MARIA BEATRIZ ARANHA SALEM

MARIA BEATRIZ ARANHA SALEM

ANÁLISE DE ELEMENTOS EM CONCRETO

PRÉ-MOLDADO NAS SITUAÇÕES TRANSITÓRIAS

NATAL-RN

2020

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE

CENTRO DE TECNOLOGIA

Maria Beatriz Aranha Salem

Análise de elementos em concreto pré-moldado nas situações transitórias

Trabalho de Conclusão de Curso na modalidade Monografia, submetido ao Departamento de Engenharia Civil da Universidade Federal do Rio Grande do Norte como parte dos requisitos necessários para obtenção do Título de Bacharel em Engenharia Civil.

Orientador: Prof. Dr. Rodrigo Barros

Coorientador: Prof. Dr. José Neres da Silva Filho

Natal-RN 2020

Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN Sistema de Bibliotecas - SISBI

Catalogação de Publicação na Fonte. UFRN - Biblioteca Central Zila Mamede

Salem, Maria Beatriz Aranha.

Análise de elementos em concreto pré-moldado nas situações transitórias / Maria Beatriz Aranha Salem. - 2020.

105 f.: il.

Monografia (graduação) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Centro de Tecnologia, Curso de Engenharia Civil, Natal, RN, 2020.

Orientador: Prof. Dr. Rodrigo Barros.

Coorientador: Prof. Dr. José Neres da Silva Filho.

1. Concreto pré-moldado - Monografia. 2. Situações

transitórias - Monografia. 3. Análise estrutural - Monografia. I. Barros, Rodrigo. II. Silva Filho, José Neres da. III. Título. RN/UF/BCZM CDU 624.012.3

Maria Beatriz Aranha Salem

Análise de elementos em concreto pré-moldado nas situações transitórias

Trabalho de conclusão de curso na modalidade Monografia, submetido ao Departamento de Engenharia Civil da Universidade Federal do Rio Grande do Norte como parte dos requisitos necessários para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil.

Aprovado em 07 de Dezembro de 2020

___________________________________________________

Prof. Dr. Rodrigo Barros – Orientador

___________________________________________________

Prof. Dr. José Neres da Silva Filho – Coorientador

___________________________________________________

Prof. Dr. Leonardo Flamarion Marques Chaves – Examinador interno

___________________________________________________

Prof. Dr. Valmiro Quéfren Gameleira Nunes (UFERSA) – Examinador externo

Natal-RN 2020

DEDICATÓRIA

AGRADECIMENTOS

Aqui deixo registrado, mesmo que minimamente, minha gratidão àqueles que contribuíram na realização desse sonho. Agradeço primeiramente aos meus pais, Ernesto Emílio Medeiros Salem e Renata Fernandes Aranha, por não medirem esforços para me dar a melhor educação possível e me motivare a correr atrás dos meus objetivos, sem distinção de quais sejam eles. Agradeço também por, além de todo o apoio, terem me ensinado sobre valores e pela luta diária em me tornar uma pessoa pronta para o mundo, por meio do exemplo.

Agradeço à minha irmã, Gabriela Aranha Salem, por estar sempre ao meu lado me apoiando, me ensinando sobre ética, caráter e perseverança. Agradeço por tornar meus dias mais leves e cheios de alegria. Gostaria de agradecer também ao meu padrasto, Hélio, por todos os ensinamentos e carinho.

Agradeço as minhas avós, Ione Salem e Rejane Licia Fernandes, por serem mais do que avós, e sim minhas segundas mães, que são, acima de tudo, um poço de sabedoria para mim. Agradeço ao meu tio Emílio, pela ajuda na realização desse trabalho. Agradeço também a todos da minha família, por todo amor e carinho.

Agradeço aos meus amigos, que são grandes responsáveis pela minha felicidade, por escolherem estar ao meu lado e pela formação de quem sou, por meio de grandes trocas de conhecimento. Agradeço as minhas amigas do Molico, presentes sempre comigo, à Júlia, à Yasmin, à Daniel, à Giovanna, à Lucas, e a todos os demais, que sabem que tem grande importância na minha vida. Agradeço aos amigos que a graduação me deu, que me fizeram evoluir, que tornaram meus dias mais fáceis e leves: André Stabile, Amanda Lopes, Amanda Fernandes, Antônio Teobaldo, Igor Pinheiro, Larissa Gomes, Lucas Adleer, e outros, tenho orgulho em ter companheiros de profissões como vocês.

Agradeço ao escritório George Maranhão Engenharia e Consultoria Estrutural, por todos os ensinamentos passados, se tornando uma segunda graduação para mim, em especial ao George e à Ana Clara, aos quais possuo grande admiração e gratidão.

Agradeço ao meu orientador, Prof. Dr. Rodrigo Barros, por sempre estar disponível para auxiliar à elaboração desse trabalho e não resistir em me passar todo o conhecimento possível do assunto.

Agradeço aos meus professores da graduação que me abriram um novo horizonte de conhecimento e sabedoria.

RESUMO

Análise de elementos em concreto pré-moldado nas situações transitórias

O objetivo deste trabalho é realizar uma análise estrutural em elementos executados em concreto pré-moldado, com ênfase nas ditas situações transitórias, as quais estão submetidas essas peças. Para a análise, foram estudados um pilar e uma viga pré-moldados, em sua posição de projeto e nas fases transitórias, desde a desmoldagem dos elementos à montagem da estrutura, estudando condições de vinculações, carregamentos e idade do concreto, de acordo com a ABNT NBR 9062:2017 e ABNT NBR 6118:2014.

ABSTRACT

Title: Analysis of precast concrete elements in transitory situations

The objective of this work is to carry out a structural analysis on elements executed in precast concrete, with emphasis on the said transitory situations, to which these parts are subjected. For the analysis, a precast column and beam were studied, in their design position and in the transitional phases, from the demoulding of the elements to the assembly of the structure, studying conditions of bonds, loads and age of the concrete, according to the ABNT NBR 9062: 2017 and ABNT NBR 6118: 2014.

Keywords: Precast concrete. Transitory situations. Structural analysis. .

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

FIGURA PÁGINA

1 Edifício-garagem pré-moldado. 17 2.1 Exemplos de etapas envolvidas na execução de pré-moldados de

fábrica.

21

2.2 Armazenamento de lajes pré-moldadas em canteiro de obras. 25 2.3 Autogrua atuando em montagem de estrutura pré-moldada. 26 2.4 Alças de içamento, destacadas no circulo vermelho, em viga

pré-moldada.

28

2.5 Prensadores transversais em utilização. 29 2.6 Momentos fletores em elementos lineares devido ao manuseio. 29 2.7 Momentos fletores em painéis devido ao içamento. 30 2.8 Formas das alças de içamento. 31 2.9 Indicações para o detalhamento das alças. 31 2.10 grua de pórtico levando concreto para a máquina moldadora. 41 2.11 Etapas envolvidas na produção de uma laje alveolar protendida

pré-moldada.

43

2.12 Forma e armação de pilar pré-moldado. 45 3.1 Planta de fôrma do 1º pavimento da Escola de Ciências e Tecnologia. 46 3.2 Planta de fôrma aproximada para visualização da VP38 e P34. 47 3.3 Seção transversal da viga pré-moldada V38. 48 3.4 Seção transversal da viga pré-moldada V38 em sua posição final. 48 3.5 Seção genérica de lajes alveolares. 49 3.6 Carregamento na viga em sua posição final, resultando da combinação

última normal.

53

3.7 Diagrama de momento fletor da viga em sua posição final, resultando da combinação última normal, em kNm.

53

3.8 Diagrama de esforço cortante da viga em sua posição final, resultando da combinação última normal, em kN

3.9 Carregamento na viga em sua posição final, resultando da combinação frequente de serviço.

54

3.10 Diagrama de momento fletor da viga, resultando da combinação frequente de serviço, em kNm.

54

3.11 Diagrama de esforço cortante da viga, resultando da combinação frequente de serviço, em kN.

55

3.12 Carregamento na viga em sua posição final, resultando da combinação rara de serviço.

55

3.13 Diagrama de momento fletor da viga, resultando da combinação rara de serviço, em kNm.

55

3.14 Diagrama de esforço cortante da viga, resultando da combinação rara de serviço, em kN.

56

3.15 Seção transversal da viga pré-moldada V38 em suas situações transitórias.

57

3.16 Carregamento na viga em sua situação de armazenamento, resultando da combinação última normal.

59

3.17 Diagrama de momento fletor da viga, em situação de armazenamento, em kNm.

59

3.18 Diagrama de esforço cortante da viga, em situação de armazenamento, em kN.

59

3.19 Viga em situação de transporte com consideração das cargas dinâmicas.

60

3.20 Diagrama de momento fletor da viga, em situação de transporte, em kNm.

60

3.21 Diagrama de esforço cortante da viga, em situação de transporte, em kN.

60

3.22 Esquema de içamento com alça na vertical. 62 3.23 Especificação dos fios para protensão. 63 3.24 Viga em sua situação de içamento, com carregamento resultante das

solicitações dinâmicas.

64

3.25 Diagrama de momento fletor da viga, em situação de içamento, em kNm.

3.26 Diagrama de esforço cortante da viga, em situação de içamento, em kN.

64

3.27 Diagrama de momento fletor detalhado da viga em sua posição final para o dimensionamento, em kNm.

66

3.28 Diagrama de esforço cortante detalhado da viga em sua posição final para o dimensionamento, em kNm.

66

3.29 Diagrama de momento fletor detalhado da viga em sua situação de içamento, em kNm.

66

3.30 Diagrama de esforço cortante da viga em sua situação de içamento, em kNm.

66

3.31 Seção da viga para o dimensionamento. 68 3.32 Posicionamento do pilar P34. 74 3.33 Planta de fôrma do pilar P34. 74 3.34 Detalhes dos cálices de interfaces lisas ou rugosas (a) e de interfaces

com chaves de cisalhamento (b).

75

3.35 Pórtico referente ao pilar P34, o pilar central, e seus carregamentos atuantes.

82

3.36 Diagrama de momento fletor do pórtico, em kNm. 83 3.37 Diagrama de esforço cortante do pórtico, em kN. 83 3.38 Diagrama de esforço normal do pórtico, em kN. 84 3.39 Pilar P34 em sua situação de armazenamento. 86 3.40 Diagrama do momento fletor do pilar P34, em seu armazenamento, em

kNm.

86

3.41 Diagrama do esforço cortante do pilar P34, em seu armazenamento, em kN.

86

3.42 Pilar em situação de transporte com consideração das cargas dinâmicas.

87

3.43 Diagrama de momento fletor do pilar, em situação de transporte, em kNm.

87

3.44 Diagrama de esforço cortante do pilar, em situação de transporte, em kN.

87

3.45 Formas de içamento do pilar, sendo g = peso do pilar e l = comprimento do pilar.

3.46 Pilar P34 em sua fase de içamento. 88 3.47 Diagrama de momento fletor do pilar, durante o içamento, em kNm. 89 3.48 Diagrama de esforço cortante do pilar, durante o içamento, em kN. 89 3.49 Diagrama de momento fletor do primeiro trecho pilar P34, em kNm. 90 3.50 Diagrama de esforço normal do pilar P34, em kN. 90 3.51 Diagrama de momento fletor detalhado do pilar P34 no seu transporte,

em kNm

93

3.52 Diagrama de esforço cortante detalhado do pilar P34 em seu transporte, em kN.

LISTA DE TABELAS

TABELA PÁGINA

1 Coeficiente 𝛾_𝑓= 𝛾_𝑓1∙ 𝛾_𝑓3. 36

2 Coeficiente 𝛾_𝑓2. 36

3 Combinações últimas usuais. 38 4 Combinações de serviço usuais. 40 5 Carregamento permanente atuante nas lajes LP2 e LP3. 50 6 Reações na viga VP38 devido ao carregamento de uma das lajes. 51 7 Carregamento atuante na viga VP38. 53 8 Comprimentos mínimos de embutimentos do pilar. 75

SUMÁRIO

CAPÍTULO PÁGINA 1 INTRODUÇÃO

16

1.1 Considerações iniciais

16

1.2 Objetivos

18

1.1 1 Objetivo Geral

18

1.1.2 Objetivos Específicos

18

1.3 Estrutura do Trabalho

18

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

20

2.1 O concreto pré-moldado

20

2.2 Situações Transitórias

21

2.2.1 Desmoldagem

21

2.2.2 Transporte

23

2.2.3 Armazenamento

24

2.2.4 Montagem

25

2.2.5 Solicitações dinâmicas no manuseio, transporte e

montagem dos elementos

26

2.2.6 Dispositivos auxiliares para o manuseio

27

2.3 Análise dos elementos componentes da estrutura pré-moldada

31

2.3.1 Estados Limites

32

2.3.2 Ações

34

2.4 A realidade de uma fábrica de pré-moldados

40

3 ESTUDO DE CASO

46

3.2

Análise da viga pré-moldada VP38

47

3.2.1 Cálculo da viga em sua situação final

47

3.2.2 Cálculo da viga em suas situações transitórias

56

3.2.3 Dimensionamento da viga VP38

65

3.3

Análise do pilar pré-moldado P34

73

3.3.1 Cálculo do peso próprio do pilar pré-moldado

76

3.3.2 Cálculo do Pilar P34 em sua posição final

77

3.3.3 Cálculo do pilar P34 em suas situações transitórias

84

3.3.4 Dimensionamento do pilar P34

89

4 DISCUSSÃO

99

5 CONCLUSÃO

100

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

101

APÊNDICE

103

1. INTRODUÇÃO

1.1. Considerações iniciais

A indústria da construção civil é um dos setores com maior influência na economia do país, sendo possível inferir que, analisando os doze últimos anos, o percentual médio de participação no Produto Interno Bruto (PIB) foi de 5,1% (FERNANDES NETO, 2015). Com o passar dos anos, esse setor que se caracterizava pela rusticidade, baixa produtividade e baixos índices de segurança e qualidade no trabalho, diante da necessidade apresentada pelo mercado, apresentou uma certa evolução, mas muito aquém do apresentado pelos outros países. Logo, a busca pelo aperfeiçoamento, investimentos e otimização nesse setor, deveria fazer-se urgente no país, diferentemente do observado.

Essa otimização de processos no setor da engenharia civil recebeu o título de “industrialização da construção civil”, que é o emprego de forma racional e mecanizada, de materiais, meios de transporte e técnicas construtivas, para se conseguir uma maior produtividade (ORDONEZ et al,1974). Inserido nesse contexto está a utilização do concreto pré-moldado (CPM), que, além de ser um termômetro da industrialização, é um dos medidores para o grau de desenvolvimento tecnológico e social do país pois, segundo El Debs (2017), seu emprego acarreta as seguintes condições favoráveis: valorização da mão de obra, maior oferta de equipamentos e exigências mais rigorosas em relação à qualidade dos produtos.

Dados extraídos de MEDEIROS & SABBATINI (1994) apontam que a adoção de alguns pré-moldados tem permitido incrementos significativos na produtividade dos pedreiros assentadores de blocos, representando um aumento de aproximadamente 30% na produtividade de execução das paredes estruturais.

Diante da preocupação global com o aspecto da sustentabilidade, é impossível desvincular qualquer nova técnica construtiva da mesma. O CPM pode-se chamar sustentável em comparação ao concreto moldado no local (CML) por fatores como: a minimização do desperdício do material – devido ao rigoroso controle -, a redução do consumo dos materiais pelo uso de seções resistentes mais eficientes e a possibilidade de reutilização de partes da construção.

A norma NBR 9062 - Projeto e Execução de Estruturas de Concreto Pré-Moldado (ABNT, 2017) define elemento pré-moldado como sendo elemento moldado previamente e fora do local de utilização definitiva na estrutura, sendo conveniente destacar sua

diferenciação com elemento fabricado, designado pela mesma como “elemento pré-moldado executado industrialmente, em instalações permanentes de empresa destinada para este fim”, ou seja, pode-se inferir que o concreto fabricado seria uma derivação do pré-moldado na qual sua moldagem é realizada industrialmente e é possível inferir que possui um maior grau de controle em sua produção.

Quando no estudo do concreto pré-moldado, um relevante ponto a se considerar, em comparação com o concreto moldado in loco, é a consideração de outras situações de cálculo na análise estrutural, além da necessidade do estudo das ligações entre essas peças. As situações a serem consideradas na análise – além da situação final da peça - são as chamadas fases transitórias, que compreendem a sua desmoldagem, transporte, armazenamento, içamento e montagem.

Segundo Calçada (2014), é possível utilizar o concreto pré-fabricado para diversos tipos de construções, sendo que o sistema é constituído por peças que formarão as lajes, vigas e pilares do edifício. Como mostra a figura 1, na qual se apresenta um edifício-garagem formado de pilares, vigas e lajes pré-moldados.

Figura 1: Edifício-garagem pré-moldado.

Fonte: T&A (2019).

Após apresentadas as distintas necessidades de análise ao qual o concreto pré-moldado está submetido, assim como em que elementos ele pode ser utilizado, esse trabalho tem como finalidade avaliar, em cada uma das fases transitórias acima comentadas as condições de vinculação em que se encontram os pilares e vigas pré-moldados, o tipo de carregamento ao qual estão submetidos e a idade do concreto em cada uma dessas fases.

1.2. Objetivos

1.2.1. Objetivo geral

O presente trabalho tem como finalidade realizar uma análise estrutural das fases transitórias ao qual estão submetidos os pilares e as vigas de concreto pré-moldado.

1.2.2. Objetivos específicos

 Analisar as condições de vinculação ao qual se submetem as vigas e pilares pré-moldados nas fases transitórias;

 Analisar as condições de carregamento ao qual se submetem as vigas e pilares pré-moldados nas fases transitórias;

 Analisar a idade do concreto nas quais se encontram as vigas e pilares pré-moldados nas fases transitórias;

 Realização de modelos computacionais para as análises das peças, com o auxílio do software FTool.

1.3. Estrutura do trabalho

Este trabalho está dividido em 6 capítulos, incluindo este primeiro.

No segundo capítulo foi feita uma revisão bibliográfica sobre o assunto concreto pré-moldado e as situações transitórias as quais as peças feitas desse material estão submetidas. O capítulo engloba também como deve ser feito o dimensionamento das peças de concreto pré-moldado, explicitando desde as ações e suas combinações ao dimensionamento dos dispositivos de içamento. A fim de agregar ao trabalho e de unir o conhecimento teórico ao prático, foi realizada uma visita à uma fábrica de peças pré-moldadas, descrita minuciosamente também no capítulo em questão.

No terceiro capítulo foi feito um estudo de caso sobre o assunto do tema desse trabalho, onde uma viga pré-moldada e um pilar pré-moldados são submetidos a uma análise estrutural em todas as fases de produção, desde a concretagem ao seu posicionamento final no local de projeto, com os carregamentos e vínculos calculados, foi estudada também a

idade do concreto na fase de desmoldagem e o dimensionamento dos dispositivos de içamento nas fases de montagem.

No quarto capítulo é aberta uma discussão sobre os resultados obtidos no capítulo anterior, entre as vantagens e desvantagens do concreto pré-moldado e como as situações transitórias afetam no dimensionamento.

Por fim, no quinto capítulo foram apresentadas as conclusões que puderam ser obtidas com a discussão anterior, aliada com o conhecimento teórico abordado na fundamentação teórica e os resultados obtidos no estudo de caso da viga e pilar escolhidos. Além das referências utilizadas e o apêndice contendo anexos importantes para o leitor.

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1. O concreto pré-moldado

Segundo Vasconcellos (2002), não se pode precisar a data em que começou a pré-moldagem. O próprio nascimento do concreto armado ocorreu com a pré-moldagem de elementos, fora do local de seu uso. Sendo assim pode-se afirmar que a pré-moldagem começou com a invenção do concreto armado. A realização de estruturas com concretagem no local surgiu depois.

Sabe-se que é impossível desvincular o concreto pré-moldado da industrialização da construção civil, sendo que esse promoveu, segundo Serra (2005), no Brasil e no mundo, um salto de qualidade nos canteiros de obras, pois através de componentes industrializados com alto controle ao longo de sua produção, com materiais de boa qualidade, fornecedores selecionados e mão-de-obra treinada e qualificada, as obras tornaram-se mais organizadas e seguras.

Como afirma (Elliot, 2002) a estrutura de concreto pré-moldado não pode ser definida com a estrutura de concreto moldado in loco dividida em vários pedaços, tornando-a possível de trtornando-ansporttornando-ar e erguer. As peçtornando-as de concreto pré-moldtornando-ado (CPM) sofrem solicitações distintas das peças de concreto moldado no local (CML), entre elas estão encontradas as situações transitórias, que são elas a desmoldagem, o transporte, o armazenamento e a montagem – que inclui o içamento.

Figura 2.1 – exemplos de etapas envolvidas na execução de pré-moldados de fábrica: a) montagem da armadura; b) transporte do concreto até a fôrma; c) moldagem com o concreto vibrado; d) moldagem com

concreto autoadensável; e) desmoldagem; f) armazenamento.

Fonte: El Debs (2017)

O primeiro passo para a escolha do concreto pré-moldado é fazer um estudo de viabilidade econômica, pois como afirma Cunha (2010), por se tratar das peças serem fabricadas em local diferente da construção onde serão aplicadas, além do fator distância entre a fábrica e a obra há também custo com o transporte das peças podendo tornar uma solução inviável economicamente, onde deve-se levar em consideração os acessos a obra antes de optar pela aplicação do pré-moldado e Tomás (2010) agrega referindo que além do transporte a também com a desmoldagem, armazenamento e montagem, onde pode gerar situações desfavoráveis.

2.2. Situações Transitórias

Como afirmado anteriormente, as situações transitórias são aquelas em que as peças de concreto pré-moldado se submetem, desde sua desmoldagem até seu posicionamento final. São principalmente as situações transitórias que diferenciam o concreto moldado no local do concreto pré-moldado.

São conhecidas como situações transitórias a desmoldagem, o transporte, o armazenamento e a montagem, incluindo içamento das peças e efetivação das ligações finais.

2.2.1. Desmoldagem

O processo de desmoldagem depende basicamente da forma utilizada na concretagem. Segundo El Debs (2017), desmoldagem pode ser realizada das seguintes maneiras:

 Direta: equivale à retirada dos elementos por levantamento, com a retirada ou não das partes laterais da fôrma;

 Por separação dos elementos: corresponde ao procedimento envolvendo as fôrmas tipo bateria utilizadas na execução dos painéis;

 Por tombamento da fôrma: nesse procedimento, também direcionado à execução de painéis, o elemento é moldado com a fôrma na posição horizontal e colocado na posição vertical para a desmoldagem mediante o uso da mesa de tombamento. Desse modo, as tensões geradas pelo levantamento dos painéis seriam bem menores que as causadas se o painel estivesse na posição horizontal e fosse levantado.

A resistência que o concreto apresenta nessa fase é de suma importância, uma vez que, se não realizada na resistência adequada, ela pode causar na peça deformações excessivas, perda de resistência por fissuração prematura e quebra de cantos e bordas (EL DEBS, 2017). O concreto dos elementos pré-moldados e pré-fabricados deve ter resistência característica à compressão (𝑓_𝑐𝑘) em conformidade com a ABNT NBR 6118. Para o saque, manuseio, transporte e montagem, deve ser definida em projeto a resistência do concreto para a referida etapa do processo, com o mínimo de 15 MPa para elementos em concreto armado e 21 MPa para elementos em concreto protendido (ABNT NBR 9062:2017).

Uma vez que essa resistência será obtida em idade inferior a 28 dias, a ABNT NBR 6118:2014 indica uma formulação para obtenção dessa resistência. Sendo j a idade do concreto, inferior a 28 dias, a resistência a compressão do concreto nessa idade é 𝑓_𝑐𝑘𝑗, representado pela equação abaixo.

𝑓_𝑐𝑘𝑗 = 𝛽₁∙ 𝑓_𝑐𝑘 Sendo 𝛽₁ a relação 𝑓𝑐𝑘𝑗 _𝑓 𝑐𝑘 ⁄ , dada por: 𝛽1 = exp {𝑠[1 − (28 𝑡)⁄ 1 2 ⁄ _]}

Onde:

s=0,38 para concreto de cimento CPIII e IV; s=0,25 para concreto de cimento CPI e II; s=0,20 para concreto de cimento CPV-ARI; t é a idade efetiva do concreto, expressa em dias.

Logo, utiliza-se essa equação para obter com que idade do concreto ele possuirá os resultados de 15 MPa e 21 MPa, para concreto armado e protendido, respectivamente.

Outro fator importante na produção das peças, que afeta diretamente a fase de desmoldagem, ou saque, é a escolha e dimensionamento dos dispositivos auxiliares para o manuseio, sendo esses, em sua maior parte, destinados ao içamento. Os dispositivos auxiliares de manuseio estão explicitados em 2.2.6.

2.2.2. Transporte

Uma vez realizada a desmoldagem, prossegue-se com a fase de transporte, na qual, a depender da localização do processo de fabricação da peça, irá variar, podendo compreender, além do transporte interno, um transporte externo da mesma. Durante essa transição, os elementos transportados podem, ou não, se apresentar em sua posição final quanto ao plano (horizontal, vertical ou inclinados), sendo outro ponto a se considerar na análise.

A forma de transporte dos pré-moldados já deve estar definida previamente ao planejamento do canteiro, permitindo melhor interação entre o local de armazenamento e equipamentos de içamento. Caso o transporte dos pré-moldados seja feito manualmente pelos próprios operários da obra, a distância entre o estoque e o local de utilização deverá ser a mínima possível, com o que se reduz o risco de avarias nas peças e o risco de acidentes, assim como se diminui o esforço físico do operário. (BRUMATTI, 2008)

A fase de transporte dos elementos também é um fator limitante para as dimensões das peças pré-moldadas, portanto, durante o projeto, há a necessidade de verificar qual o meio de transporte será utilizado e quais as dimensões limites.

O transporte interno das peças pode ser realizado por meio de pórticos rolantes, carrinhos de rolamento, pontes rolantes, monotrilhos e outros, sendo os mais comuns as pontes rolantes e pórticos rolantes, pois são utilizados em todas as fases transitórias. Uma vez que, além do transporte interno das peças pré-moldadas, haja a necessidade de transporte externo, além da cuidadosa fixação dos elementos, o posicionamento do elemento sobre os apoios no veículo durante o transporte deve ser estudado de maneira que a frequência natural de vibração do elemento esteja suficientemente afastada da frequência de excitação do sistema de transporte (ABNT NBR 9062:2017), devido a possibilidade de ocorrerem ações dinâmicas de grande magnitude, que podem danificar os elementos, essas solicitações serão posteriormente consideradas em 2.2.5.

Com relação as dimensões limites apresentadas devido ao gabarito dos transportes, no caso de transporte rodoviário, recomenda-se obedecer às limitações de 2,5 m de largura e 4,5 m de altura, quanto ao comprimento, é possível transportar elementos com até 30 m. (EL DEBS, 2017)

2.2.3. Armazenamento

Durante o armazenamento das peças pré-moldadas, deve-se preocupar com a quantidade de peças que, apoiadas uma sobre a outra, não prejudiquem a segurança estrutural. Segundo El Debs (2017), o armazenamento ocorre por uma questão de planejamento da produção e para que aumente a resistência do concreto até que, preferencialmente, atinja a resistência de projeto.

A ABNT NBR 9062:2017 dá algumas diretrizes para o armazenamento: ele deve ser efetuado sobre dispositivos de apoio, assentes sobre terreno plano e firme. Podem ser formadas pilhas, intercalando-se dispositivos de apoio para evitar o contato das superfícies de concreto de dois elementos superpostos. Estes apoios devem situar-se em regiões previamente determinadas pelo projeto, e devem situar-ser constituídos ou revestidos de material suficientemente macio para não danificar os elementos de concreto.

Na formação de pilhas devem ser tomados cuidados especiais para manter a verticalidade dos planos: longitudinal, que passa pelos eixos dos elementos e transversal e que passa pelos dispositivos de apoio. Devem ser verificadas as tensões

nos apoios dos elementos, de maneira que não sejam ultrapassadas as tensões admissíveis.

No armazenamento dos elementos pré-moldados, recomenda-se não utilizar mais do que duas linhas de apoio e armazenar os elementos na posição correspondente à de utilização definitiva. Como pode se observar na figura 2.2 abaixo, os painéis de lajes pré-moldadas armazenadas em duas linhas de apoios de madeira.

Figura 2.2 – armazenamento de lajes pré-moldadas em canteiro de obras.

Fonte: Prémart pré-moldados. (2020)

2.2.4. Montagem

A fase de montagem em uma obra que utiliza concreto pré-moldado é uma fase crucial no planejamento e que, de acordo com o Manual para Montagem de Estruturas Pré-moldadas, da ABCIC ̸ NETPre, sempre que possível deve anteceder a própria elaboração do projeto, tentando prever o máximo possível de fatores que poderão afetar a montagem quando esta for iniciada, portanto a otimização sempre deve ser priorizada.

Esse planejamento envolve, principalmente, a determinação das condições de acesso, direção de montagem e sequências, identificação de riscos, determinação de tamanhos e limitações de pesos, plano de montagem, seleção do equipamento de montagem, elaboração de plano de segurança de montagem, verificações em campo, que devem ser feitas no início da montagem.

Pode-se inferir que a montagem varia basicamente com o tipo de equipamento que é utilizado, pois as operações que acontecem nessa fase são operadas por esse equipamento. E os tipos de equipamentos podem ser divididos em:

 De uso comum: autogrua (guindaste sobre plataforma móvel), grua de torre (guindaste de torre);

 De uso restrito: grua de pórtico (guindaste de pórtico) e derrick (guindaste derrick).

El Debs (2017) infere que as autogruas, sobretudo as com capacidade de 30 t a 100 t, constituem o principal equipamento utilizado hoje em dia devido a ela permitir uma grande mobilidade e sua restrição seria apenas com relação a edifícios altos, elas podem ser sobre pneus ou sobre esteiras, como mostrado na figura 2.3. Os fatores que influenciam na escolha do equipamento e sua capacidade são, entre outros, os seguintes: pesos, dimensões e raios de levantamento das peças mais pesadas e maiores, número de levantamentos a serem feitos e frequência das operações e mobilidade requerida, condições de campo e espaço disponível.

Figura 2.3 – autogrua atuando em montagem de estrutura pré-moldada.

Fonte: Somirav (2020).

2.2.5. Solicitações dinâmicas no manuseio, transporte e montagem dos elementos

Há diversas interferências que causam movimentação nas peças pré-moldadas durante suas fases transitórias, dentre essas estão o vento, o transporte rodoviário, o controle do içamento, e outras. Segundo a NBR 9062 (ABNT, 2017), se não for possível uma análise dinâmica minuciosa e direcionada àqueles casos, a solicitação dinâmica pode ser considerada, de forma aproximada, por uma análise

estática equivalente, adotando-se um coeficiente de amplificação dinâmica, conforme a equação a seguir:

𝑔_{𝑒𝑞,𝑑} ≥ 𝛽_𝑎∙ 𝛾_𝑓∙ 𝑔_𝑘

Onde

𝑔_𝑘 é a carga estática característica permanente;

𝑔_{𝑒𝑞,𝑑} é a carga estática equivalente de cálculo permanente;

𝛽_𝑎 é o coeficiente de amplificação dinâmica;

𝛾_𝑓 é o coeficiente de ponderação das ações, que será visto posteriormente em 2.3.

O coeficiente mínimo de amplificação dinâmica a ser utilizado para determinar a carga estática equivalente na verificação dos elementos deve ser dado por:

 βa = 1,30, na ocasião do transporte, com carga permanente

em situação desfavorável;

 βa = 0,8, na ocasião do transporte, com carga permanente

em situação favorável, ou outro valor definido em verificação experimental comprovada;

 βa = 1,3, na ocasião do saque da fôrma, manuseio no

canteiro e montagem do elemento;

 βa = 1,4, na ocasião do saque da fôrma, manuseio no

canteiro e montagem do elemento sob circunstâncias desfavoráveis, como o formato do elemento ou detalhes que dificultem a sua extração da fôrma ou superfície de contato com a fôrma maior que 50 m²;

 βa < 1,3, na ocasião do saque da fôrma, manuseio no

canteiro e montagem quando os elementos forem de peso superior a 300 kN. O valor de βa deve ser estabelecido conforme experiência local, bem como formas e equipamentos de içamentos adotados;

 βa = 3, para projetos dos dispositivos de içamento, para

saque, manuseio e montagem, em contato com a superfície do elemento ou ancorado no concreto;

 βa = 1,3, para o caso de transporte e içamento de pilares,

sendo obrigatória a limitação da tensão da armadura longitudinal do elemento a 0,50 𝑓𝑦𝑘.

Ou seja, nas condições desfavoráveis de saque, transporte e içamento das peças, o coeficiente de amplificação dinâmica é igual a 1,3.

2.2.6. Dispositivos auxiliares para o manuseio

Para realizar a movimentação das peças pré-moldadas, desde a sua fabricação à sua montagem, são necessários dispositivos e equipamentos, são esses os dispositivos auxiliares para o manuseio. A maioria desses dispositivos são destinados ao içamento das peças e podem ser divididos em internos ou externos à peça.

Os internos são laços ou chapas chumbadas, orifícios, laços ou argolas rosqueados posteriormente e dispositivos especiais. Desses, o mais utilizado é o laço chumbado, mais conhecido como alça de içamento, como pode ser observado na figura 2.4 abaixo, na viga pré-moldada.

Figura 2.4 – Alças de içamento, destacadas no circulo vermelho, em viga pré-moldada.

Fonte: Autora (2020).

Já os dispositivos externos podem ser divididos em balancins, prensadores transversais (representado na figura 2.5), braços mecânicos e ventosas. Dentre esses, o mais comum são os balancins, que tem como função reduzir os esforços solicitantes introduzidos nas situações transitórias.

Os prensadores transversais são utilizados para casos em que os dispositivos de içamento acarretariam dificuldades executivas, como na figura abaixo, em painéis de lajes alveolares.

Figura 2.5 – prensadores transversais em utilização.

Fonte: Autora (2020).

É sabido que as solicitações nas situações transitórias dependem basicamente da forma de içamento do elemento. No sentido de orientar a localização dos pontos para manuseio e de auxiliar no cálculo dos momentos fletores, El Debs (2017) apresenta nas figuras 2.6 abaixo algumas situações típicas para elementos lineares e painéis, respectivamente.

Figura 2.6 – Momentos fletores em elementos lineares devido ao manuseio.

Figura 2.7 – Momentos fletores em painéis devido ao içamento.

Fonte: adaptado de El Debs (2017).

Segundo El Debs (2017), para o dimensionamento dos dispositivos de içamento, deve-se considerar a resistência do dispositivo e a transferência da força para a peça de concreto. Esses dispositivos têm valores relativos à segurança específicos, maiores que os relativos ao dimensionamento, refletindo sua importância no manuseio dos elementos pré-moldados. O manual do PCI (2010) indica o coeficiente de segurança igual a 4, que se aproxima bastante do recomendado pela NBR 9062 (ABNT, 2017ª), de 3,9, produto do coeficiente dinâmico com o coeficiente de ponderação, para dispositivos de içamento ancorados no concreto.

Segundo a NBR 9062 (ABNT, 2017a), nas alças, em sua parte externa funcionam predominantemente à tração e, na parte imersa no concreto, ao cisalhamento por aderência. Abaixo, algumas das recomendações presentes nessa norma com relação a esses dispositivos:

 As alças devem ser solicitadas por barras de aço ou cordoalhas ou cabos que formem com a peça um ângulo mínimo de 45º.

 É vedada a utilização dos aços do tipo CA25, CA50 e CA60 na confecção de alças de içamento.

 No caso de utilização de aço ASTM A36 na confecção das alças, somente podem ser utilizadas bitolas de ø 10 mm a ø 25 mm.

 As alças devem ser dimensionadas e posicionadas conforme o ângulo de içamento previsto em projeto, de maneira que ambos os ramos trabalhem sob a mesma força de tração.

Na figura 2.8 abaixo são encontradas algumas formas de alças feitas com barras e na figura 2.9, algumas recomendações de detalhamento.

Figura 2.8 – formas das alças de içamento.

Fonte: El Debs (2017)

Figura 2.9 – indicações para o detalhamento das alças

Fonte: El Debs (2017).

2.3. Análise dos elementos componentes da estrutura pré-moldada

A NBR 9062 (ABNT, 2017a) afirma que a análise dos elementos componentes da estrutura pré-moldada deve ser efetuada considerando todas as fases por que possam passar os elementos, que sejam suscetíveis a condições desfavoráveis, quanto aos estados-limites último, e de serviço previstas na ABNT NBR 6118. As fases frequentes que exigem dimensionamento e verificação dos elementos são:

b) de manuseio; c) de armazenamento; d) de transporte;

e) de montagem (conforme Seção 11); f) transitórias da construção;

g) da obra finalizada.

Uma vez já conhecidas as situações transitórias, para prosseguimento da análise, há necessidade de conhecimento do que são os estados limites últimos e de serviço previstos na NBR 6118:2014.

2.3.1. Estados Limites

A NBR-6118 indica que uma estrutura ou parte dela atinge um estado limite quando, de modo efetivo ou convencional, se torna inutilizável ou quando deixa de satisfazer às condições previstas para sua utilização.

Segundo Camacho (2005), depreende-se naturalmente dos requisitos esperados para uma edificação, que a mesma deva reunir condições adequadas de segurança, funcionalidade e durabilidade, de modo a atender todas as necessidades para as quais foi projetada.

Logo, quando uma estrutura deixa de atender a qualquer um desses três itens, diz-se que ela atingiu um Estado Limite. Dessa forma, uma estrutura pode atingir um estado limite de ordem estrutural ou de ordem funcional. Assim, se concebe dois tipos de estados limites:

 Estado limite último (de ruína);

 Estado limite de serviço (de utilização).

2.3.1.1. Estado-Limite Último

O estado limite último, ou ELU, é definido pela NBR 6118 como estado-limite relacionado ao colapso, ou a qualquer outra forma de ruína estrutural, que determine a paralisação do uso da estrutura. A segurança das estruturas de concreto deve sempre ser verificada em relação aos seguintes estados-limites últimos:

a) estado-limite último da perda do equilíbrio da estrutura, admitida como corpo rígido;

b) estado-limite último de esgotamento da capacidade resistente da estrutura, no seu todo ou em parte, devido às solicitações normais e tangenciais, admitindo-se a redistribuição de esforços internos, desde que seja respeitada a capacidade de adaptação plástica definida na Seção 14, e admitindo-se, em geral, as verificações separadas das solicitações normais e tangenciais; todavia, quando a interação entre elas for importante, ela estará explicitamente indicada nesta Norma; c) estado-limite último de esgotamento da capacidade resistente da estrutura, no seu todo ou em parte, considerando os efeitos de segunda ordem;

d) estado-limite último provocado por solicitações dinâmicas (ver Seção 23);

e) estado-limite último de colapso progressivo;

f) estado-limite último de esgotamento da capacidade resistente da estrutura, no seu todo ou em parte, considerando exposição ao fogo, conforme a ABNT NBR 15200;

g) estado-limite último de esgotamento da capacidade resistente da estrutura, considerando ações sísmicas, de acordo com a ABNT NBR 15421;

h) outros estados-limites últimos que eventualmente possam ocorrer em casos especiais.

2.3.1.2. Estado-Limite de Serviço

Estados-limites de serviço são aqueles relacionados ao conforto do usuário e à durabilidade, aparência e boa utilização das estruturas, seja em relação aos usuários, seja em relação às máquinas e aos equipamentos suportados pelas estruturas.

A segurança das estruturas de concreto pode exigir a verificação de alguns estados-limites de serviço, sendo os mais usuais:

a) Estado-limite de formação de fissuras; b) Estado-limite de abertura das fissuras; c) Estado-limite de deformações excessivas; d) Estado-limite de vibrações excessivas.

2.3.2. Ações

Na análise estrutural deve ser considerada a influência de todas as ações que possam produzir efeitos significativos para a segurança da estrutura em exame, levando-se em conta os possíveis estados limites últimos e os de serviço (ABNT NBR 6118:2014).

As ações a considerar classificam-se, de acordo com a ABNT NBR 8681, em permanentes, variáveis e excepcionais. Para cada tipo de construção, as ações a considerar devem respeitar suas peculiaridades e as normas a ela aplicáveis.

2.3.2.1. Ações permanentes

As ações permanentes são aquelas que ocorrem durante toda a vida útil da estrutura com valores praticamente constantes. Também são consideradas permanentes as ações que aumentam no tempo, tendendo a um valor limite constante. Essas ações podem ser divididas em ações permanentes diretas e indiretas.

 Ações permanentes diretas: são constituídas pelo peso próprio da estrutura, pelos pesos dos elementos construtivos fixos, das instalações permanentes e dos empuxos permanentes.

 Ações permanentes indiretas: são constituídas pelas deformações impostas por retração e fluência do concreto, deslocamentos de apoio, imperfeições geométricas e protensão.

2.3.2.2. Ações Variáveis

As ações variáveis são aquelas em que os seus valores variam durante a vida útil da estrutura. Essas ações também podem ser divididas em ações variáveis diretas e indiretas.

 Ações variáveis diretas: são constituídas pelas cargas acidentais previstas para o uso da construção, pela ação do vento e da água, devendo-se respeitar as prescrições feitas por normas brasileiras específicas.

 Ações variáveis indiretas: são aquelas constituídas pela variação da temperatura e pelas ações dinâmicas.

2.3.2.3. 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.

2.3.2.4. Valores representativos das ações

As ações são quantificadas por seus valores representativos, que podem ser: a) os valores característicos;

b) valores convencionais excepcionais, que são os valores arbitrados para as ações excepcionais;

c) valores reduzidos, em função da combinação de ações.

2.3.2.5. Valores de cálculo

Os valores de cálculo 𝐹_𝑑 das ações são obtidos a partir dos valores representativos, multiplicando-os pelos respectivos coeficientes de ponderação 𝛾_𝑓.

2.3.2.6. Coeficientes de ponderação das ações

As ações devem ser majoradas pelo coeficiente 𝛾_𝑓, é considerado que: 𝛾_𝑓 = 𝛾_𝑓1∙ 𝛾_𝑓2∙ 𝛾_𝑓3

2.3.2.7. Coeficientes de ponderação das ações para o ELU

Os valores-base para verificação são os apresentados nas Tabelas 1 e 2 abaixo, para 𝛾_𝑓1∙ 𝛾_𝑓3 e 𝛾_𝑓2, respectivamente.

Tabela 1 - coeficiente 𝛾𝑓 = 𝛾𝑓1∙ 𝛾𝑓3

Fonte: ABNT NBR 6118:2014 Tabela 2 – coeficiente 𝛾𝑓2

2.3.2.8. Coeficiente de ponderação das ações para o ELS

Em geral, o coeficiente de ponderação das ações para estados-limites de serviço é dado pela expressão:

𝛾_𝑓 = 𝛾_𝑓2 Onde

𝛾_𝑓2 tem valor variável conforme a verificação que se deseja fazer (ver Tabela 1.2): 𝛾_𝑓2 = 1 para combinações raras;

𝛾_𝑓2 = ψ1 para combinações frequentes;

𝛾𝑓2 = ψ2 para combinações quase permanentes.

2.3.2.9. Combinações de ações

Um carregamento é definido pela combinação das ações que têm probabilidades não desprezíveis de atuarem simultaneamente sobre a estrutura, durante um período preestabelecido.

A combinação das ações deve ser feita de forma que possam ser determinados os efeitos mais desfavoráveis para a estrutura; a verificação da segurança em relação aos estados-limites últimos e aos estados-limites de serviço deve ser realizada em função de combinações últimas e de combinações de serviço, respectivamente.

2.3.2.9.1. Combinações Últimas

Uma combinação última pode ser classificada como normal, especial ou de construção e excepcional, descritas a seguir:

 Combinações últimas normais: em cada combinação devem estar incluídas as ações permanentes e a ação variável principal, com seus valores característicos e as demais ações variáveis, consideradas secundárias, com seus valores reduzidos de combinação, conforme ABNT NBR 8681.

 Combinações últimas especiais ou de construção: em cada combinação devem estar presentes as ações permanentes e a ação variável especial, quando existir, com seus valores característicos e as demais ações variáveis com probabilidade não desprezível, de ocorrência simultânea, com seus valores reduzidos de combinação, conforme ABNT NBR 8681.

 Combinações últimas excepcionais: em cada combinação devem figurar as ações permanentes e a ação variável excepcional, quando existir, com seus valores representativos e as demais ações variáveis com probabilidade não desprezível de ocorrência simultânea, com seus valores reduzidos de combinação, conforme ABNT NBR 8681. Nesse caso se enquadram, entre outras, sismo e incêndio.

Para facilitar a visualização, as combinações últimas usuais estão dispostas na tabela 3 abaixo.

Fonte: ABNT NBR 6118:2014

2.3.2.9.2. Combinações de serviço

São classificadas de acordo com sua permanência na estrutura e devem ser verificadas como estabelecido a seguir:

 Quase permanentes: podem atuar durante grande parte do período de vida da estrutura, e sua consideração pode ser necessária na verificação do estado-limite de deformações excessivas;

 Frequentes: repetem-se muitas vezes durante o período de vida da estrutura, e sua consideração pode ser necessária na verificação dos estados-limites de formação de fissuras, de abertura de fissuras e de vibrações excessivas. Podem também ser consideradas para verificações de estados-limites de deformações excessivas decorrentes de vento ou temperatura que podem comprometer as vedações;

 Raras: ocorrem algumas vezes durante o período de vida da estrutura, e sua consideração pode ser necessária na verificação do estado-limite de formação de fissuras.

Para facilitar a visualização, as combinações de serviço usuais estão dispostas na tabela abaixo.

Tabela 4 – combinações de serviço usuais

Fonte: ABNT NBR 6118:2014

2.4. A realidade de uma fábrica de pré-moldados

Para um melhor entendimento e interpretação do assunto, foi realizada uma visita à uma fábrica de pré-moldados, a T&A, em novembro de 2020. Durante a visita, foi possível observar praticamente todas as fases as quais estão submetidas as peças pré-moldadas, desde a concepção ao transporte. Observando todos os cuidados e exigências com as peças, característicos desse tipo de concepção estrutural.

Observou-se que em todos os setores da fábrica, os processos eram movidos por um guindaste de pórtico, permitindo movimentações nos sentidos longitudinais e

transversais. Esse guindaste tem atuação no processo de concretagem das peças, no saque, no içamento para sua posição de armazenamento, no içamento para posicionamento no veículo encarregado do transporte final, entre outros. A grua de pórtico pode ser observada na figura 2.10 abaixo, na qual ela é responsável por carregar o concreto para a máquina moldadora das lajes alveolares.

Figura 2.10 – grua de pórtico levando concreto para a máquina moldadora.

Fonte: Autora (2020).

No início da visita, foi acompanhado o processo de produção de uma laje alveolar pré-moldada protendida de 17 cm de altura, na fábrica, haviam três pistas de 150 m de comprimento cada, para produção de lajes alveolares. Segundo a engenheira da fábrica responsável pelo setor das lajes alveolares, a produção média desse setor seria de 3 pistas por dia.

As gruas de pórtico presentes no setor de lajes alveolares, presentes desde a concretagem ao transporte desses painéis de lajes, tem capacidade de 12,5 t, e realiza deslocamentos em direções longitudinais e transversais.

O concreto utilizado na produção das lajes alveolares é composto pelo cimento CPV ARI PLUS, que confere um alto ganho de resistência já nos primeiros dias, necessário pois a fabricação dessas lajes ocorre de maneira muito ágil, uma vez que a laje é concretada e já é transportada em média 14 horas após a concretagem. É utilizado também um aditivo plastificante, para auxiliar na trabalhabilidade desse concreto, uma

vez que ele possui o slump ou abatimento praticamente nulo, influenciando diretamente na resistência, pela baixa relação água-cimento.

Uma vez conhecido o material de estudo, o processo de produção das lajes segue os seguintes passos, correspondentes às imagens abaixo:

1º: Lavagem da pista onde será executada a referida laje, como apresentado na figura 2.11.a;

2º: Inserção do desmoldante nesta pista;

3º: Posicionamento dos cabos de protensão de acordo com especificado em projeto;

4º: Realização da protensão dos cabos, com o auxílio do macaco hidráulico, com a força e deslocamentos especificados em projeto, como apresentado na figura 2.11.b;

5º: Execução propriamente dita, com a concretagem, fôrma e desfôrma, realizada pela máquina conhecida como moldadora. A moldadora recebe o concreto, previamente especificado, em sua parte superior, e entrega como resultado a laje já na forma desejada, com os alvéolos em seu interior, e devido à alta resistência inicial do concreto e seu baixo abatimento, não há necessidade de formas, como apresentado na figura 2.11.c;

6º: Realização da cura em toda a extensão da laje;

7º: Inserção da manta para manter a cura e proteger a laje da presença do sol, como apresentado na figura 2.11.e;

8º: No início do turno do dia seguinte, é retirada a manta de proteção;

9º: As máquinas de corte cortam as lajes nos comprimentos delimitados em projeto, horizontalmente e verticalmente;

10º: Com o auxílio do “mordedor” – tecnicamente chamado de prensador transversal, as lajes cortadas são erguidas a uma altura na qual seja possível inserir os apoios sob elas, para facilitar o posterior içamento, como apresentado na figura 2.11.g; 11º: Içamento das lajes e posicionamento delas em seus respectivos locais de armazenamento, como apresentado na figura 2.11.i;

12º: Içamento das lajes do seu local de armazenamento para a carreta na qual essas lajes serão transportadas, com os devidos cuidados com o posicionamento e segurança das lajes, como apresentado na figura 2.11.j;

13º: Transporte das lajes para o local no qual elas foram requisitadas, ou seja, transporte final e externo à fábrica.

Figura 2.11 – Etapas envolvidas na produção de uma laje alveolar protendida pré-moldada: a) Lavagem da pista; b) Protensão dos cabos com o macaco hidráulico; c) concretagem e moldagem do concreto com a Moldadora; d) Marcação dos pontos de corte das lajes; e) posicionamento da manta de cobertura para

cura do concreto; f) laje pronta para ser cortada pela máquina de corte; g) laje erguida pelo “mordedor” para colocação dos apoios; h) preparação para o içamento da laje com o auxílio de cordas;

i) içamento da laje e posicionamento no seu local de armazenamento; j) içamento da laje, movendo-a do seu local de armazenamento ao posicionamento na carreta de transporte.

a b

Fonte: Autora (2020).

Quanto ao armazenamento, o funcionário responsável informou que, a depender do tamanho das lajes, a quantidade de lajes empilhadas varia de 4 a 8 lajes, de maneira a não prejudicar a segurança delas.

Dando seguimento à visita, foi visitado o setor de qualidade do concreto, no qual são realizados testes com corpos de prova retirados do concreto de cada uma das peças em fabricação, em cada uma das pistas de lajes referidas acima, são retirados 6 corpos de prova cilíndrico, para realização de testes de resistência à compressão, 2 para serem rompidos com 1 dia de idade, 2 com 7 dias de idade e 2 com 28 dias de idade, de maneira a possibilitar o controle direto de cada peça que é produzida na fábrica, e garantindo esse controle e os resultados aos clientes.

De acordo com a engenheira responsável pelo setor, os corpos de prova com 1 dia de idade são rompidos para que haja a liberação das peças para desmoldagem, como citado em 3.1.1, é verificado se o concreto atingiu a resistência conhecida como 𝑓𝑐𝑘𝑗, isso ocorre em praticamente 100% dos casos, devido ao alto ganho de resistência

f g h

j i

inicial, conferido pela utilização do cimento CPV ARI PLUS. O 𝑓_𝑐𝑘𝑗 é usualmente especificado em projeto pelo projetista responsável, e segundo a engenheira, costuma ser uma porcentagem em relação ao 𝑓𝑐𝑘, de no mínimo 50% do valor final de resistência.

O setor de qualidade do concreto também é o setor responsável por conferir as peças - seu posicionamento e execução. Como mostra a imagem abaixo, antes da concretagem do pilar, o setor de qualidade verifica se a armação está corretamente executada e posicionada, assim como a forma, a exemplo do pilar pré-moldado apresentado.

Figura 2.12 – forma e armação de pilar pré-moldado.

Fonte: Autora (2020).

3. ESTUDO DE CASO

3.1. Definições iniciais

Para o estudo de caso da análise de vigas e pilares pré-moldados em situações transitórias, foi escolhido um projeto, no qual foram selecionados uma viga e um pilar pré-moldados para a devida análise.

O projeto escolhido trata de um edifício destinado a uma universidade, a Universidade Federal do Rio Grande do Norte, em Natal-RN, sendo o novo prédio da Escola de Ciências e Tecnologia. Esse projeto foi elaborado pelo escritório George Maranhão Engenharia e Consultoria Estrutural, que o cedeu para análise nesse trabalho, no ano de 2009.

A fôrma escolhida para a utilização do pilar e viga pré-moldados foi a fôrma do 1º pavimento, que se encontra no nível 3,35m. A partir do projeto foram retiradas informações necessárias para desenvolvimento deste trabalho:

 𝑓_𝑐𝑘 = 40 𝑀𝑃𝑎  𝐸𝑐𝑠= 30 𝐺𝑃𝑎  Aço CA-50 e CA-60

A figura abaixo mostra a fôrma que será utilizada no desenvolvimento deste trabalho.

Figura 3.1 – planta de fôrma do 1º pavimento da Escola de Ciências e Tecnologia.

Fonte: George Maranhão (2009)

A viga escolhida foi a VP38, que está apoiada nos pilares P25 e P34, recebendo esforços provenientes do peso próprio e das cargas referentes às lajes pré-moldadas LP2 e LP3, que se apoiam sobre ela. A viga possui comprimento de 597 cm e seção 75x51

cm. A princípio essa viga seria protendida, mas como não está no escopo desse projeto de pesquisa, partiu-se do pressuposto de uma seção apenas de concreto pré-moldado.

O pilar escolhido para estudo foi o pilar P34, que possui seção 45x45 cm e apoia as vigas VP37 e VP38, assim como as lajes LP2 e LP3 do pavimento térreo. No referido projeto, esse pilar é um pilar que nasce no pavimento térreo e morre na cobertura, porém, para efeitos de cálculo e análise de primeira ordem, que englobam o escopo desse projeto, foi considerado que o pilar morre no primeiro pavimento, que seria o pavimento no qual a fôrma acima se refere. A figura 3.2 abaixo se refere à uma aproximação dessa fôrma do 1º pavimento para melhor visualização das peças estudadas.

Figura 3.2 – Planta de fôrma aproximada para visualização da VP38 e P34.

Fonte: Adaptado de Maranhão (2009).

3.2. Análise da viga pré-moldada VP38

3.2.1. Cálculo da viga em sua situação final

Para cálculo do carregamento que se incide na viga VP38, faz-se necessário os seguintes cálculos: peso próprio da viga e carregamentos referentes às lajes LP2 e LP3 que se apoiam na viga.

3.2.1.1. Cálculo do peso próprio da viga VP38 em sua situação final.

Para cálculo do peso próprio, é necessário o cálculo da área da seção transversal da viga em questão. Que possui a seguinte forma, fornecida pelo projetista, que seria uma “Viga T invertida”:

Figura 3.3 – seção transversal da viga pré-moldada V38 - as dimensões encontram-se em centímetros.

Fonte: adaptado de Maranhão (2009).

Foi considerado que a viga estaria em sua posição final, ou seja, pós capeamento. Logo, sua seção contempla a área de concreto do capeamento, no qual é acrescentada a área hachurada representada na figura 4. A área total da seção é representada pela Equação 1.

Figura 3.4 – seção transversal da viga pré-moldada V38 em sua posição final.

Fonte: Autor (2020).

𝐴𝑇 = 𝐴VP+ 𝐴CAPEAMENTO (1)

Então, para obtenção da área da seção da viga em sua posição final, fazem-se necessários os fazem-seguintes cálculos:

𝐴𝑇 = 1500 𝑐𝑚2 + 1767𝑐𝑚² = 3267 𝑐𝑚²

Logo, o peso próprio referente a essa seção, considerando o peso específico do concreto armado (𝛾_𝐶𝐴) como 25 𝑘𝑁 𝑚⁄ ₃ (ABNT NBR 6120:1980), e as dimensões da seção transversal já descritas, seria dado por:

𝑃. 𝑃. = 𝐴𝑇∙ 𝐿 ∙ 𝛾𝐶𝑂𝑁𝐶𝑅𝐸𝑇𝑂 (2) 𝑃. 𝑃. = 3267 𝑐𝑚2_{∙ 597𝑐𝑚 ∙ 2,5 ∙ 10}−5

𝑘𝑁 𝑐𝑚⁄ 3 𝑃. 𝑃. = 48,76 𝑘𝑁

Como a carga é distribuída linearmente ao longo do comprimento da viga, para efeitos de cálculo, ela é considerada por metro de viga, ou seja:

𝑃. 𝑃. = 48,76 𝑘𝑁

5,97 𝑚 = 8,17 𝑘𝑁 𝑚⁄

3.2.1.2. Carregamento referente às lajes LP2 e LP3:

Como as lajes LP2 e LP3 são iguais - possuem mesmo carregamento, mesmo tipo de apoio e mesma seção - o cálculo referente ao carregamento delas será o mesmo. Logo, após obtidos os valores referentes ao carregamento de uma das lajes, esse valor será dobrado para obtenção das reações das lajes nas vigas.

3.2.1.2.1. Carregamento permanente nas lajes:

As lajes LP2 e LP3 são lajes alveolares que possuem o formato representado na figura 3.5.

FONTE: Adaptado de Prefor Engenharia (2020).

A laje com altura de 26 cm, possui um peso próprio de 320 𝑘𝑔𝑓⁄_𝑚2 (R4 Tecno, 2020). Logo, uma vez que o vão das lajes que se apoiam nessa viga VP38 possuem comprimento de 11,95 m, calcula-se que a carga do peso próprio das lajes atuando na viga por m, seja:

320 𝑘𝑔𝑓 𝑚⁄ 2∙ 11,95 𝑚 = 3824 𝑘𝑔𝑓 m⁄

Transformando esse valor em 𝑘𝑁⁄ para efeito de cálculo, tem-se: _m 3824 𝑘𝑔𝑓 𝑚⁄ ∙ 𝑔 = 3824 ∙ 9,80 = 37.502 𝑁 𝑚⁄ = 37,50 𝑘𝑁 𝑚⁄

Para as lajes alveolares, há a necessidade de consideração de uma camada de capeamento de concreto de 5 cm, como especificado em projeto. Logo, para cada 1m de laje, o carregamento referente ao capeamento é:

25 𝑘𝑁 𝑚⁄ 3∙ 0.05 m ∙ 11,95 𝑚 = 14,94 𝑘𝑁 m⁄

Foi considerado um peso referente ao revestimento de 1 𝑘𝑁 𝑚⁄ 2, logo, para 1m de laje a carga referente ao revestimento é de:

1 𝑘𝑁 𝑚⁄ 2∙ 11,95 𝑚 = 11,95 𝑘𝑁 m⁄

A somatória de carregamentos permanentes nas lajes é representada na Tabela 5.

Tabela 5 – Carregamento permanente atuante nas lajes LP2 e LP3 Tipo de carregamento Valor do carregamento

(𝑘𝑁⁄ ) _𝑚 Peso Próprio da laje alveolar h=26

cm 37,50 Capeamento de concreto h=5 cm 14,94 Revestimento 11,95 TOTAL 64,39 Fonte: Autora (2020).

3.2.1.2.2. Carregamento acidental nas lajes:

Uma vez que as referidas lajes fazem parte de uma escola, a NBR 6120 (1980) recomenda que seja considerado um carregamento acidental de 3 𝑘𝑁 𝑚⁄ 2 para corredores e salas de aula. Logo, para 1m de laje, considera-se o carregamento de:

3 𝑘𝑁 𝑚⁄ 2∙ 11,95 𝑚 = 35,85 𝑘𝑁 m⁄

3.2.1.2.3. Reações das lajes na viga VP38

Como as lajes LP2 e LP3 são consideradas biapoiadas em duas vigas de igual seção, é possível partir do princípio de que há um eixo de simetria vertical entre as lajes, logo, devido às vigas que as apoiam possuírem iguais resistências, pode-se considerar que os carregamentos gerarão reações nas vigas de igual valor e sentido.

Tabela 6 – Reações na viga VP38 devido ao carregamento de uma das lajes. Tipo de carregamento Valor do carregamento (𝑘𝑁⁄ ) _𝑚 Valor da reação (𝑘𝑁⁄ ) _𝑚 Somatória dos carregamentos permanentes 64,39 32,20 Variável 35,85 17,93 Fonte: Autora (2020).

Como a viga VP38 é apoio das lajes LP2 e LP3 considera-se que essas reações acontecerão devido as duas lajes, portanto, o valor final delas será dobrado.

3.2.1.3. Combinação de carregamentos atuantes na viga VP38 em sua situação final:

Por se tratar de uma estrutura pré-moldada, para a análise da viga em sua posição final, posição essa em que já estão aplicados os carregamentos e

os vínculos especificados em projeto, foi utilizada a suposição de que a ligação entre a viga e os pilares é um vínculo de engaste. Para isso, devido à grande dificuldade de garantir o engastamento viga-pilar, é necessário o cuidado e atenção devidos, de maneira a garantir os seguintes requisitos:

Na ligação engastada, os consolos que apoiam as vigas nos pilares possuem chapas metálicas na direção horizontal, onde apoiam as vigas, soldadas à armadura principal na parte inferior das vigas e na parte superior dos consoles, elas devem ser soldadas garantido resistência aos esforções de tração. Além disso, é necessária a armadura negativa de ligação entre o pilar e a viga.

3.2.1.3.1. Combinação última normal:

De acordo com a ABNT NBR 8681:2003 esta combinação é determinada pela Equação 3. Determinados os valores das cargas, será necessário então definir os valores dos coeficientes de ponderação para as ações permanentes (𝛾_𝑔) e variáveis (𝛾_𝑞).

𝐹𝑑 = ∑𝑖=1𝑚 𝛾𝑔𝑖𝐹𝐺𝑖,𝑘+ 𝛾𝑞[𝐹𝑄1,𝑘+ ∑𝑗=2𝑛 𝛹0𝑗𝐹𝑄𝑗,𝑘](3)

Como o carregamento acidental nessa estrutura não supera 5 𝑘𝑁 𝑚⁄ ₂ (possui valor de 3 𝑘𝑁 𝑚⁄ 2), essa edificação, segundo a ABNT NBR 8186 (2003), deve ser classificada como tipo 2, logo, o coeficiente de ponderação das ações permanentes diretas (𝛾𝑔), quando desfavoráveis à segurança da estrutura, é igual a 1,4, à exceção de cargas permanentes de baixa variabilidade, como peso próprio de estruturas pré moldadas que pode ser utilizado 1,3, o de ações variáveis (𝛾𝑞) também é igual a 1,4. Já o fator de combinação 𝛹0, como trata-se de uma escola, se encaixa na categoria “Locais em que há predominância de pesos de equipamentos que permanecem fixos por longos períodos de tempo, ou de elevadas concentrações de pessoas”, portanto 𝛹₀= 0,7. Porém, como há a presença apenas de um carregamento variável, não haverá necessidade de utilização deste último fator.

Na Tabela 3 apresentam-se os valores referentes aos carregamentos atuantes na viga VP38, que serão utilizados na Equação 3 para obtenção do carregamento final na viga, de acordo com a combinação última normal.

Tabela 7 – Carregamento atuante na viga VP38.

Tipo de carregamento

Valor do carregamento

(𝑘𝑁⁄ ) _𝑚 Permanente Peso próprio

da viga

8,17 Permanente Reação das

lajes na viga

64,39 Variável Reação das

lajes na viga

35,85 Fonte: Autora (2020).

Substituindo os valores da Tabela 3 na Equação 3, obtém-se:

𝐹_{𝑑 = 1,3 ∙ 8,14 + 1,4 ∙ 64,39 + 1,4 ∙ 35,85 = 150,92 𝑘𝑁 𝑚}⁄ Figura 3.6 – Carregamento na viga em sua posição final, resultando da combinação última

normal

Fonte: Autora (2020)

Figura 3.7 – diagrama de momento fletor da viga em sua posição final, resultando da combinação última normal, em kNm

Fonte: Autora (2020)

Figura 3.8 – diagrama de esforço cortante da viga em sua posição final, resultando da combinação última normal, em kN