa.
5.3 CONCEPÇÃO ESTRUTURAL
Durante a concepção é que ocorre a fase de definição e posicionamento dos elementos estruturais, pré-dispostos de acordo com as limitações do projeto arquitetônico, para que haja compatibilização das estruturas e arquitetura. A disposição dos elementos estruturais deve ocorrer de forma a garantir rigidez suficiente para atender as qualidades de segurança e utilização (ABNT NBR 6118, 2014).
De acordo com Araújo (2014), o pré-dimensionamento tem como princípio correlações com os vão de lajes, vigas e altura do edifício, e com a definição de linha de pilares, a partir de onde se dá o inicio dos cálculos, seguido das devidas verificações dos estados limites últimos e de serviço, assim como da estabilidade global, e alterando-se tais dimensões no decorrer do dimensionamento, caso seja necessário.
Outro fator dentro da tomada de decisão do projetista que pode auxiliar na produtividade da obra é a padronização se possível dos elementos estruturais, de forma que colabore para o aproveitamento de formas, mecanização da mão de obra e diminuição da falha de execução e colaboração à produção (ARAÚJO, 2014).
E ainda, importante ponto para a concepção de uma estrutura é avaliação da rigidez da estrutura de forma viável. O progressivo uso de verticalização de edifícios juntamente com a ousadia da arquitetura fez o estudo da estabilidade global, parâmetro influenciado por ações de vento, efeito de abalos sísmicos e a interação solo-estrutura, ser imprescindível, de forma que uma concepção de seções de elementos estruturais que contribuam para garantir suficiente rigidez, que consiga lidar com todas essas ações (ANDRADE NETO, 2013).
5.4 AÇÕES NA ESTRUTURA
De acordo com o transcrito nas resoluções da NBR 8681 (ABNT, 2003), as ações realizam esforços e deformações nas estruturas e são subdivididas em permanente, variáveis e excepcionais.
A NBR 6120 (ABNT, 2000) dita os valores adequados para as cargas de projeto estruturais. Com conhecimento dessa norma pode-se determinar ações permanentes diretas, como o peso próprio da edificação, mais os não estruturais de permanência. Para as ações permanentes indiretas são constituídas pelos efeitos de retração e fluência do concreto, deslocamentos de apoio, imperfeições geométricas e protensão (NBR ABNT 6118, 2014).
Além das ações permanentes, a NBR 6120 (ABNT, 2000) também define as ações variáveis verticais, de acordo com a concepção de uso de cada ambiente.
Para as ações variáveis indiretas horizontais define-se, de acordo com a NBR 6123 (ABNT, 2013), sua relação com a força dinâmica do vento determinada de acordo com as verificações de cálculo, a partir da definição da velocidade básica do vento.
5.5 ESTADOS LIMITES E COMBINAÇÕES DE AÇÕES
Assegurar condições seguras para uma edificação é uma das principais metas para responsáveis por projetos estruturais, pois propiciando tais condições evitam-se prejuízos em termos de custos ou até mesmo fatalidades.
Os parâmetros de segurança são definidos de acordo com ABNT NBR 8681:2003, determinados o Estado Limite Último (ELU), referente a ruína da estrutura, e o Estado Limite de Serviço (ELS), estado que limita sua utilização, e definindo a resistência e capacidade solicitante.
De acordo com Araújo (2014), o ELS define-se por deformações excessivas, vibrações e aberturas de fissuras, os estados limites últimos a serem verificados no que diz respeito à segurança são:
Deformação plástica em excesso
Rigidez que comprometa o equilíbrio da estrutura
Efeito de segunda ordem gerado por nós move que prejudiquem a instabilidade
Solicitação por ações dinâmicas
Estrutura de comportamento hipoestática
A ABNT NBR 6118 (2014) determina que o ELS em suas combinações para resistências de calculo decorrem de ações em combinações em tempos distintos em quase permanente, frequentes e raras.
A ABNT NBR 6118 (2014) defini a distribuição de momentos para lajes lisas, quando em sua concepção tem sua linha de pilar bem definida e com vãos padronizados, pode-se calcular os esforços considerando pórticos múltiplos.
De acordo com a norma cada pórtico deve levar em conta uma distribuição de momentos segundo as faixas indicadas na figura 1:
45% dos momentos positivos para as duas faixas internas 27,5% dos momentos para faixa externa
25% dos momentos negativos para faixas internas
37,5% dos momentos negativos para cada uma das faixas externas
Figura 1 - Faixas de laje para distribuição dos esforços nos pórticos múltiplos de lajes lisas Fonte: ABNT NBR 6118 (2014)
5.6 ANÁLISE ESTRUTURAL E ESTABILIDADE GLOBAL
As estruturas responsáveis pela estabilidade global podem se dividir em subestrutura de contraventamento, responsável por absorver em sua maior parte os
esforços horizontais e verticais e subestrutura contraventada, responsável exclusivamente por esforços verticais.
Durante a concepção projetiva da subestrutura responsável por resistir as forças horizontais, deve-se incluir os resultados em cálculos das imperfeições geométricas globais do edifício no estado limite ultimo, e desconsiderado caso a ação do vento for inferior a 30% da ação do desaprumo respeitando somente as considerações mínimas perante a norma.
Uma estrutura é considerada indeslocável quando seus nós sofrem deslocamento pequenos e não apresenta esforços de globais de segunda ordem significativos. Os efeitos locais são considerados de tramo à tramo. Desta forma, atinge-se boa simplificação no dimensionamento estrutural (ARAÚJO 2014).
De acordo com a normativa NBR 6118 (ABNT, 2014), os parâmetros para definir a estabilidade estrutural são “α” e “γz”. O primeiro parâmetro avalia a instabilidade com uso da carga vertical, altura do edifício e seus valores de rigidez., Limita-se a avaliar os efeitos globais de segunda ordem por volta de 10% dos efeitos de primeira ordem., Assim, quanto maiores as cargas verticais, maiores serão a rigidez para as subestruturas de contraventamento necessária para atingir estabilidade (ARAÚJO 2014). Os valores limites de “α” são ditados de acordo com a estrutura a contraventar, pilares-parede e pórtico, exclusivamente pilares-parede, ou ainda exclusivamente pórtico.
De acordo com NBR 6118 (ABNT, 2014), o segundo parâmetro “γz”, importante para avaliação dos esforços globais de segunda ordem, já leva em conta as forças horizontais, e é adequado para estruturas reticuladas de no mínimo quatro pavimentos.
Para o “γz”, as rotações incrementadas nos nós dos pórticos de contraventamento tem uma resposta na definição quanto à estrutura deslocável. Define-se que, para reduzir as rotações excessivas, se faz necessário o confinamento dos nós do pórtico e cuidado com as ancoragens, no caso de lajes lisas, demasiadamente deslocáveis o incremento de capitéis pode colaborar com a rigidez e contribuindo para que a estrutura trabalhe em segurança.
5.7 DIMENSIONAMENTO DOS ELEMENTOS ESTRUTURAIS
Na fase de dimensionamento, tem-se que considerar as devidas combinações de forma a quantificar as solicitações da estrutura, com segurança e
sem deformações que prejudiquem seu bom uso. Como exige a NBR 6118 (ABNT, 2014), as solicitações não devem superar as resistências.
A figura 1 representa os domínios de ELU de uma seção transversal de um elemento estrutural. De acordo com a NBR 6118 (ABNT, 2014), é no enquadramento desses é que serão definidos em quais esforços normais preponderantes nas estruturas bem como a forma de ruptura e definição de sua deformação, e cabe à fase de dimensionamento ditar em qual o domínio o elemento estrutural estará sujeito.
5.8 ASPECTOS GERAIS DA ANÁLISE ESTRUTURAL
TÉCNICO-ECONÔMICA
De acordo com essa linha de pesquisa de optimização de custo de elemento estruturais, Kanagasundaram e Karihaloo (1991) obtiveram através de técnicas de programação não linear com o auxilio do FORTRAN 77, com a meta de reduzir os custos com aço, concreto e formas de madeira para vigas bi apoiadas, com múltiplos apoios e pilares de acordo com as indicações da norma AS3600 (Australian Standard 1988), que por fim concluíram que as formas de madeira foi o insumo que mais contribuiu para o custo total.
Referente à linha de pesquisa na análise técnico-econômica, Albuquerque e Pinheiro (2002) realizaram uma pesquisa, para um edifício de 20 pavimentos, que colocava em comparação lajes maciças, lajes nervura com caixotes, lajes nervuradas com material cerâmico, lajes lisas com caixotes, lajes lisas com tijolos e lajes protendidas. Os autores concluíram que o sistema com lajes maciças apresentou maior custo e todas as comparações de viabilidade foram feitas tomando esse sistema mais inviável como parâmetros, definindo o uso desse sistema mais restrito, sistema com laje
Figura 2- Domínios de estado-limite último de uma seção transversal Fonte: NBR 6118 (ABNT, 2014)
nervurada utilizando caixotes é o mais econômico, apresentando uma redução de custo de 15,1% em relação a lajes maciças, as estruturas com lajes nervuradas utilizando material cerâmico apresentou uma redução de 9,2%, estruturas com lajes lisas com caixotes teve 7,8% de economia, seguido de 2,5% de economia em comparação com para lisas com tijolos e por ultimo o sistema com lajes protendidas representa 1,7% em economia, no entanto de forma inversa a essa comparação de custo, o sistema com protensão é o melhor para flexibilidade do layout.
Para a pesquisa estrutural de concreto armado técnico-econômica de Spohr (2008), verificaram-se edificações com 10 pavimentos, comparando-se dois tipos de lajes: lajes maciças e lajes lisas nervuradas. Averiguou-se que o sistema de lajes nervuradas apresentou uma economia de 18,1% em comparação com as lajes maciças.
Em seus estudos, Faria (2010) constatou, em uma analise comparativa entre lajes nervuradas e lisas, que as lajes nervuradas têm redução do volume de concreto quando comparado com outros resultados, e economia de formas.
Silva (2010) analisou estruturas de lajes maciças e nervuradas aplicados para vãos não padronizados, resultando uma melhor economia para vencer grandes vãos as lajes nervuradas, e maciças para vãos menores até 6 metros.
Silva (2011), dentre suas pesquisas analíticas de edifícios de 5,10,15 e 20 pavimentos com distintos valores de resistência a compressão característico do concreto, verificou que com o aumento da resistência do concreto, aumentou-se o custo de lajes e sua espessura, o que diferiu inversamente para os pilares, que tiveram suas seções reduzidas e consequentemente seu custo.
Costa (2012) analisou estruturas de concreto armado para diferentes vãos para um mesmo projeto arquitetônico, onde em seus resultados concluiu-se que estruturas de menores vãos obtinha uma economia de 12% em relação a maiores vãos.
Brandalise e Wessling (2015) fizeram analise comparativa de custo de lajes maciças e lajes de vigotas pré-fabricadas treliçadas em edificações com até quatro pavimentos Os autores verificaram que a laje maciça tem um custo e tempo de execução maior, levando em conta a mão de obra e os insumos. Constatou-se que a laje maciça tem um custo 25,6% maior que a laje pré-fabricada de treliça.
Carvalho e Pinto (2015) colocaram em análise edifícios de 3, 5, 7 e 9 pavimentos, variação de resistência à compressão do concreto com lajes nervuradas, na razão geométrica de 1:2, e concluíram que edifícios de 3 a 5
pavimentos resultavam melhor desempenho técnico-financeiro com fck de 30 Mpa. Para edifícios de 7 a 9 pavimentos, o melhor valor para fck foi de 35 Mpa.
Coan e Hillesheim (2015) em suas analises, avaliaram edifícios de 3, 5 , 7 e 9 pavimentos, alterando a resistência característica à compressão do concreto com lajes nervuradas na proporção de 1:1, concluindo que, em estruturas com maior fck houve menor consumo de aço e para fck maiores consumo.
Moraes e Hillesheim (2015), através da análise estrutural de edifícios de 3, 5, 7 e 9 pavimentos na razão geométrica de 1:1, variando o fck, atingiram uma economia de 28,89% nos pilares com a elevação do fck e uma economia global de 5,14% entre as demais variações.
Sá (2015) em sua análise, a principal economia foi nos elementos verticais (pilares), e verificou que quanto maior o fck maior foi à economia de aço, que chegou a
uma economia média de 29,53%, já para elementos sujeitos a flexão o valores variam de 2,40% a 3,72% de economia de aço.
Lanini (2016) em seus estudos na área estrutural verificou para diferentes valores de compressão característica do concreto, houve diminuição no uso do aço em lajes e vigas em torno de 2,5% a 6,2% para relação geométrica de 1:4.
Marchiori, Rohden e Godoy (2017) realizaram um estudo comparativo entre o sistema Bubbledeck, sistema construtivo que usa esféricas de plástico como material de enchimento em lajes para redução do peso próprio da estrutura e melhorar no custo dispensa o uso de vigas, similarmente às lajes lisas e cogumelo, e sistema estrutural com laje nervurada, com diferentes valores de fck, para isso foi adotado
diferentes modelos construtivos, o modelo I com concreto de 25 MPa e vão entre eixos de 7,5 metros com laje nervurada de 32,5 centímetros de altura, modelo 2 com estrutura de 50 MPa de fck e vão entre eixos de 7,5 metros com laje nervurada de 25
centímetros de altura, modelo 3 é composto com estrutura de 25 MPa e vão entre eixos de 15 metros com laje nervurada de 40 centímetros de altura, modelo 4 composto com uma estrutura de 50 MPa com vão entre pilares de 15 metros e laje nervurada de 32,5 centímetros de altura, modelo 5 constituído de concreto de 25 MPa de fck e vão de 7,5 metros e laje Bubbledeck de 23 centímetros de altura,
modelo 6 com fck de 50 MPa com vão de 7,5 metros com laje Bubbledeck de 23
centímetros de altura, modelo 7 composto de uma estrutura com concreto de fck de
25 MPa com vão de 15 metros e laje Bubbledeck de 39 centímetros. Em relação ao comparativo, os autores concluíram que para o primeiro modelo o valor da laje
constitui cerva de 75% do custo total, o modelo 2 apresentou um custo 8% maior ao modelo 1 que se deu devido ao custo unitário do concreto C50 apesar de apresentar um menor consumo de aço, o modelo 3 o custo das lajes representam 80% do custo, o fator mais preponderante quanto aos insumos é o aço que representa 74% do custo da laje, com custo do concreto equivalente ao custo das formas, o modelo 4 apresentou um custo superior ao modelo 3, cerca de 14% mais elevado, também atribuído ao custo unitário do concreto C50, para o restante dos modelos os autores destacam que não tiveram acesso a reposta dos representante quanto o custo das esferas Bubbledeck, o modelo 5 o custo mais representativo foi a laje, para o modelo 6, chegou a apresentar um custo 16% superior ao 5, para o modelo 7 as lajes apresentaram 72% do custo, onde o insumo mais oneroso foi o aço com valores de 66% do valor total seguido do concreto representando 25%, e por fim o modelo 8 onde o concreto C50, assim como nas lajes nervuradas, elevou o custo da obra definindo o modelo 8 como 24% mais caro que o modelo 7, com custo do concreto 72,9% maior que o concreto C25.
Acadêmicos da UNEMAT, Campus de Sinop, têm realizado estudos de pesquisa e análise de consumo de materiais e de custo de edificações em concreto armado, além do desenvolvimento técnico, sendo eles Lanini (2016) e Sá (2015). Outros estudos similares são Loss (2014), Pagno (2015), Witkowski (2014), Boechat (2015), Nascimento (2015), Hermes (2015), Moraes (2015), Carvalho (2015), Silva (2016).
6 METODOLOGIA
Tratará a respeito dos meios necessários para desenvolvê-lo e conclusão da pesquisa.
Os materiais e insumos totais serão obtidos através de software Eberick V10 para projetos estruturais, bem como a analítica de estruturas globais e locais, o dimensionamento e verificação das peças estruturais, e ao fim tabelas e gráficos por meio de planilhas eletrônicas.
A pesquisa será fundamentada em quatro fases, com a primeira a projeção das dimensões arquitetônicas de projeto, a segunda idealização da concepção estrutural, suas ações atuantes combinação. Na terceira fase se dará o dimensionamento e verificação de acordo com uma boa segurança e por fim, à ultima fase, correlação dos quantitativos de insumos.
6.1 PRIMEIRA FASE: PROJETO ARQUITETÔNICO
Os estruturais avaliados nesse projeto terão como base um projeto arquitetônico com correlação geométrica de 1:3, com dimensões de 6 metros de largura por 18 metros de comprimento, com altura de pé direito entre pavimentos de 3 metros, com um ganho de uma média de 30 centímetros por andar. Entre os edifícios 3 a 21 pavimentos será adotado um mesmo arquitetônico diferenciando somente na quantidade de pavimentos em si.
6.2 SEGUNDA FASE: CONCEPÇÃO DAS ESTRUTURAS, AÇÕES ATUANTES E COMBINAÇÃO DE AÇÕES
A disposição dos elementos estruturais deve obedecer ao projeto arquitetônico de forma que a dimensão dos elementos estruturais, lajes, vigas e pilares se limitem por isso, e atender as solicitações das ações, de forma a garantir a estabilidade do edifício.
Os elementos estruturais serão inseridos de forma que se alcancem os melhores custos e benefícios em relação à quantidade de insumos e sua estabilidade para cada pavimento realizado, para isso será lançado no software pórticos espaciais planos, com duas linhas de pilares na menor dimensão e a análise dessa contribuição para rigidez a fim de obter e satisfazer todos os parâmetros de segurança descritos pela NBR 6118 (ABNT, 2014).
Para determinar as ações às quais estarão sujeitas, provenientes da carga permanente e variável será seguido as recomendações da NBR: 6120 (ABNT, 2000) obtendo os pesos específicos dos materiais e assim como situações de sobrecarga.
As ações horizontais de vento estarão de acordo com a NBR 6123 (ABNT, 2013), adotando a velocidade básica do vento de 30m/s.
E para definição da combinação dessas ações, conforme ABNT 8681:2004, será feito para o ELU e para o ELS.
6.3. TERCEIRA FASE: ANÁLISE, DIMENSIONAMENTO E VERIFICAÇÃO ESTRUTURAL
Para uma homogeneização dos dados para efeitos de comparação com outras pesquisas já elaboradas com projetos similares serão fixados alguns parâmetros para fins de padronização compreensível.
E ao fim dos lançamentos do projeto arquitetônico e seu arranjo estrutural, e a inserção dos parâmetros fixados, dos edifícios de 3 a 21 pavimentos será realizado a o dimensionamento e a verificação quanto a deslocabilidade da estrutura de acordo com o que julga correto perante NBR 6118(ABNT, 2014), com base nos ELU e os ELS, e a aferição da estabilidade global e local, afim do bom dimensionamento da armadura e seções.
Dentre os parâmetros definidos se dispõe da seguinte forma: Diâmetro do agregado: 19 mm;
Peso especifico do concreto: 25 kN/m³;
Resistencia à compressão do concreto de 25 MPa, 30 MPa, 35 MPa e 40 MPa;
Resistência à tração do aço de 500 MPa a 600 MPa (Aços CA-50 e CA-60 para pilares e CA-50 para vigas e lajes);
Classe de agressividade ambiente II;
Velocidade básica do vento (V0) de 30 m/s;
6.4 QUARTA FASE: CORRELAÇÃO DO QUANTITATIVO DE INSUMOS
Determinada todas as fases de dimensionamento e verificação de uma estrutura segura, como ferramenta software Eberick V10 para projeto estrutural, por
meio dessa ferramenta serão obtidos os quantitativos dos insumos dos elementos da superestrutura, caracterizando por concreto, forma e aço.
Por fim, com os quantitativos prontos serão feitas as relações técnicas equiparando os insumos para cada pavimentos e sua variação para cada resistência característica à compressão do concreto. Os parâmetros técnicos listados ficam como:
Espessura média do pavimento tipo; Kgaço/m³concreto;
M²fôrma/m³concreto;
Com as informações obtidas, os resultados serão apresentados por meio de planilhas eletrônicas e gráficos por software como ferramentas de produtividade, buscando melhor compreensão e organização dos resultados comparativos.
ATIVIDADES
JUL AGO SET OUT NOV DEZ
Revisão
Bibliográfica
Encontros com
orientador, e
coorientador
Treinamento
para uso do
software de
cálculo
estrutural
Primeira fase
Segunda fase
Terceira fase
Quarta fase
Revisão
bibliográfica
complementar
Redação da
monografia
Revisão e
entrega oficial
do trabalho
Apresentação
do trabalho em
banca
7 REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118 – Projeto de
estruturas de concreto – Procedimento. Rio de Janeiro, maio 2014.
______. NBR 14931. Execução de estruturas de concreto – Procedimento. Rio de Janeiro, maio 2004.
______. NBR 6120 – Cargas para o cálculo de estruturas de edificações. Rio de Janeiro, nov. 2000.
______. NBR 6123 – Forças devidas ao vento em edificações. Rio de Janeiro, jun. 2004.
______. NBR 7480 – Barras e fios de aço destinados a armaduras para concreto
armado. Rio de janeiro, fev. 2008.
______. NBR 8681 – Ações e segurança nas estruturas – Procedimento. Rio de Janeiro, mar. 2004.
______. NBR 8953 – Concreto para fins estruturais – classificação pela massa
específica, por grupos de resistência e consistência. Rio de Janeiro, mar. 2015.
.
CONCRETO & CONSTRUÇÕES. São Paulo - Sp: Ibracon, v. 1, n. 53, 01 jan. 2009.
Trimestral. Disponível em: . Acesso em: 08 maio 2018.
ACIOLY, Claudio; DAVIDSON, Forbes. Densidade Urbana: Um instrumento de planejamento e gestão urbana. Rio de Janeiro: Mauad, 1998. 104 p.
ALBUQUERQUE, Augusto Teixeira de; PINHEIRO, Libânio Miranda. VIABILIDADE
ECONÔMICA DE ALTERNATIVAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO PARA EDIFÍCIOS.11. ed. São Carlos-sp: Endoset, 2009. 19 p. (ISSN 1809-5860).
Disponível em: . Acesso em: 25 maio 2018.
ALBUQUERQUE, Augusto Teixeira de; PINHEIRO, Libânio Miranda. VIABILIDADE
ECONÔMICA DE ALTERNATIVAS ESTRUTURAIS DE CONCRETO ARMADO PARA EDIFÍCIOS.19. ed. São Paulo: Endoset, 2002. 19 p. (ISSN 1809-5860).
Disponível em: . Acesso em: 24 maio 2018.
ALLGAYER, Maurício Oscar. Laje zero em edificações de múltiplos pavimentos:
comparação com o sistema construtivo tradicional. 2010. 84 f. TCC (Graduação)
- Curso de Engenharia Civil, Departamento de Engenharia Civil, Unemat, Porto Alegre-rs, 2010. Disponível em: . Acesso em: 01 jun. 2018.
AMORIM, Kelly. Construção civil. 2014. Disponível em: . Acesso em: 19 abr. 2018. ANDRADE NETO, Ivo Carrijo. CONTRIBUIÇÕES À ANÁLISE DA ESTABILIDADE
GLOBAL EM EDIFÍCIOS DE CONCRETO ARMADO COM REDUÇÃO BRUSCA DE RIGIDEZ ENTRE PAVIMENTOS. 2013. 134 f. Dissertação (Mestrado) - Curso de
Engenharia Civil, Departamento e Engenharia Civil e Ambiental, Universidade de Brasília, Brasília, 2013. Disponível em: . Acesso em: 22 maio 2018.
ARAUJO, José Milton de. Curso de Concreto Armado. 4. ed. Rio Grande, Rs: Dunas, 2014. 323 p.
ARAUJO, José Milton de. Projeto Estrutural de Edifícios de Concreto
Armado. Rio Grande, Rs: Dunas, 2014. 306 p.
BASTOS, Prof. Dr. Paulo SÉrgio dos Santos. FUNDAMENTOS DO CONCRETO
ARMADO. 2006. Disponível em: . Acesso em: 01 maio 2018.
BELTRÃO, Leandro Mattos. Pré-lajes em edifícios multipavimentos : estudo
comparativo com o método construtivo convencional. 2010. 71 f. TCC
(Graduação) - Curso de Engenharia Civil, Departamento de Engenharia Civil, Universidade de Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre-rs, 2010. Disponível em: . Acesso em: 20 maio 2018.
BRANDALISE, G. M.; WESSLLING, L. I.. . Estudo comparativo de custo entre laje
maciça simples e laje de vigotas pré-fabricadas treliçadas em edifícios de até quatro pavimentos no município de Pato Brando, Paraná, Brasil. 2015. 103 f.
TCC (Graduação) - Curso de Engenharia Civil, Departamento Acadêmico de
Construção Civil, Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2015. CARVALHO, C. G.; PINTO, T. P.. Análise técnico-econômica na superestrutura
de edifícios de múltiplos pavimentos em concreto armado com diferentes valores de resistência à compressão executados com laje nervurada. 2015. 10
f. TCC (Graduação) - Curso de Engenharia Civil, Faculdade de Ciências Exatas e Tecnológicas, Universidade do Estado de Mato Grosso, Sinop, 2015.
CARVALHO, Roberto Chust de; FIGUEIREDO FILHO, Jasson Rodrigues de. Calculo e Detalhamento de Estruturas Usuais de Concreto
Armado: Segundo a NBR 6118:2014. 4. ed. São Carlos: Edufscar, 2014. Disponível
em: . Acesso em: 06 maio 2018.
CEBALLOS, Manuel Alejandro. ANÁLISE EXPERIMENTAL À PUNÇÃO EM LAJES
TIPO BUBBLEDECK COM ARMADURA DE CISALHAMENTO. 2017. 104 f.
Dissertação (Mestrado) - Curso de Engenharia Civil, Departamento e Engenharia Civil e Ambiental, Universidade de Brasília, Brasília-df, 2017. Disponível em: . Acesso em: 24 maio 2018.
COAN, W.; HILLESSHEIM, M. J.. Análise técnico-econômica na superestrutura
de edifícios de múltiplos pavimentos (três, cinco, sete e nove) em concreto armado e laje nervurada com moldes retangulares e com diferentes valores de resistência à compressão. 2015. 9 f. TCC (Graduação) - Curso de Engenharia
Civil, Faculdade de Ciências Exatas e Tecnológicas, Universidade do Estado de Mato Grosso, Sinop, 2015.
COSTA, L.. Estudo comparativo entre duas concepções estruturais de um
mesmo edifício. 2012. 62 f. TCC (Graduação) - Curso de Engenharia Civil, Centro
de Ciências Tecnológicas, Universidade de Santa Catarina, Joinville, 2012.. FARIA, Marcel Poeta. Estruturas para edifícios em concreto armado : análise
comparativa de soluções com lajes convencionais, lisas e nervuradas. 2010. 98
Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre-rs, 2010. Disponível em: . Acesso em: 25 maio 2018.
FELICIANO, Fábio Matias Honório. Punção em lajes lisas de concreto armado
com pilares de borda e excentricidade externa. 2011. 149 f. Dissertação
(Mestrado) - Curso de Engenharia Civil, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, Universidade de Brasília, Brasília - Df, 2011. Cap. 6. Disponível em: . Acesso em: 12 maio 2018.
FERREIRA, Maurício de Pina. PUNÇÃO EM LAJES LISAS DE CONCRETO
ARMADO COM ARMADURAS DE CISALHAMENTO E MOMENTOS
DESBALENCEADOS. 2010. 275 f. Tese (Doutorado) - Curso de Engenharia Civil,
Departamento e Engenharia Civil e Ambiental, Universidade de Brasília, Brasília-df, 2010. Cap. 7. Disponível em: . Acesso em: 21 maio 2018.
FRANÇA, Henriquevalério. Aderência Aço-Concreto: Uma análise do
comportamento do concreto fabricado com resíduos de borracha. 2004. 144 f. Dissertação (Mestrado) - Curso de Engenharia Civil, Departamento de Engenharia Civil, Unesp, Ilha Solteira, 2004. Disponível em: . Acesso em: 01 maio 2018. KAEFER, Doutor Luís Fernando. Concreto. 2008. Disponível em: . Acesso em: 15 abr. 2018.
MARCHIORI, Emili Munari; ROHDEN, Abrahão Bernado; GODOY, Luis Gabriel Graupner de. Análise comparativa entre o sistema de laje Bubbledeck e laje nervurada empregando concreto de diferentes resistências. In: CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO, 59., 2017, Bento Gonçalves - Rs. Anais... . Bento Gonçalves - Rs: Ibracon, 2017. v. 1, p. 1 - 16. Disponível em:
MORAES, E. F. S.; HILLESSHEIM, M. J.. Análise técnico-econômica na
superestrutura de edifícios de múltiplos pavimentos (três, cinco, sete e nove) em concreto armado e laje nervurada com moldes retangulares e com
diferentes valores de resistência à compressão. 2015. 9 f. TCC (Graduação) -
Curso de Engenharia Civil, Faculdade de Ciências Exatas e Tecnológicas, Universidade do Estado de Mato Grosso, Sinop, 2015..
S.KANAGASUNDARAM; B.L.KARIHALOO. Minimum-cost design of reinforced concrete structures. Computers & Structures, Grã-bretanha, v. 41, n. 6, p.1357-1364, fev. 1991. Anual. Disponível em: . Acesso em: 04 jun. 2018.
SÁ, Roberta Tabaczenski de; PINHEIRO, Roberto Vasconcelos. ANÁLISE
TÉCNICA DE ESTRUTURAS DE EDIFÍCIOS EM CONCRETO ARMADO, DE 10 A 21 PAVIMENTOS, COM VARIAÇÃO DE RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO, NUMA RELAÇÃO GEOMÉTRICA, EM PLANTA, DE 1:3. 2015. 11 f. Tese (Doutorado) -
Curso de Engenharia Civil, Faculdade de Ciências Exatas e Tecnológicas, Universidade do Estado de Mato Grosso, Sinop, 2015.
SPOHR, Valdi Henrique. ANÁLISE COMPARATIVA: SISTEMAS ESTRUTURAIS
CONVENCIONAIS E ESTRUTURAS DE LAJES NERVURADAS. 2008. 108 f.
Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria-rs, 2008. Disponível em: . Acesso em: 25 maio 2018.
