ANÁLISE DA VIABILIDADE ECONÔMICA ENTRE MÉTODO
CONSTRUTIVO COM ESTRUTURA METÁLICA E ESTRUTURA EM
CONCRETO ARMADO
IN LOCO
, PARA UM EDIFICIO DE MULTIPLOS
ANDARES
THIAGO MANTOVANI TONIAL
ANÁLISE DA VIABILIDADE ECONÔMICA ENTRE MÉTODO
CONSTRUTIVO COM ESTRUTURA METÁLICA E ESTRUTURA EM
CONCRETO ARMADO
IN LOCO
, PARA UM EDIFICIO DE MULTIPLOS
ANDARES
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: Diego Medeiros
Weber
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Edifício Hotel Internacional de Guarulhos. ... 17
Tabela 2 - Categoria do Aço-Carbono. ... 18
Tabela 3 – Aços-carbono e suas propriedades. ... 19
Tabela 4–Aço de Baixa liga e suas propriedades. ... 19
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Representação da parede em alvenaria com estrutura metálica. ... 14
Figura 2 – Alvenaria em estrutura metálica. ... 14
Figura 3 - Representação da alvenaria em estrutura de concreto armado. ... 15
Figura 4 – Alvenaria em estrutura de concreto armado. ... 15
Figura 5 – Perfis metálicos usualmente empregados em colunas. ... 21
Figura 6 – Perfis metálicos usualmente empregados em vigas. ... 22
Figura 7 – Perfis metálicos usualmente empregados em contraventamentos. ... 22
Figura 8–Representação da laje moldada in-loco. ... 23
Figura 9 – Representação da laje com forma metálica incorporada. ... 23
Figura 10 – Representação laje Steel Deck. ... 24
Figura 11 – Laje em Steel Deck. ... 24
DADOS DE IDENTIFICAÇÃO
1. Título: Análise da viabilidade econômica entre método construtivo com estrutura metálica e estrutura em concreto armado in loco, para um edifício de múltiplos andares.
2. Tema: Engenharia Civil
3. Delimitação do Tema: Construção Civil
4. Proponente(s): Thiago Mantovani Tonial
5. Orientador(a): Diego Medeiros Weber
6. Estabelecimento de Ensino: UNEMAT
7. Público Alvo: Acadêmicos e profissionais da área de Engenharia Civil
8. Localização: Av. dos Ingás, 3001, Sinop – MT, 78550-00
SUMÁRIO
LISTA DE TABELAS ... I LISTA DE FIGURAS ... II DADOS DE IDENTIFICAÇÃO ... III SUMÁRIO ... IV
1 INTRODUÇÃO ... 5
2 PROBLEMATIZAÇÃO... 7
3 JUSTICATIVA ... 8
4 HIPÓTESES ... 9
5 OBJETIVOS ... 10
5.1 OBJETIVO GERAL: ... 10
5.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS: ... 10
6 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ... 11
6.1 VIABILIDADE ... 11
6.2 GENERALIDADESPARAAEDIFICAÇÃO ... 11
6.2.1 Estrutura de um Edifício ... 11
6.2.2 Ações... 11
6.2.3 Fundação ... 12
6.2.4 Alvenaria ... 13
6.3 ESTRUTURAMETÁLICA ... 16
6.3.1 Classificação dos Aços Estruturais ... 18
6.3.2 Elementos Estruturais para Edifício de Múltiplos Andares em Aço ... 19
6.3.3 Colunas ... 21
6.3.4 Vigas ... 21
6.3.5 Contraventamentos ... 22
6.3.6 Lajes de Piso ... 22
6.3.7 Conectores ... 24
6.4 ESTRUTURAEMCONCRETOARMADOINLOCO ... 24
6.4.1 Vantagens: ... 25
6.4.2 Desvantagens: ... 26
7 METODOLOGIA ... 27
8 CRONOGRAMA ... 28
1 INTRODUÇÃO
Com o passar dos anos a indústria da construção civil vem buscando cada vez mais novas formas de construir com menor impacto ambiental e com baixo índice de desperdícios, tornando então a obra mais econômica e menos prejudicial ao meio ambiente. A utilização do aço para essa finalidade se mostra muito eficaz, pois possibilita uma construção mais limpa e com menos desperdícios, devido a sua precisão milimétrica, assim como sua característica de reciclagem. Temos que o aço é o material mais reciclado no mundo (40% da produção mundial é a partir de sucata ferrosa) (PINHO,19--?).
Outro fator que influenciou a construção civil a buscar novas formas de construir foi o crescimento tanto populacional quanto econômico, juntamente com os avanços tecnológicos, onde essa indústria veio buscar novas soluções construtivas que garantiram uma maior produtividade, rapidez e possibilitaram atender a esse crescimento, havendo então a industrialização da construção.
Entende-se por industrialização da construção, segundo Castelo (2008, p. 197), o conceito de construção em serie e de programação, onde se tem um rigoroso planejamento de execução, com utilização de materiais industrializados (já prontos) que serão entregues junto a obra quando necessários, não havendo desperdício dos materiais, sendo necessário conhecer os tempos para cada etapa construtiva. Possibilitando então uma economia nos materiais, redução do tempo de mão de obra e maior qualidade do produto, já que o mesmo detém de um rigoroso controle em sua fabricação, temos então como componentes da industrialização da construção a pré-fabricação, racionalização e mecanização.
Desde o século XVIII, quando começou a ser empregada a estrutura metálica na construção civil até o dia de hoje, o aço vem possibilitando aos arquitetos e engenheiros soluções arrojadas, garantindo a sua eficiência e a alta qualidade da edificação, sempre associada à modernidade, inovação e vanguarda, expressada em obras de grande beleza arquitetônica (COSIPA, 20--?).
A construção civil no município de Sinop/MT, em sua maioria, faz-se uso do concreto armado in loco como sistema estrutural. Sendo utilizada a estrutura metálica
somente em coberturas, barracões agropecuários, armazéns e silos.
Segundo Centro Brasileiro da Construção em Aço – CBCA – (2003, p. 4), a construção de edifícios de múltiplos andares em estruturas metálicas, vem sendo utilizada cada vez mais no Brasil, cabendo à decisão de uma solução de construção (em concreto ou em aço) ou outra aos fatores como: rapidez de montagem e economia de fundações, provendo assim a solução metálica como vantajosa.
dos mesmos, tanto referente à aquisição do material em si quanto a execução do serviço em questão, fazendo então uma comparação entre os possíveis métodos a serem empregados. Somente após a analise dessa comparação é que se torna viável a escolha entre um dos métodos construtivos em questão.
Além dos fatores acima citados, deve ser levado em conta também o beneficio gerado de forma indireta, por exemplo, sua rápida execução, o que proporciona em uma economia da mão de obra, assim como um maior retorno financeiro.
2 PROBLEMATIZAÇÃO
No Brasil, a construção civil é predominantemente artesanal, tendo baixa produtividade e um grande desperdício de material (FREITAS e CRASTO, 2006, p. 10), porém isso vem mudando com o passar do tempo, graças aos avanços tecnológicos juntamente com a industrialização da construção civil, onde vem buscando racionalizar os desperdícios de material e agilizar a execução das edificações.
Anteriormente o sistema construtivo de Sinop ocorria de forma artesanal, estruturas em madeiras, em concreto armado, com concreto in loco, para toda e qualquer
edificação, sendo somente empregadas estruturas metálicas em barracões e coberturas. Porém esse cenário vem mudando devido ao expressivo crescimento econômico e populacional do município, devido à necessidade do setor da construção civil buscar formas mais produtivas e eficazes, sendo estas alcançadas por meio da industrialização.
A partir de então, as obras em Sinop, passaram a fazer uso de materiais industrializados, como por exemplo, argamassa industrializada, o concreto industrializado, onde em obras maiores faz-se o seu emprego, possibilitando a racionalização da mão de obra, a diminuição de desperdícios, o aumento no controle e consequentemente uma diminuição dos custos finais.
Mesmo com essa mudança no ramo da construção civil em Sinop, a utilização de estruturas metálicas ainda para a região não teve o esperado avanço como vem acontecendo no restante do Brasil. Dentro desse contexto o presente trabalho visa comparar o método estrutural em estrutura metálica com o em concreto armado in loco, analisando os aspectos econômicos, alivio estrutural, liberdade arquitetônica e
3 JUSTICATIVA
Atualmente devido à necessidade de métodos construtivos cada vez mais eficazes, faz-se necessário um estudo mais profundo com relação à viabilidade da utilização de estruturas metálicas para edifícios de múltiplos andares, fazendo uma comparação com o método convencional em estrutura de concreto armado.
Segundo Pugliesi e Lauand (2005, p.13) o aço possibilita um alivio estrutural para as fundações, com esse presente projeto, poderá ser verificado e quantificado este alivio, comparando-o com o método convencional, verificando então a economia para o custo final da obra.
4 HIPÓTESES
5 OBJETIVOS
5.1 Objetivo Geral:
Analise sobre a viabilidade do sistema estrutural em aço para um edifício de múltiplos andares no município de Sinop por meio de um comparativo com o método construtivo estrutural convencional, em concreto armado in loco.
5.2 Objetivos Específicos:
Realizar um projeto de um edificio de multiplos andares utilizando o sistema estrutural em aço e o sistema estrutural convencional, em concreto armado; Realizar o projeto estrutural para ambos os metodos considerandos as cargas
permanentes, acidentais e variaveis (ação do vento);
Verificar o alivio de carga para as fundações e consequentemente a economia gerada;
6 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
6.1 VIABILIDADE
Segundo Gehbauer (2002, p. 9) o estudo de viabilidade do empreendimento visa comparação entre as estimativas de custo para a construção e ganhos provenientes da mesma, para esse estudo inclui-se todo o planejamento técnico básico, desde a concepção inicial até a elaboração do anteprojeto.
6.2 GENERALIDADES PARA A EDIFICAÇÃO
6.2.1 Estrutura de um Edifício
De maneira geral, o sistema estrutural para qualquer edificação constitui-se por lajes, vigas, pilares e fundações, devendo ser distribuída de maneira a atender as questões arquitetônicas e estruturais da obra. O arranjo desses elementos exerce diretamente nas questões de estabilidade global da estrutura, onde a mesma pode ser afetada por deslocamento horizontal devido à falta de rigidez perante a ações nelas aplicadas. Sendo esse arranjo estrutural feito de forma correta, garante-se então que os momentos de inércias das peças estão combatendo as ações de forma eficaz, garantindo com isso uma maior rigidez à edificação (ANDRADE, 1982).
Temos então que a estrutura de um edifício deve resistir globalmente aos esforços, tanto horizontais devido às ações nessa direção aplicadas, assim como aos esforços verticais. Essa afirmação esta associada ao conceito de rigidez espacial, onde qualquer ação aplicada a um elemento estrutural os demais elementos devem contribuir para a absorção do esforço nela aplicada (GIONGO, 2007). Nesse sistema global, o edifício trabalha como um todo para a absorção dos esforços solicitantes, porém deve-se analisar elemento por elemento, verificando se possui resistência mecânica, estabilidade, rigidez, resistência à fissuração e deslocamento excessivos causados pelos esforços neles solicitantes.
6.2.2 Ações
Segundo a NBR 8681 (2004), ações são as causas que provocam aparecimento de esforços ou deformações nas estruturas, devendo ser consideradas no dimensionamento das mesmas.
Segundo a NBR 6118 (2007, p.52) as ações são classificadas em permanentes, variáveis e excepcionais:
Ações permanentes: são as cargas que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a vida da obra, também são consideradas como permanentes as ações que crescem ao longo do tempo, tendendo a um valor constante, devem ser considerados os valores mais desfavoraveis para a segurança. Se dividem em diretas e indiretas. Ações permanente diretas consideradas: peso próprio, peso dos elementos construtivos, empuxos permanentes. Ações permanentes indiretas consideradas: retração e fluência do concreto, deslocamento de apoio, imperfeições geométricas, imperfeições globais e imperfeições locais.
Ações variáveis se dividem em diretas e indiretas, onde as diretas: cargas acidentais previstas para o uso da construção, ação do vento, ação da água, ações durante a construçã; e as indiretas: variações uniformes da temperatura, variações não uniforme da temperatura e ações dinâmicas. Ações excepcionais: no projeto de estruturas sujeitas a situações
excepcionais de carregamento, cujos efeitos não possam ser controlados por outros meios, devem ser consideradas ações excepcionais com os valores definidos, em cada caso particular, por Normas Brasileiras específicas.
A NBR 6120:1980 (Cargas para cálculo de estruturas de edificações), “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”.
6.2.3 Fundação
Segundo Joppert Junior (2007, p. 91) o tipo de fundação não é o item mais oneroso para uma construção, tendo o seu custo variando entre 3% a 7% do custo total da edificação, porém uma escolha inadequada para o tipo de fundação pode acarretar custos diretos e indiretos elevadíssimo.
profundidade adequada evitando assim danos causados por escavações ou por futuras obras vizinhas; ser segura com relação à ruptura do solo; seus recalques devem ser compatíveis para as acomodações da estrutura, principalmente para os recalques diferenciais entre as fundações, para que isso seja possível deve-se fazer um calculo rigoroso e a escolha do tipo de fundação é essencial para a garantia desses aspectos.
Existem dois tipos de classificações para as fundações, as superficiais (sapatas e as placas de fundação) e as profundas (estacas). Sendo as sapatas indicadas para terrenos com resistência satisfatória já em sua superfície, sendo suficientemente homogêneos para evitar os recalques diferenciados; as placas de fundações são usualmente empregadas para solos de baixa resistência superficial, ou menos homogêneos, ou para estruturas mais pesadas, ou com menor capacidade de acomodação, ou ainda, emprega-se esse método quando a área de sapata para a edificação no caso for maior que a metade da área total da edificação, optando
então pelo uso do “radier” (placa de fundação); já as estacas são utilizadas quando a
resistência do solo é encontrada a certa profundidade, ou ainda quando a fundação deve resistir a ações horizontais (ARAÚJO, 2010, p. 241).
6.2.4 Alvenaria
Segundo Milito (199-, p. 59), alvenaria é obra composta de pedras naturais ou artificiais, ligas ou não com o uso de argamassa, onde atualmente entende-se por um conjunto coeso e rígido, de tijolos ou blocos unidos entre si por argamassa, podendo ser empregadas em diversos elementos construtivos como paredes, abóbadas, sapatas, platibandas, etc., podendo ser classificadas em alvenaria estrutural, quando tem a finalidade de resistir a mais pesos (lajes, telhados, pavimento superior, etc.) além do peso próprio, ou ainda como alvenaria de vedação quando não se tem a finalidade de resistir a cargas verticais além do peso próprio. De acordo com Nascimento (2004, p. 8) a função principal de uma alvenaria é de fazer a separação dos ambientes, principalmente à alvenaria externa que tem a função de atuar como um freio, barreira e filtro seletivo, sendo suas características: resistência à umidade e aos movimentos térmicos, resistência à pressão do vento, isolamento térmico e acústico, resistência às infiltrações de água pluvial, segurança para usuários e ocupantes, base ou substrato para revestimento em geral, controle da migração de vapor de água e regulagem da condensação, adequar e dividir os ambientes conforme projeto arquitetônico.
Figura 1 - Representação da parede em alvenaria com estrutura metálica. Fonte: CBCA, 2003.
Nessa imagem caracterizamos a edificação em estrutura metálica com seu fechamento em alvenaria:
Figura 2 – Alvenaria em estrutura metálica. Fonte: Google Imagens 1.
Figura 3 - Representação da alvenaria em estrutura de concreto armado. Fonte: Técnicas de Construção Civil e Construção de Edifícios.
Com essa imagem representamos o fechamento em alvenaria para uma edificação convencional, em concreto armado:
6.3 ESTRUTURA METÁLICA
Conforme Pugliesi e Lauand, (2005, p. 13) a utilização de estruturas metálicas é empregada para a satisfação de certos requisitos de engenharia, como: a redução do peso próprio da estrutura, economia na fundação proveniente do alivio de cargas sendo ainda mais notável quando se trata de um terreno com baixa resistência, rapidez na montagem, maior aproveitamento de área útil e possibilidade de reciclagem dos elementos utilizados na estrutura. Correndo por fora a essas vantagens do emprego da estrutura metálica para a engenharia, está a necessidade de rigorosidade nos cálculos, necessitando de um grau muito maior de precisão, uma vez que a rigidez de cada peça é muito menor se comparada às estruturas de concreto.
Segundo Sales, (1995, p. 36) a economia gerada em estruturas metálicas para edifícios só se torna possível se forem respeitados alguns fatores de projetos aqui listados: sistema estrutural a empregar, tipos e arranjos dos contraventamentos, núcleos, paredes e demais elementos de enrijecimento da estrutura, posicionamento dos pilares assim como suas dimensões, arranjo das vigas dos pisos e elementos de fechamentos como pisos, paredes, coberturas, etc. todos esses fatores são responsáveis e influenciam diretamente para a diminuição de custos na execução de um edifício em estrutura metálica. Juntamente com esses fatores, como se trata de uma construção industrializada, a padronização dos perfis utilizados também pode acarretar em uma diminuição no custo final da obra, tornando-a mais viável financeiramente.
Sales (1995, p. 40) afirma ainda que o custo do material costuma ser na ordem de 80 a 90% do custo da mão de obra, enquanto que para as ligações o custo de mão de obra chega a 90% do custo total, sendo assim a aplicação correta de contraventamentos seja em núcleos ou eles verticais ou horizontais, tem direta influencia, pois irão diminuir o consumo tanto das vigas quanto das soldagens, acarretando por fim em uma economia à obra. Outros fatores que influenciam em custo para soldagens esta relacionado ao grau de dificuldade da mesma, onde quanto mais rígida for à ligação mais caro será o serviço, a padronização dos parafusos e o tipo de solda assim como sua dimensão também são fatores que possibilitam uma economia.
alteração das características do aço e dos esforços que os mesmo estão submetidos, onde, por exemplo, colunas e vigas podem ser submetidas a esforços de flexão devido ao aquecimento em uma das faces da estrutura, os contraventamentos passam a ser dilatados aumentando então as suas forças axiais. Caso verifique uma necessária proteção para estruturas devido ao grande risco de incêndio, que por sua vez provocará a ruína da edificação, deve-se aplicar então um sistema de proteção que em sua maioria são formadores de barreiras que impedem o contato do fogo ou do ar aquecido com a estrutura (SALES, 1995), a escolha do tipo e espessura do material para proteção varia de caso a caso, pois essa proteção adicional a estrutura acarretará a custos adicionais a edificação.
O Brasil embora atrasado, finalmente despertou para a construção civil industrializada, fazendo-se uso das técnicas referentes a estruturas metálicas para edifícios de múltiplos andares. Afirma também que os estudos comparativos não devem ser feitos por etapas, mas sim, na edificação finalizada. Sendo essa analise sugerida para o presente projeto de pesquisa, analisa comparativa de custo referente ao método construtivo convencional e em estrutura metálicas ambos com fechamentos em alvenaria (BARROSO, 19--?, Technica).
Esse método construtivo para edifícios no Brasil tem como exemplo o Hotel Internacional de Guarulhos – SP, da rede Caesar Park, com inauguração em 2001, dentre outras obras de sucesso no país. BARROSO (19--?, Technica) afirma que mesmo se tratando de uma obra de finíssimo acabamento, pois se trata de um hotel classificado como cinco estrelas, a obra foi executada em 1 anos e 3 meses, sendo isso possível somente ao alto grau de industrialização dos materiais empregadas, sendo esse prazo jamais possível para uma edificação com método construtivo convencional.
Com a tabela abaixo, pode-se ter uma noção do quantitativo e os materiais empregados para a construção do Hotel Internacional de Guarulhos
Tabela 1 – Edifício Hotel Internacional de Guarulhos. DADOS DA EDIFICAÇÃO
Área construída 31.236 m²
Peso da estrutura metálica 1.065 toneladas
Fundações Concreto armado
Esqueleto estrutural Pilares e vigas metálicos
Laje de piso Steel deck sem escoramento
Vedação externa Painéis pré-fabricados com acabamento pronto Paredes internas Dry-wall com isolamento acústico
Instalações hidráulicas fria/quente Tubulação em polietileno reticulado flexível
Banheiro Pré-fabricados entregues prontos na obra
Ainda segundo Barroso(19--?, Technica), a cada ano fabricantes e montadores de estruturas metálicas investem em novas tecnologias e equipamentos, favorecendo então uma radical mudança no paradigma da construção civil nacional. Como já foi dito, mesmo o Brasil começando tardiamente a utilizar a industrialização na construção civil, o país conta com o setor industrial muito fortalecido, isso graças ao desenvolvimento da indústria do aço por meio da criação de empresas nacionais e de capital estrangeiro.
Barroso(19--?, Technica) afirma que país possui um parque industrial de primeira qualidade, assim como empresas de engenharia construtiva e de serviços, podendo se igualar aos seus similares estrangeiros, tornando então a construção metálica o principal meio de construção industrializada nacional.
6.3.1 Classificação dos Aços Estruturais
Segundo Pfeil (1976, p. 1) o aço é uma liga de ferro e carbono juntamente com outros elementos adicionais como silício, manganês, fósforo, enxofre etc. Tendo o teor de carbono variando entre 0% a 1,7%, sendo os aços empregados em estruturas divididos em dois grupos: aços-carbono e aços de baixa liga.
Para o grupo do aço-carbono, temos que o aumento de resistência em relação ao ferro puro está diretamente ligado à quantidade de carbono, pois quanto maior o teor de carbono maior a sua resistência, porém menor a sua ductilidade (capacidade de se deformar), provocando também problemas para a soldagem. Esses aços são classificados em quatro categorias, tendo o teor de carbono como classificador a essa divisão, como mostra a Tabela 2. Os aços-carbono mais usuais empregados em estruturas são os de teor de carbono baixo até o moderado, pois possibilitam ser soldados sem precauções especiais (PFEIL, 1976).
Tabela 2 - Categoria do Aço-Carbono. Categoria do Aço-Carbono Teor de Carbono
baixo carbono C < 0,15% moderado 0,15% < C < 0,29% médio carbono 0,30% < C < 0,59% alto carbono 0,6% < C < 1,7%
Fonte: Adaptado PFEIL, 1976.
Propriedades Mecânicas do Aços-carbono
Especificação carbono % Teor de escoamento fLimite de y (MPa)
Resistência à ruptura fu
(MPa)
ABNT MR 250 baixo 250 400
ASTM A36 0,25-0,29 250 400-500 ASTM A307
(parafusos) baixo --- 415 AST A325
(parafusos) médio 635 (min) 825 (min) EM S235 baixo 235 360
Fonte: Adaptado PFEIL, 2009.
Além do aço-carbono existe o aço de baixa liga, onde segundo PFEIL (2009, p. 10) são aços acrescidos de elementos de liga (cromo colúmbio, cobre, manganês, níquel, fósforo, zircônico) onde são capazes de melhoras algumas das propriedades mecânicas do aço. Nessa classe, é possível obter uma alta resistência com teor de carbono inferior a 0,20%, permitindo então a soldagem sem preocupações especiais. No Brasil, são os aços de baixa liga, alta e media resistências mecânicas, soldáveis e com elevada resistência atmosférica utilizados em estruturas metálicas. Na tabela 4, podem-se observar algumas propriedades e características dos aços de baixa liga.
Tabela 4–Aço de Baixa liga e suas propriedades. Propriedades Mecânicas de Aços de Baixa Liga
Especificação Principais elementos de liga
Limite de escoamento fy
(MPa)
Resistência à ruptura fu
(MPa)
ASTM 572
Gr. 50 C<0,23% Mn<1,35% 345 450
ASTM A588 C<0,17% Mn<1,2%
Cu<0,5% 345 485
ASTM A992 C<0,23% Mn<1,5% 345 450
Fonte: Adaptado PFEIL, 2009.
Para esses aços podem ser empregados o processo de tratamento térmico, com a finalidade de aumento em sua resistência, porém esse processo acaba por dificultar a soldagem, sendo então empregado esse tratamento em parafusos de alta resistência (ASTM A325), barra de aço para protensão e também parafusos de alta resistência (ASTM A490) (PFEIL,2009).
6.3.2 Elementos Estruturais para Edifício de Múltiplos Andares em Aço
estarão submetidos assim como a questão de custos, por exemplo, peças comprimidas e esbeltas são utilizados aço de media resistência, ou em peças com baixa esbeltez e deformação faz se uso dos aços de alta resistência, uma opção mais econômica para esse caso (CBCA, 2003).
No Brasil, os aços estruturais estão em conformidade especialmente com as normas estrangeiras como: American Society for TestingandMaterials (ASTM) e Duetsche Industrie Normen (DIN) ou ainda segundo denominação dos próprios fabricantes, pela tabela 5 temos a denominação do aço e a peça encontrada no país (CBCA,2003).
Tabela 5 – Relação do aço e a peça encontrada no mercado.
DENOMINAÇÃO DO AÇO PEÇAS
média resistência (uso geral)
perfis, chapas e barras redondos acima de 50mm -
ASTM A-36
chapas finas - ASTM A-570 e SAE 1020
barras redondas (6 a 50mm) - SAE 1020
tubos redondos sem costuras - DIN 2448, ASTM A-53 grau B
tubos quadrados e retangulares com e sem costura
- DIN 17100
baixa liga, resistentes à corrosão atmosférica, média
resistência mecânica
chapas - USI-SAC 41 (fornecedora USIMINAS) chapas - aço estrutural com
limite de escoamento de 245 Mpa (fornecedora COSIPA)
baixa liga, resistentes a corrosão atmosférica, alta
resistência mecânica
chapas - ASTM A-242, ASTM A-588, COS-AR-COR (indústria COSIPA), USI-SAC-50 (indústria USIMINAS) e NIOCOR (indústria
CSN)
perfis - ASTM A-242, A-588 (indústria COFAVI)
Fonte: Adaptado CBCA, 2003.
Devem resistir os esforços principalmente a compressão, para isso são utilizados perfis que possuam inércia pequena mesmo para a menor dimensão, sendo empregados em muitos casos os perfis “H”(CBCA, 2003). Na figura 5 temos alguns dos perfis que são empregados para as colunas.
Figura 5 – Perfis metálicos usualmente empregados em colunas. Fonte: CBCA, 2003.
6.3.4 Vigas
Figura 6 – Perfis metálicos usualmente empregados em vigas. Fonte: CBCA, 2003.
6.3.5 Contraventamentos
Para a escolha dos perfis, deve-se levar em conta a resistência a esforços normais e a esbeltez, são utilizados materiais leves para esses elementos. Temos que para edifícios a esbeltez das peças sujeitas a tração é limitada a 240 e as peças sujeitas a compressão tem o seu limite a 200 (CBCA,2003). Na figura 7 estão representados os perfis mais usualmente empregados para contraventamento.
Figura 7 – Perfis metálicos usualmente empregados em contraventamentos. Fonte: CBCA, 2003.
6.3.6 Lajes de Piso
As lajes usualmente são ancoradas à mesa superior das vigas, por meio de
conectores, formando então as “vigas mistas”, de acordo com a CBCA podendo ser
cimbramentos durante a fase de cura, é a solução mais econômica para o país, representada pela figura 8.
Figura 8–Representação da laje moldada in-loco. Fonte: CBCA, 2003.
Laje com forma metálica incorporada: também é uma especie de laje fundida em loco, porém a leja é fundida sobre uma forma de chapa metalica conformada, onde passa a ser a ferragem positiva da laje, essa laje é capaz de vencer os vaos entre as vigas, por estarem sobre uma chapa metalica não há a necessidade de utilziacao de formas em sua concretagem além dessa vantagem devido a sua seção transversal existe a possibilidade da passagem de cabos, representada pela figura 9, um exemplo dessa laje é a steel deck conforme mostra a figura 10 e 11.
Figura 10 – Representação laje Steel Deck. Fonte: CBCA, 2003.
Figura 11 – Laje em Steel Deck. Fonte: CBCA, 2003.
6.3.7 Conectores
São geralmente empregados conectores pino com cabeça ou o perfil “U”, devem
transmitir os esforços de cisalhamento longitudinal entre a viga e a laje, para o caso de viga mista, representados pela figura 12 (CBCA, 2003).
Figura 12 – Representação dos conectores. Fonte: CBCA, 2003.
6.4 ESTRUTURA EM CONCRETO ARMADO
IN LOCO
melhorar as características do concreto fresco ou endurecido.
Já o concreto armado, segundo Araújo (2010, p. 1) é o material obtido com a associação do concreto com barras de aço, inseridas em seu interior de forma conveniente, essa utilização se fez necessária devido a baixa resistência do concreto a tração, onde o aço inserido no seu interior exerce essa função de resistir aos esforços de tração, influenciando também de forma a aumentar a resistência a compressão do concreto em questão. Essa associação do concreto com o aço só é possível devido a aderência entre os dois materiais em questão, possibilitando que ambos trabalhem em conjunto e que tenham deformações semelhantes.
Umas das características do concreto armado esta relacionado à facilidade de adaptação a qualquer tipo de forma estrutural, permitindo a sua utilização nas mais diversas concepções arquitetônicas. Um bom exemplo dessa característica pode-se observar nas obras do arquiteto Oscar Niemeyer, onde o concreto armado permitiu a liberdade arquitetônica atendendo ainda assim ao projeto estrutural (GIONGO, 2007).
6.4.1 Vantagens:
Econômico devido principalmente à facilidade e à disponibilidade de se encontrar os materiais que o compõem (água, cimento e agregados), e a um custo relativamente baixo (DUMÊT,2008, p. 21);
Fácil execução, não necessita de uma tecnologia avançada nem para produção ou utilização (DUMÊT,2008, p. 21);
Adaptação a qualquer forma (DUMÊT,2008, p. 21);
Apresenta um baixo custo de manutenção para as estruturas, desde que estas sejam bem construídas e utilizadas de maneira apropriada (DUMÊT,2008, p. 21);
“Apresenta boa resistência à maioria dos tipos de solicitação, desde que seja feito um cálculo correto e um adequado detalhamento das armaduras”
(PINHEIRO,2007, p. 4);
“É um material seguro fogo, desde que a armadura seja convenientemente protegida pelo cobrimento.” (PINHEIRO,2007, p. 5);
“É resistente a choques e vibrações, efeitos térmicos, atmosféricos e a
6.4.2 Desvantagens:
“Dificuldade de sofrer modificações, reformas, demolições e desmontes”
(DUMÊT,2008, p. 22);
“Não é completamente impermeável à água e outros líquidos.”
(DUMÊT,2008, p. 22);
“Peso próprio elevado, da ordem de 25 kN/m³.” (DUMÊT,2008, p. 22); “Não é um bom isolante térmico nem acústico.” (DUMÊT,2008, p. 22);
“Baixa resistência à tração.” (PINHEIRO,2007, p. 5);
7 METODOLOGIA
Para a elaboração desse projeto de pesquisa será necessário realizar primeiramente uma revisão bibliográfica referente ao sistema estrutural em aço e em concreto armado por meio de artigos científicos, manuais sobre construções, dissertações, reportagens e outras publicações relevantes, todas citadas no referencia bibliográfico.
Em seguida ocorrera a elaboração de um projeto comercial de quatro pavimentos, tanto para sistema estrutural em aço quando em concreto armado, mantendo as mesmas medidas e disposições dos ambientes assim como dos elementos estruturais, quando possível. Para a confecção do projeto será considerado paredes de alvenarias, lajes em steel deck, pé direito de três metros, para ambos os métodos estruturais, garantindo com isso homogeneidade nas ações solicitantes no edifício. Para a elaboração dos projetos estruturais serão utilizados softwares específicos para uma melhor agilidade nos cálculos e obtenção do dimensionamento da estrutura, sendo levadas em conta as ações provenientes do vento.
Para a elaboração da viabilidade econômica entre os sistemas, será elaborado um orçamento levantando os custos dos serviços com base na SINAPI e SINFRA, quando não encontrado determinado serviço nessas tabelas, será feito então a sua composição de preço por meio da TCPO. A elaboração da planilha orçamentaria será feita considerando a execução da obra com sua estrutura finalizada, não sendo levadas em conta custos como acabamento, pintura, esquadrias, sendo esses considerados iguais para ambos os métodos construtivos por se tratar de uma edificação igual variando semente no método estrutural empregado.
8 CRONOGRAMA
ATIVIDADES
DESENVOLVIDAS JAN FEV MAR ABR MAI JUN
Revisão de
literatura X X X X X X
Elaboração do
projeto X X
Elaboração do
cálculo estrutural X X
Confecção das planilhas
orçamentárias X X
Análise dos dados obtidos e da
viabilidade econômica
X X
Verificação dos resultados e
Conclusão X X
Defesa do Trabalho de Conclusão do
Curso
REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO
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