FERNANDO PEREIRA LUIZ FERNANDO COSTA
ANÁLISE DAS CARGAS EM UM EDIFÍCIO DE CONCRETO ARMADO, QUANDO COMPARADO A UTILIZAÇÃO DE PAREDES DE VEDAÇÃO INTERNA DE
ALVENARIA CONVENCIONAL E DRYWALL
Palhoça 2017
FERNANDO PEREIRA LUIZ FERNANDO COSTA
ANÁLISE DAS CARGAS EM UM EDIFÍCIO DE CONCRETO ARMADO, QUANDO COMPARADO A UTILIZAÇÃO DE PAREDES DE VEDAÇÃO INTERNA DE
ALVENARIA CONVENCIONAL E DRYWALL
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Engenharia Civil da Universidade do Sul de Santa Catarina como requisito parcial à obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil.
Orientador: Prof. Ildo Sponholz, Msc.
Palhoça 2017
Dedico este trabalho a meu Pai, in memoriam, e as mulheres de minha vida: mãe, esposa e filha.
Fernando Pereira.
Dedico a minha família, em especial aos meus pais que ensinaram a importância da educação, a minha esposa que me deu a força em minha jornada na faculdade e ao meu filho que foi a inspiração de um futuro melhor.
AGRADECIMENTOS
Agradeço ao nosso bondoso Deus por todas as bênçãos concedidas, por iluminar os meus passos e ser o norte da minha existência;
A minha amada e querida esposa, Sayonara, por compreender a minha ausência ao longo dos períodos de estudos e o apoio dado nos momentos de dificuldade. Quero agradecer também a minha filha, que inspira de maneira especial os meus pensamentos;
A Clemar Engenharia Ltda pelo incentivo financeiro dado ao longo desta segunda graduação, grato pelas oportunidades e confiança no trabalho que desenvolvo;
E ao meu amigo Luiz Fernando, companheiro de trabalho e irmão na amizade.
Fernando Pereira
Agradeço a minha família, em especial minha esposa Suzamara Capanema Costa, que com sabedoria e paciente, suportou minhas horas de stress nos dias de estudos que antecediam as provas e trabalhos da faculdade.
Aos amigos que de alguma forma me ajudaram na motivação pelos estudos, em especial ao Rafael que foi primordial para que eu retornasse para a minha vida acadêmica, ao Frankberg que foi decisivo para eu encontrar motivação e superação e ao meu amigo Fernando que não deixou eu desistir nos momentos de dificuldade.
Aos professores pelas horas de aprendizagem.
À empresa Clemar engenharia, que me gratificou com a bolsa de estudos e incentivou no meu crescimento profissional.
"O sucesso nasce do querer, da determinação e persistência em se chegar a um objetivo. Mesmo não atingindo o alvo, quem busca e vence obstáculos, no mínimo fará coisas admiráveis." (José de Alencar)
RESUMO
O presente trabalho aborda uma análise comparativa das cargas estruturais de um edifício residencial, considerando inicialmente em seu projeto paredes de vedação vertical interna em alvenaria convencional, e posteriormente, substituindo por vedações internas no sistema drywall. Os dimensionamentos dos elementos estruturais seguirão os critérios da ABNT NBR 6118:2014, através do software Eberick. Ao final do trabalho, os resultados obtidos nas duas simulações serão comparados e avaliados quanto a alívio de carga na fundação e redução da armadura nos elementos estruturais. Complementando a análise, apresentamos um breve resumo financeiro comparando a redução no custo do aço com o aumento ocasionado pela implantação das paredes de drywall.
ABSTRACT
The present work deals with a comparative analysis of the structural loads of a residential building, initially considering in its design walls of internal vertical sealing in conventional masonry, and later, replacing with internal seals in the drywall system. The dimensions of the structural elements will follow the criteria of ABNT NBR 6118: 2014, through Eberick software. At the end of the work, the results obtained in the two simulations will be compared and evaluated for load relief at the foundation and reduction of the reinforcement in the structural elements. Complementing the analysis, we present a brief financial summary comparing the reduction in the cost of steel with the increase caused by the implantation of drywall walls.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 - Localização do empreendimento (simulação) ... 36
Figura 2 - Perfil da edificação ... 37
Figura 3 - Perspectiva do edifício ... 38
Figura 4 - Cargas de parede sobre laje - Planta do pavimento tipo ... 39
Figura 5 - Lançamento das cargas de parede de alvenaria ... 41
Figura 6 - Lançamento das cargas de parede de drywall ... 41
Figura 7 - Lançamento das cargas de revestimento ... 43
Figura 8 - Lançamento das cargas acidentais ... 45
Figura 9 - Mapa de isopletas do vento ... 46
Figura 10 - Configurações do vento ... 47
Figura 11 - Programação do cálculo das combinações de forças ... 47
Figura 12 - Programação do cálculo das combinações de forças ... 48
Figura 13 - Programação do cálculo das combinações de forças ... 48
Figura 14 - Lançamento dos materiais e durabilidade ... 49
Figura 15 - Janela de verificação do dimensionamento ... 50
Figura 16 - Exemplo de empregos dos vínculos rotulados e semi-engastados ... 51
Figura 17 - Paredes substituídas - 3º Pavimento ... 52
Figura 18 - Paredes substituídas - Pavimento tipo (4º ao 15º pavimento) ... 52
Figura 19 - Paredes substituídas –16º Pavimento ... 52
Figura 20 - Paredes substituídas –17º Pavimento ... 53
Figura 21 - Relatório de cargas na fundação ... 54
Figura 22 - Locação dos pilares e projeção do pavimento tipo ... 57
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Classes de agressividade ambiental (CAA) ... 16
Tabela 2 - Correspondência entre a classe de agressividade e a qualidade do concreto ... 17
Tabela 3 - Correspondência entre a classe de agressividade ambiental e o cobrimento nominal para ∆c = 10mm ... 18
Tabela 4 - Peso específico dos materiais de construção ... 21
Tabela 5 - Valores mínimos de cargas acidentais – parte da tabela original ... 22
Tabela 6 - Características técnicas das paredes de vedação ... 28
Tabela 7 - Componentes da vedação vertical interna em drywall ... 31
Tabela 8 - Tipos de chapas de gesso acartonado ... 32
Tabela 9 - Caracterização da edificação ... 36
Tabela 10 - Cargas de revestimento consideradas ... 42
Tabela 11 - Cargas acidentais consideradas ... 44
Tabela 12 - Fatores do vento considerados ... 46
Tabela 13 - Materiais considerados ... 49
Tabela 14 - Resultados da análise de 1ª ordem ... 53
Tabela 15 - Estudo comparativo das cargas na fundação ... 55
Tabela 16 - Valores unitários aplicados ... 58
Tabela 17 - Estudo comparativo da armadura dos elementos estruturais ... 59
Tabela 18 - Custo das paredes substituídas em alvenaria ... 60
SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ... 12 1.1 OBJETIVOS ... 12 1.1.1 Objetivo geral ... 12 1.1.2 Objetivo específico ... 13 1.2 JUSTIFICATIVA ... 13 1.3 DELIMITAÇÃO DO TEMA ... 13 1.4 ESTRUTURA DO TRABALHO ... 14 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 15
2.1 ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO ... 15
2.1.1 Requisitos da qualidade da estrutura ... 15
2.1.2 Durabilidade da estrutura ... 16
2.1.2.1 Classe de agressividade ambiental ... 16
2.1.2.2 Relação água / cimento e classe de concreto ... 17
2.1.2.3 Cobrimento nominal ... 17
2.1.3 Segurança e estados-limites ... 18
2.1.3.1 Estados limites últimos ... 19
2.1.3.2 Estados limites de serviço ... 19
2.1.4 Ações ... 20
2.1.4.1 Ações permanentes... 20
2.1.4.2 Ações variáveis ... 20
2.1.4.3 Ações excepcionais ... 21
2.1.5 ABNT NBR 6120:1980 - Cargas para o cálculo de estruturas de edificações ... 21
2.1.6 Concepção estrutural de edifícios ... 24
2.1.6.1 Diretrizes básicas para a concepção estrutural de edifícios ... 24
2.2 VEDAÇÃO VERTICAL ... 26
2.2.1 Vedação vertical interna em alvenaria de tijolos cerâmicos ... 27
2.2.2 Vedação vertical interna em drywall ... 29
2.2.2.1 Normas técnicas ... 30
2.2.2.2 Materiais componentes ... 30
2.2.2.2.1Perfis metálicos ... 31
2.2.2.2.3Parafusos ... 32 2.2.2.2.4Tratamento de juntas... 33 2.2.2.2.5Lã de vidro... 33 3 METODOLOGIA ... 34 3.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS ... 34 3.2 SOFTWARE EBERICK ... 34
3.3 INTERPRETAÇÃO DO PROJETO ARQUITETÔNICO ... 35
3.4 LANÇAMENTO DA ESTRUTURA ... 38
3.5 CARREGAMENTO DE ESTRUTURAS ... 39
3.5.1 Cargas Permanentes ... 39
3.5.1.1 Peso próprio da estrutura em concreto armado ... 40
3.5.1.2 Peso das paredes de vedação ... 40
3.5.1.2.1 Paredes de alvenaria com tijolos cerâmicos ... 40
3.5.1.2.2 Paredes de drywall ... 41
3.5.1.3 Peso do revestimento das lajes ... 42
3.5.2 Carga Acidental ... 44
3.5.3 Carga de vento ... 45
3.5.4 Combinação de forças ... 47
3.6 DIMENSIONAMENTO DAS ESTRUTURAS ... 49
3.7 FINALIZAÇÃO DOS PROJETOS ... 51
4 RESULTADOS ... 54
4.1 ANÁLISE COMPARATIVA DE CARGAS NA FUNDAÇÃO... 54
4.2 ANÁLISE COMPARATIVA DO AÇO DOS ELEMENTOS ESTRUTURAIS ... 57
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 62
REFERÊNCIAS ... 63
ANEXOS ... 66
ANEXO A – RELATÓRIO DE CARGAS NA FUNDAÇÃO: ALVENARIA ... 67
ANEXO B – RELATÓRIO DE CARGAS NA FUNDAÇÃO: DRYWALL ... 70
ANEXO C – RESUMO DE MATERIAIS MOLDADOS “IN LOCO”: ALVENARIA .... 73
1 INTRODUÇÃO
A crise econômica pelo qual o Brasil está passando impacta significativamente na cadeia produtiva da construção civil, particularmente a de construção de edifícios, o que demanda dos construtores ações no sentido de otimizar recursos, reduzir desperdícios, abreviar cronogramas de execução, além de estabelecer processos que garantam às obras o desempenho mínimo exigido em norma.
Com base neste contexto, o presente trabalho busca avaliar os subsistemas de vedação vertical interna convencional em alvenaria e drywall, por meio de uma análise comparativa das cargas de um edifício residencial de 20 pavimentos.
O embasamento teórico desta avaliação, está referenciado pela norma ABNT NBR 6118:2014, que estabelece requisitos a serem atendidos no projeto estrutural de uma obra de concreto armado, bem como as diretrizes básicas para a concepção estrutural de edifícios proposta por especialistas. Ainda, os dois sistemas de vedação são caracterizados de modo que seja possível comparar as vantagens e desvantagens.
Com auxílio do software Eberick, foram executadas simulações dos dimensionamentos dos elementos estruturais do edifício considerando os dois sistemas de vedação vertical interna, a fim de constatar a redução das cargas estruturais que chegam nas fundações, e o quanto influência na redução do aço dos elementos estruturais.
1.1 OBJETIVOS
1.1.1 Objetivo geral
O presente trabalho tem como objetivo avaliar o dimensionamento da estrutura em concreto armado de um edifício, a partir do uso de dois subsistemas de vedação vertical interna: alvenaria de blocos cerâmicos e drywall, com intuito de comparar a redução da carga que chega à fundação.
1.1.2 Objetivo específico
a) Comparar os métodos de vedações verticais de alvenaria e drywall, ressaltando as vantagens e desvantagens de cada método;
b) Realizar uma análise econômica comparativa entre as estruturas geradas.
c) Aprimorar os conhecimentos no software Eberick, desde a sua modelagem até o dimensionamento;
d) Aumentar a visão nos conceitos de projetos estruturais. 1.2 JUSTIFICATIVA
Em toda obra uma série de fatores devem ser analisados para se escolher o sistema construtivo que melhor se adapte à necessidade do projeto arquitetônico, do local de implantação, orçamento e prazo de execução.
Neste sentido, a vedação vertical a ser utilizado é estrategicamente importante, uma vez que é nesta etapa da construção que se observa inúmeros desvios que podem impactar na qualidade e no desempenho esperado da edificação.
Apresentamos o estudo de dois sistemas de paredes de vedação, comparando a alvenaria que é o material de maior emprego no Brasil e paredes de drywall que apresenta grande crescimento de aplicação no mercado da construção civil.
Neste contexto, vamos apresentar valores que podem ser decisivos na escolha do material a ser aplicado.
1.3 DELIMITAÇÃO DO TEMA
O trabalho fica restrito a apresentação dos itens referenciados abaixo: a) Desenvolvimento do cálculo através do software Eberick.
b) Dimensionamento estrutural restrito a superestrutura, não incluso o projeto da fundação.
c) Desenvolvimento de dois modelos estruturais, cujo única diferença é caracterizada pela substituição das paredes de vedação interna.
d) Arbitrado a utilização de dois modelos de paredes de vedação, sendo definido: alvenaria de tijolos furados e drywall.
e) Estudo comparativo limitado em interpretar as cargas transmitidas para a fundação e avaliar o comportamento das armaduras nos elementos estruturais. f) Análise de custos restrita a redução de aço dos elementos estruturais quando
ocorre o alívio de cargas na estrutura. Comparando com o aumento inerente a utilização das paredes de drywall.
1.4 ESTRUTURA DO TRABALHO
O primeiro capítulo contém o tema, os objetivos e a justificativa para este estudo, assim como a estrutura do mesmo.
No segundo capítulo é apresentada a revisão bibliográfica que dá sustentação ao estudo. Primeiramente são expostos conceitos relevantes sobre estruturas de concreto armado, os requisitos quanto a qualidade e durabilidade de uma estrutura, segurança e estados limites, as ações a serem consideradas, bem como as diretrizes básicas para a concepção estrutural de edifícios. Ainda neste capitulo são caracterizadas as vedações verticais internas em alvenaria de tijolos cerâmicos e em drywall, de modo que possibilite a comparação entre os dois sistemas.
O terceiro capítulo refere-se ao método utilizado para o lançamento e carregamento da estrutura, bem como o dimensionamento dos elementos estruturais considerando os dois sistemas de vedação vertical interna que foram caracterizados.
No quarto capítulo são anunciados os resultados obtidos na avaliação comparativa.
Por fim, no quinto capítulo, são descritas as considerações finais e recomendações para futuros trabalhos acadêmicos.
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
Concreto armado é a associação do concreto simples, – formado por cimento, água, agregado miúdo e graúdo – com uma armadura usualmente constituída por barras de aço.
De acordo com Araújo (2014, p.1), o concreto possui como principal característica a alta resistência à compressão e baixa resistência à tração (cerca de 10% da resistência à compressão), por este motivo, as barras de aço são convenientemente colocadas em seu interior para que absorvam os esforços de tração na estrutura, além de aumentar a capacidade de carga das peças comprimidas.
O projeto de estruturas executadas em concreto simples, armado ou protendido, é referenciado pela norma ABNT NBR 6118:2014, que estabelece requisitos gerais a serem atendidos, bem como os requisitos específicos relativos a cada uma de suas etapas de execução.
2.1.1 Requisitos da qualidade da estrutura
De acordo com a ABNT NBR 6118:2014, as estruturas de concreto devem atender aos requisitos mínimos de qualidade durante a sua construção e utilização, além de outros a serem estabelecidos em conjunto entre o autor do projeto estrutural e o contratante. Os requisitos mínimos definidos na norma referem-se a:
a) Capacidade resistente dos elementos estruturais em suportar as ações previstas de ocorrerem na construção, com conveniente margem de segurança contra a ruína ou a ruptura;
b) Desempenho da estrutura em manter-se em condições plenas de utilização durante toda a sua vida útil, não devendo apresentar danos que comprometam em parte ou totalmente o uso para o qual foi projetada;
c) Durabilidade da estrutura para resistir às influências ambientais previstas e definidas na etapa de projeto.
2.1.2 Durabilidade da estrutura
A durabilidade das edificações está ligada à qualidade dos materiais e técnicas construtivas utilizados nas mesmas, impactada diretamente por problemas patológicos originados de mecanismos de envelhecimento e deterioração do concreto e armadura. Deste modo, para Cardoso (2013, p.8), “os parâmetros de durabilidade são altamente dependentes das características do concreto, do cobrimento de proteção da armadura e da relação água-cimento [...]”.
2.1.2.1 Classe de agressividade ambiental
A agressividade a qual a estrutura ficará exposta é um dos fatores mais importantes a serem considerados no dimensionamento, uma vez que está relacionado às ações físicas e químicas que atuam sobre as estruturas de concreto, independentemente das ações mecânicas, das variações volumétricas de origem térmica, da retração hidráulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de concreto.
De acordo com ABNT NBR 6118:2014, a classificação da agressividade do ambiente é realizada com base nas condições de exposição da estrutura ou suas partes, ao micro e macro clima atuantes sobre a obra e suas partes críticas, conforme tabela abaixo:
Tabela 1 - Classes de agressividade ambiental (CAA)
2.1.2.2 Relação água / cimento e classe de concreto
Com base na classe de agressividade ambiental, a norma ABNT NBR 6118:2014 impõe limites de qualidade do concreto quanto à sua relação água / cimento e resistência. Os valores seguem conforme tabela abaixo:
Tabela 2 - Correspondência entre a classe de agressividade e a qualidade do concreto
Fonte: ABNT NBR 6118:2014 2.1.2.3 Cobrimento nominal
Cobrimento é a espessura da camada de concreto que será responsável pela proteção das barras às ações externas, principalmente à corrosão. O mesmo depende da classe de agressividade ambiental.
De acordo com a ABNT NBR 6118:2014, itens 7.4.7.1 a 7.4.7.7, o cobrimento mínimo da armadura é um critério de aceitação e deve ser o menor valor a ser respeitado ao longo de todo o elemento considerado. Deste modo, para garantir o cobrimento mínimo (cmín), o projeto e a execução devem considerar o
cobrimento nominal (cnom), que é o cobrimento mínimo acrescido da tolerância de
execução (∆c). Assim, as dimensões das armaduras e os espaçadores devem respeitar os cobrimentos nominais, estabelecidos na tabela abaixo, para ∆c = 10mm.
Tabela 3 - Correspondência entre a classe de agressividade ambiental e o cobrimento nominal para ∆c = 10mm
Fonte: ABNT NBR 6118:2014
2.1.3 Segurança e estados-limites
Cardoso (2013, p.11) esclarece que “quando a estrutura apresenta desempenho inadequado, diz-se que a mesma atingiu o estado limite, e não satisfaz assim as condições previstas para o seu uso ou encontra-se imprópria”.
Uma estrutura é dimensionada de modo que a mesma reúna condições adequadas de segurança, funcionalidade e durabilidade, no entanto, quando ela deixa de atender a qualquer um desses três itens, diz-se que ela atingiu um estado limite.
A ABNT NBR 6118:2014 considera para efeitos de análise, estados limites últimos (ruína) e estados limites de serviço (utilização).
2.1.3.1 Estados limites últimos
São aqueles relacionados 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:
− Estado limite último da perda do equilíbrio da estrutura, admitida como corpo rígido;
− Estado limite último de esgotamento da capacidade resistente da estrutura, no seu todo ou em parte, devido às solicitações normais e tangenciais;
− Estado limite último de esgotamento da capacidade resistente da estrutura, no seu todo ou em parte, considerando os efeitos de segunda ordem;
− Estado limite último provocado por solicitações dinâmicas; − Estado limite último de colapso progressivo;
− Estado limite último de esgotamento da capacidade resistente da estrutura, no seu todo ou em parte, considerando exposição ao fogo; − Estado limite último de esgotamento da capacidade resistente da
estrutura, considerando ações sísmicas;
− Outros estados-limites últimos que eventualmente possam ocorrer em casos especiais;
2.1.3.2 Estados limites de serviço
São relacionadas com o conforto do usuário, estética, durabilidade e boa utilização da estrutura de acordo com o seu uso. O item 3.2 da ABNT NBR 6118:2014 apresenta os estados limites últimos de serviço que devem ser verificados, sendo eles:
− Formação e abertura de fissuras, denegrindo a estética e a durabilidade; − Deformação excessiva, causando desconforto e afetando o uso;
2.1.4 Ações
Denomina-se ação qualquer influência capaz de produzir estados de tensão em uma estrutura, levando-se em consideração os possíveis estados limites últimos e os de serviço. As ações classificam-se em permanentes, variáveis e excepcionais.
2.1.4.1 Ações permanentes
São as que ocorrem com valores praticamente constantes durante toda a vida da construção, podendo crescer no tempo tendendo a um valor limite constante. Estas ações devem ser consideradas com seus valores representativos mais desfavoráveis para a segurança da estrutura, e podem ser:
− Ações permanentes diretas são constituídas pelo peso próprio da estrutura, dos elementos construtivos fixos (paredes, esquadrias, etc.) e das instalações permanentes, a qual, poderão são considerados com base nos valores nominais indicados pelos respectivos fabricantes. Os empuxos de terra e outros materiais granulosos quando considerados não removíveis, também devem ser considerados como uma ação permanente.
− Ações permanentes indiretas são constituídas pelas deformações impostas por retração do concreto, fluência do concreto, deslocamentos de apoio (para estruturas hiperestáticas e muito rígidas), imperfeições geométricas (globais ou locais) ou protensão.
2.1.4.2 Ações variáveis
As ações variáveis são aquelas que não são constantes durante a vida da construção. Podem ser classificadas como:
− Ações variáveis diretas são as ações acidentais previstas para o uso da construção (peso de equipamentos, depósitos provisórios, de pessoal, etc.), pela ação do vento (obrigatório segundo a NBR 6123) e da água (chuva). As ações acidentais correspondem a ações verticais de uso da construção, ações móveis considerando inclusive o impacto vertical, impacto lateral, força longitudinal de frenagem ou aceleração e força centrífuga. Estas forças devem estar dispostas nas posições mais
desfavoráveis, sem que se esqueça de levar em conta o processo construtivo. Nas estruturas em que houver possibilidade de acúmulo/retenção de água, deve ser considerada a presença de uma lâmina de água correspondente ao nível de drenagem efetivamente garantido pela construção.
− Ações variáveis indiretas – são aquelas relativas à variação da temperatura (uniforme ou não uniforme), ações dinâmicas.
2.1.4.3 Ações excepcionais
São as ações que tem duração extremamente curta e uma probabilidade muito baixa de ocorrência durante a vida da construção, mas que devem ser consideradas em algumas situações, tais como explosões, choques de veículos, incêndios, enchentes ou sismos excepcionais.
2.1.5 ABNT NBR 6120:1980 - Cargas para o cálculo de estruturas de edificações
Esta norma estabelece condições 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.
Na falta de determinação experimental, adota-se os pesos específicos aparentes dos materiais de construção mais frequentes, apresentados na tabela abaixo:
Fonte: ABNT NBR 6120:1980
Para as cargas acidentais, a ABNT NBR 6120:1980 consideram os carregamentos devidos a pessoas, móveis, utensílios e veículos, atuando de forma uniformemente distribuídas nos pisos de edificações, com os valores mínimos indicados na tabela a seguir.
Fonte: ABNT NBR 6120:1980
Cabe destacar que essa norma está passando por uma revisão, e segundo Vendramini em sua palestra sobre a “Norma de cargas ABNT NBR 6120, evolução da revisão da norma” (ENACE 2016), este documento terá inúmeras alterações, dentre elas, a inclusão do peso de divisórias em Drywall1 equivalente a
0,5KN/m2.
1 Drywall – Composição: montantes metálicos, 4 chapas com 12,5mm cada e isolamento acústico
2.1.6 Concepção estrutural de edifícios
De acordo com Alva (2007, p.1), a concepção da estrutura de um edifício consiste no estabelecimento de um arranjo adequado dos vários elementos estruturais, de modo a assegurar que o mesmo possa atender às finalidades para as quais foi projetado, atendendo também os aspectos de segurança, economia, durabilidade, estética e funcionalidade.
Pinheiro et all (2003, p.1), entende que a concepção estrutural de um edifício implica em escolher os elementos a serem utilizados e definir suas posições, de modo a formar um sistema estrutural eficiente, capaz de absorver os esforços oriundos das ações atuantes e transmiti-los ao solo de fundação.
2.1.6.1 Diretrizes básicas para a concepção estrutural de edifícios
Alva (2007, p.8) destaca que em relação às decisões que influenciam o comportamento dos elementos estruturais, devem ser observadas:
a) O posicionamento dos elementos estruturais na estrutura da construção pode ser feito com base no comportamento primário dos mesmos. Assim, as lajes são posicionadas nos pisos dos compartimentos para transferir a carga dos mesmos para as vigas de apoio. As vigas são utilizadas para transferir as reações das lajes e o peso das alvenarias para os pilares em que se apoiam (ou, eventualmente, vigas de apoio), vencendo os vãos entre os mesmos. E os pilares são utilizados para transferir as cargas das vigas para as fundações.
b) A transferência de carga deve ser a mais direta possível. Desta forma, deve-se evitar, na medida do possível, a utilização de vigas importantes sobre outras vigas (chamadas apoios indiretos), bem como o apoio de pilares em vigas (chamadas de vigas de transição).
c) Os elementos estruturais devem ser os mais uniformes possíveis, quanto à geometria e quanto às solicitações. Desta forma, as vigas devem, em princípio, apresentar vãos comparáveis entre si.
d) As dimensões contínuas da estrutura, em planta, devem ser, em princípio, limitadas a cerca de 30 m para minimizar os efeitos da variação da temperatura e da retração do concreto. Assim, nas construções com dimensões em planta acima de 30 m, é desejável a utilização de juntas estruturais ou juntas de separação que decompõem
a estrutural original em um conjunto de estruturas independentes entre si, para minimizar estes efeitos.
e) Conforme já mencionado, as ações horizontais atuantes em uma edificação são normalmente resistidas por pórticos planos ortogonais entre si, os quais devem apresentar resistência e rigidez adequadas. Para isso, é importante a orientação criteriosa das seções transversais dos pilares (em planta). Também é importante que a estrutura ofereça adequada estabilidade à construção, conseguida geralmente através da imposição de rigidez mínima às seções transversais dos pilares e das vigas.
Para edificações em concreto armado com concepção estrutural usual (sistema estrutural com laje, viga e pilar) e com pequenas sobrecargas de utilização, Alva (2007, p.9) recomenda:
a) Posicionar os pilares, de preferência, nos cantos das edificações e nos encontros das vigas.
b) Procurar distanciar os pilares entre 2,5 e 6 m.
c) Escolher regiões não muito nobres no pavimento tipo da edificação para o posicionamento dos pilares (cantos dos armários embutidos, atrás das portas, etc.) evitando que os mesmos fiquem aparentes em salas e dormitórios.
d) Verificar se as posições lançadas no pavimento tipo são aceitáveis ao térreo e nas garagens (subsolos). Por sua vez, essa preocupação de cunho estético é menos importante para o térreo, uma vez que a sua arquitetura pode ficar um pouco prejudicada em favor de um melhor posicionamento dos pilares no pavimento tipo. Quanto às garagens, verifica-se que é mais difícil compatibilizar as melhores posições estruturais dos pilares com a melhor distribuição dos boxes (espaços reservados para os automóveis), sendo primordial, nesta etapa, o entendimento entre calculistas e arquitetos na busca da melhor posição estrutural para os pilares.
e) Procurar, sempre que possível, o posicionamento das vigas de tal forma que as mesmas formem pórticos com os pilares, a fim de enrijecer a estrutura frente às ações horizontais (vento), principalmente na direção da menor dimensão em planta do edifício.
f) Procurar lançar vigas onde existam paredes, evitando que as mesmas fiquem aparentes, contribuindo para o aspecto estético. Entretanto, não é obrigatório lançar vigas sob todas as paredes. Eventualmente, uma parede poderá apoiar-se diretamente na laje, devendo-se fazer as
devidas verificações na laje em virtude do carregamento introduzido pela parede. Quando existirem paredes leves, como por exemplo paredes de gesso acartonado e divisórias, a tarefa do lançamento de vigas torna-se mais flexível.
g) Verificar a real necessidade de rebaixamento de uma laje em relação à outra. Às vezes o rebaixamento é necessário quando se tem que embutir as tubulações de esgoto nas lajes (lajes de banheiro ou das áreas de serviço). Atualmente, para esconder as tubulações de esgoto, há a preferência pela utilização de forros falsos em contrapartida à opção pelo rebaixamento. Isso se deve principalmente à facilidade de eventuais consertos nas tubulações.
Quanto aos limites dos vãos das lajes de concreto armado, Alva (2007, p.10) indica:
a) Em geral, pode-se adotar:
i. 2 a 5m para o menor vão de lajes armadas em uma direção; ii. 3 a 6m para o maior vão de lajes armadas em duas direções.
b) Lajes de vãos muito pequenos resultam em grande quantidade de vigas, tornando elevado o custo com as fôrmas.
c) Lajes com vãos muito grandes podem requer espessuras elevadas e grande quantidade de armaduras. Além disso, a verificação do estado limite de deformações excessivas pode ser crítico. Para vencer grandes vãos, torna-se mais viável a utilização da protensão.
2.2 VEDAÇÃO VERTICAL
A vedação vertical de um edifício pode ser considerada como um subsistema “[...] constituído por elementos que compartimentam, definem os ambientes internos, fornece proteção lateral e controle contra a ação de agentes indesejáveis” (SABABATINI; FRANCO, 1997, apud TANIGUTI, 1999, p. 10).
São muitas as tipologias possíveis de serem empregadas como vedação vertical, da parede tradicional de alvenaria de tijolo cerâmico com reboco mais emboço aos painéis pré-fabricados, dos processos de moldagem no próprio local aos processos de moldagem mecânica e componentes industrializados.
2.2.1 Vedação vertical interna em alvenaria de tijolos cerâmicos
Os blocos cerâmicos utilizados na execução das alvenarias de vedação, com ou sem revestimentos, devem atender à norma ABNT NBR 15270-1:2005, a qual, além de definir termos, fixa os requisitos dimensionais, físicos e mecânicos exigíveis no recebimento (IPT, 2009, p.9).
De acordo com o manual de execução de parede de vedação em blocos cerâmicos (IPT, 1988, p.2), “as alvenarias de vedação não são projetadas para resistirem a cargas verticais além daquelas resultantes do seu peso próprio e de pequenas cargas de ocupação [...]”.
Para Tozzi (2009, p. 89), as alvenarias de vedação também estão sujeitas as cargas acidentais, tais como:
a) Deformação da estrutura de concreto; b) Recalques de fundação;
c) Movimentações térmicas.
As características do material cerâmico são a alta dureza, boa resistência mecânica, ruptura frágil, alta estabilidade química e térmica, e baixa condutividade elétrica e térmica (CARASEK, et al., 2007). Conforme a ABNT NBR 15270-1:2005, blocos de vedação devem ter uma resistência à compressão maior que 1,5 MPa.
De acordo com o manual de execução de parede de vedação em blocos cerâmicos (IPT, 1988, p.2), as paredes de vedação mais comuns são constituídas por blocos cerâmicos com larguras de 9cm e de 14cm, revestidas em ambas as faces com argamassa com 1,5cm de espessura, e apresentam os seguintes valores médios quanto as propriedades mecânicas:
Tabela 6 - Características técnicas das paredes de vedação2
Fonte: IPT, 1988
Em relação as argamassas, por definição é uma "mistura íntima de aglomerantes com um agregado miúdo e água, com capacidade de endurecimento e de aderência" (ABNT NBR 7200:1998). Desta forma, SABBATINl (1986, apud ISHIKAWA, 2003, p.50), lista as funções primárias da argamassa de assentamento de elementos de alvenaria são:
I - Unir solidamente os elementos de alvenaria;
II - Distribuir uniformemente as cargas atuantes por toda área resistente do elemento;
III- Absorver as deformações naturais a que a alvenaria estiver sujeita; IV - Selar as juntas contra a penetração de água de chuva.
O processo para execução em obra de alvenaria de bloco cerâmico passa pelas fases de: locação da primeira fiada, elevação da alvenaria, instalação de tubulações hidráulicas e elétricas e execução de revestimento. No decorrer da execução das atividades, as vedações com alvenaria apresentam as seguintes características:
a) Elevado índice de improvisações durante a execução dos serviços;
b) A mão-de-obra pouco qualificada consegue executar os serviços com certa facilidade, contudo, nem sempre com a qualidade desejada;
2 Valores médios quanto as propriedades das paredes de vedação.
3 Indicador da resistência da parede à transmissão dos sons em todas as faixas de frequência de
interesse, obtido da comparação da curva de isolações da parede com uma curva de referência normalizada.
4 Ensaios não realizados.
Largura do bloco cerâmico
(cm)
Características da parede revestida com argamassa Largura (cm) Massa (kg/m²) Resistência térmica (m² °C/W Classe de transmissão sonora3 Resistência ao fogo (minutos
Isol. térmica Estabilidade
9 12 130 0,22 42 105 155
c) Considerando a necessidade de recortes para passagem de instalações e embutimento de caixas, ocorrem retrabalhos para o fechamento com a utilização de argamassa para o preenchimento dos vazios;
d) Elevada geração de resíduos decorrente dos recortes para passagem de instalações e embutimento de caixa;
e) Falta de controle na execução, evidenciados por ocasião da conferência de prumo do revestimento externo, gerando elevados consumos de argamassa e aumento das ações permanentes atuantes na estrutura.
A vedação de alvenaria interna de tijolos cerâmicos como um subsistema, está associado ao cumprimento dos requisitos de desempenho: segurança estrutural, isolação térmica, isolação acústica, estanqueidade, segurança ao fogo, estabilidade, durabilidade, estética e economia, pré-determinados pela ABNT NBR 15575-4:2013.
2.2.2 Vedação vertical interna em drywall
O sistema Drywall é uma tecnologia que substitui as vedações internas convencionais (paredes, forros e revestimentos) das edificações. Trata-se de um sistema pré-fabricado em placas e perfis metálicos leves que são parafusados e tratados com massas e outros acessórios para o tratamento de juntas e arestas.
Esta vedação vertical é definida por SABBATINI (1998, apud LABUTO, 2014, p.4) como:
“[...] um tipo de vedação vertical utilizada na compartimentação e separação de espaços internos em edificações, leve, estruturada, fixa ou desmontável, geralmente monolítica, de montagem por acoplamento mecânico; constituída por uma estrutura de perfis metálicos ou de madeira e fechamento em chapas de gesso acartonado”.
As vantagens projetadas no uso do sistema drywall em relação aos demais subsistemas de vedação, são:
a) Redução do volume de material transportado vertical e horizontal; b) Redução de mão de obra e elevada produtividade;
d) Facilidade nas instalações prediais, evitando cortes e quebras, devido ao espaço livre entre placas disponíveis para tubulações e eletrodutos;
e) Menor espessura de paredes com ganho de área útil; f) Mínimo desperdício e retrabalho;
g) Redução de peso, tornando a construção mais leve com alívio às estruturas; h) Velocidade e rapidez de execução, abreviando-se a conclusão das etapas
previstas no cronograma da obra. 2.2.2.1 Normas técnicas
As normas que regem o drywall são as seguintes:
a) ABNT NBR 15.758-1 - Sistemas construtivos em chapas de gesso para drywall - Projeto e procedimentos executivos para montagem. Parte 1: Requisitos para sistemas usados como parede.
b) ABNT NBR 15.758-2 - Sistemas construtivos em chapas de gesso para drywall - Projeto e procedimentos executivos para montagem. Parte 2: Requisitos para sistemas usados como forro.
c) ABNT NBR 15.758-3 - Sistemas construtivos em chapas de gesso para drywall - Projeto e procedimentos executivos para montagem. Parte 3: Requisitos para sistemas usados como revestimento.
d) ABNT NBR 14.715-1 - Chapas de gesso para drywall. Parte 1: Requisitos.
e) ABNT NBR 14.715-2 - Chapas de gesso para drywall. Parte 2: Métodos de ensaio.
f) ABNT NBR 15.217 - Perfis de aço para sistemas construtivos em chapas de gesso para drywall. Requisitos e métodos de ensaio.
2.2.2.2 Materiais componentes
Os materiais e componentes empregados na montagem da divisória são apresentados de acordo com sua função dentro do processo de execução, apresentados na tabela a seguir:
Tabela 7 - Componentes da vedação vertical interna em drywall
Fonte: Adaptado de TANIGUTI, 1999.
2.2.2.2.1 Perfis metálicos
Os perfis de aço para drywall são fabricados a partir de tiras cortadas de bobinas de aço de alta resistência (ZAR), com limite de escoamento não inferior a 230 MPa e espessura mínima de 0,50mm, revestida com zinco pelo processo contínuo de imersão a quente, com massa mínima de zinco classe Z275 g/m² e passam por perfilagem em conjunto de roletes garantindo a precisão das dimensões. O revestimento Z275 exerce a proteção galvânica do zinco que se sacrifica evitando a corrosão do aço ao longo dos perfis e principalmente nas áreas de corte, mesmo em regiões litorâneas ou em áreas industriais de alta agressividade.
Os montantes têm furação com dimensões e espaçamentos padronizados para passagem de instalações pelo interior das paredes. Caso haja a necessidade de furos extras em outras posições ao longo dos montantes, eles podem ser executados desde que feitos com serra copo, mantendo as dimensões da furação original, centralizados na largura dos montantes (Manual da Construção Industrializada).
2.2.2.2.2 Chapas de gesso
As chapas de gesso para drywall são constituídas de um miolo de gesso encontrado na natureza, como o mineral gipsita (pedra) cuja fórmula química é Ca(SO4)2H2O, revestido em ambos os lados por lâminas de cartão duplex
especialmente desenvolvido para drywall a partir de papel e papelão reciclados, que conferem resistência mecânica e propiciam excelente acabamento.
Quando parafusadas na estrutura de aço, as chapas de gesso fazem o fechamento e complementam a estruturação. Quanto maior a espessura e o número de chapas maior a resistência mecânica do conjunto.
Segundo a ABNT NBR 14715:2001, as chapas de gesso acartonado são “chapas fabricadas industrialmente mediante um processo de laminação contínua de uma mistura de gesso, água e aditivos entre duas lâminas de cartão, onde uma é virada sobre as bordas longitudinais e colada sobre a outra”. Segundo esta mesma norma, existem três diferentes tipos de chapas de gesso acartonado em função de suas condições de utilização, os são apresentados na tabela abaixo:
Tabela 8 - Tipos de chapas de gesso acartonado
Tipo de chapa Código Aplicação
Standard ST Paredes, revestimentos e forros em áreas secas Resistente à umidade RU Paredes, revestimentos e forros em áreas sujeitas à umidade por tempo limitado (de forma intermitente)
Resistente ao fogo RF Paredes, revestimento e forros em áreas secas, com chapas especialmente resistentes ao fogo Fonte: ABNT NBR 14715:2001
2.2.2.2.3 Parafusos
Os parafusos utilizados para fixação dos perfis entre si e fixação das chapas na estrutura são específicos para drywall: autoperfurantes e autoatarrachantes com acabamento de proteção a corrosão, zincados e fosfatizados, respectivamente.
O parafusamento adequado é fundamental para garantir a rigidez, a estabilidade e o bom desempenho diante dos esforços a que o sistema será submetido (Manual da Construção Industrializada).
2.2.2.2.4 Tratamento de juntas
O tratamento das juntas entre as chapas e o tratamento no encontro com as alvenarias e os tetos são feitos com fita e massa próprias para drywall, que, além de propiciarem acabamento a essas regiões, complementam a rigidez do sistema evitando trincas (Manual da Construção Industrializada).
2.2.2.2.5 Lã de vidro
Lã de vidro utilizada para melhorar o desempenho acústico e térmico dos sistemas construtivos drywall.
3 METODOLOGIA
3.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS
Para que fossem apresentados resultados relevantes, arbitramos trabalhar com uma edificação de grande porte, definindo como meta o mínimo 10 pavimentos.
Adotamos como premissa obter acesso a projetos existentes para que estes fossem a referência de nosso estudo, e assim, conhecendo as dificuldades da arquitetura e nos preparando para o universo do engenheiro calculista.
Conseguimos acesso ao projeto arquitetônico e as plantas de forma de uma edificação existente com 20 pavimentos. Realizamos adequações de forma deixá-lo com sua característica própria, sendo este de uso exclusivo para o estudo comparativo do TCC, não sendo apto à sua aplicação em obra. Atendendo ao pedido do engenheiro que disponibilizou os projetos, não vamos identificar a edificação do projeto original.
O desenvolvimento do trabalho consiste na interpretação do projeto arquitetônico e das plantas de forma bem como o seu lançamento no programa de cálculo, e assim, extrair os relatórios relevantes ao nosso estudo comparativo.
Foi adotado por nossa equipe trabalhar com o software Eberick V8, por ser o programa usado pela UNISUL na disciplina de projeto estrutural e por ser disponibilizado nos laboratórios de informática.
3.2 SOFTWARE EBERICK
Desenvolvido pela empresa AltoQI, o Eberick é um software para projeto estrutural em concreto armado moldado in-loco e concreto pré-moldado que engloba as etapas de lançamento, análise da estrutura, dimensionamento e o detalhamento final dos elementos, conforme parâmetros estabelecidos pela ABNT NBR 6118:2014 (http://www.altoqi.com.br).
De acordo com Andrade (2013, p.24), este software analisa a estrutura projetada por um pórtico espacial composto por vigas e pilares, representados por barras ligadas umas às outras através de nós. Já as lajes são calculadas de forma independente do pórtico.
Complementando, o mesmo autor descreve que:
O cálculo da estrutura é processado da seguinte forma: Os painéis de lajes são montados e calculados, por meio de grelhas; As reações das lajes são transmitidas às vigas onde estas se apoiam; O pórtico espacial da estrutura é montado, recebendo os carregamentos derivado das lajes; O pórtico é processado e os esforços solicitantes são utilizados para o detalhamento dos elementos estruturais (ANDRADE, 2013, p.24).
A AltoQI descreve em sua homepage (http://www.altoqi.com.br), que este software apresenta as seguintes características principais:
a) Entrada de dados gráfica em ambiente de CAD integrado, com possibilidade de importação da arquitetura em formato DXF;
b) Visualização tridimensional da estrutura;
c) Análise da estrutura em modelo de pórtico espacial, com verificação da estabilidade global;
d) Possibilidade de modelar as ligações entre os elementos (rótulas, engastes, ligações semi-rígidas);
e) Possibilidade de analisar os painéis de lajes em um modelo de grelha plana, com discretização semi-automática;
f) Dimensionamento dos elementos de acordo com a norma NBR 6118:2014;
g) Detalhamento dos elementos com possibilidade de edição da ferragem e atualização da relação de aço;
h) Geração de quantitativos de materiais por elemento, prancha, pavimento ou projeto;
i) Geração de diversos diagramas, apresentando reações de lajes e vigas, flechas em pavimentos, entre outros;
j) Geração de relatórios formatados graficamente, em versão interna (visualização dentro do programa), em formato HTML (para Internet) ou RTF (para leitura no Microsoft Word®);
k) Geração de pranchas de formato configurável distribuindo os detalhamentos.
3.3 INTERPRETAÇÃO DO PROJETO ARQUITETÔNICO
Para fins de estudo, foi arbitrado que o projeto será edificado em um imóvel situado na região central do município de Santo Amaro da Imperatriz (SC),
localizado na região metropolitana de Florianópolis. A figura a seguir apresenta a sua localização.
Figura 1 - Localização do empreendimento (simulação)
Fonte: Google Earth
Referenciamos esta localidade por apresentar uma agressividade da atmosfera moderada, considerando assim, risco de deterioração pequeno.
A edificação possui as características abaixo: a) Área total de 9.361,39m²,
b) 2 níveis de garagens;
c) 15 níveis com apartamento residencial; d) 4 apartamentos por pavimento;
e) 52 apartamentos de 3 quartos, possuindo área privativa de 97,80m²;
f) 4 apartamentos duplex na cobertura, possuindo área privativa de 152,45m²; g) 2 Elevadores;
h) Reservatório superior com capacidade total de 60 mil litros de água.
A tabela e figura a seguir complementam as informações sobre a edificação:
Tabela 9 - Caracterização da edificação
Pavimento Descrição Cota de nível (m) Área (m²)
1 Garagem 1 0,15 992,70
3 1° andar (apartamento com terraço) 5,925 992,70
4 ao 15 2° ao 13° andar (pavimento tipo) 8,725 ao 39,525 12 x 431,48 = 5177,76
16 14° andar (1° piso duplex) 42,325 444,58
17 Ático (2º piso duplex com terraço) 45,125 444,58
18 Casa de máquinas + Telhado do duplex 48,185 237,15
19 Piso caixa d'água 52,535 39,61
20 Tampa da caixa d'água 54,635 39,61
Fonte: Própria
Figura 2 - Perfil da edificação
Fonte: Própria – desenho do Eberick.
6 pav (tipo) P35 V25 V33 V9 V25 10 pav (tipo) P23 4 pav (tipo) V25 V25 P26 8 pav (tipo) V9 V33 P19 V33 V25 V17 V33 V9 V8 5 pav (tipo) P34 V8 V9 V10 P26 P29 V10 V26 P34 V25 V33 9 pav (tipo) V25 P20 V25 7 pav (tipo) V8 P20 V2 V10 P18 P35 V25 V33 P26 V9 P30 V7 V41 V8 V15 V25 V33 V8 V10 V24 V33 P23 V39 V16 V9 V33 P20 V10 V33 P32 V8 15 P26 V6 P19 V25 13 pav (tipo) V10 2 pav (tipo) P18 piso cx agua V8 P20 P18 V33 P26 11 pav (tipo) V9 29 7. 5 P32 Atico P33 V20 P31 V10 P19 V33 P18 P19 V10 P18 V9 V41 V10 V21 P26 P33 P34 P29 V10 3 pav (tipo) tampa cx agua V8 V10 P26 14 pav (cob) P23 V9 V27 P20 V51 V9 12 pav (tipo) V25 1 pav V10 Casa Maquina P19 P17 P32 28 0 V36 V23 V35 V9 P18 V8 V38 V38 28 0 V11 V24 28 0 P18 V38 V28 V48 P19 V37 P25 V7 V23 P33 V10 V35 P19 P32 P23 V35 28 0 V10 P24 P17 V38 P18 P33 V28 P19 V9 V37 P25 P32 P29 V23 V37 P25 V30 P33 V6 V35 28 0 V23 V35 V28 P25 V9 V8 V10 V38 28 0 P24 V34 28 0 V10 21 0 P35 V29 V28 V9 V38 1gar - terreo P25 V24 V35 V19 28 0 V23 V9 V10 V5 P34 V30 P19 V9 V38 V37 V38 V9 V10 V35 V37 P28 V37 V28 P25 V19 P23 V37 V6 P18 V37 V27 V28 V9 V38 P17 V28 V23 V35 P18 V20 V37 V38 V8 V28 V37 V37 V23 V28 P35 V8 V9 P17 V11 V23 V23 P24 V38 P29 V37 V37 V37 V8 P34 V14 V38 P25 28 0 V5 28 0 43 5 V35 V38 P31 P17 V10 V35 V37 28 0 28 0 P23 V10 V38 V28 V28 P19 V37 V10 V28 P25 V23 V35 V38 V8 V23 P24 V35 V8 V23 V38 V37 V23 V8 V28 V35 V37 V38 V9 V9 28 0 V6 V22 V40 V37 V37 28 0 28 0 P25 V38 30 6 PAR6 V33 V38 V7 1432.5 V39 V9 V36 PAR5 V31 V36 2552.5 V36 P26 1992.5 V8 P23 P34 V36 1712.5 V36 V31 V9 P18 2832.5 P20 V6 V32 1152.5 P18 5463.5 V8 P26 V7 V9 V10 V8 P35 V36 2272.5 P32 V8 P33 V22 V31 V10 P26 V10 3672.5 V9 592.5 4818.5 P19 P32 P23 V7 V22 3112.5 V36 2 gar V31 4232.5 V31 V9 872.5 P29 V31 5253.5 V8 P34 V36 V9 3952.5 P20 V31 V10 V31 V33 V36 V22 V9 V31 3392.5 312.5 P26 V10 4512.5 P24 V39 P26 P19 V10 V38 P17 P27 V10 V10 P33 V11 V22 V9 V29 P19 V10 P32 P25 V9 V5 V8 V38 P29 V9 V37 P24 V10 P17 V9 V38 V33 V8 P29 V24 V37 P25 V8 V20 P24 V11 P18 V18 V37 V11 V20 V6 V7 P18 V9 V37 P25 P34 P35 V10 V10 P35 V38 V8 V9 P25 V10 V10 V8 V9 V38 P35 P19 V37 V9 P19 P20 V36 P18 V22 V9 P20 P18 V43 V22 V31 V8 P27 P34 V9 P23 V11 P25 P17 V20 V7 V36 P26 V38 V37 V22 V11 V22 V9 P23 P18 V9 P19 V36 P26 P35 V3 P32 V9 V25 V8 V10 P20 V10 V22 V31 P24 V9 V9 P32 P33 V38 P17 V8 V37 P25 V8 V21 V31 V31 P19 V29 P29 P26 V5 V28 V23 V8 V36 V29 V10 V22 V35 P33 V10 V5 P18 V38 P17 P24 P18 V10 V37 P25 V7 V9 P29 P34 P24 V26 V40 V2 V10 P33 V22 V31 V8 V9 V22 V19 V36 P19 V10 V22 P28 V22 P26 P19 PAR6 P15 P36 V10 P22 PAR5 P30 P15 P29 V11 P22 P31 P32 P35 P15 P36 P22 P35 P15 P30 V11 P34 P35 P22 P31 P36 P22 V11 V9 V10 P15 P30 P22 V9 V11 V9 P31 P15 V9 P22 P36 V11 P15 P30 P22 V9 V10 V11 P15 V9 P31 P22 V10 V11 P36 P15 V10 V9 V11 P22 P30 P15 V11 V10 P31 P22 V11 V10 V9 P36 V9 V11 P29 P30 V11 P32 P31 V11 P35 P36 V11 P34 V9 P30 V11 P33 P31 V11 V9 P36 V9 P17 V11 P30 P23 V11 P20 P31 V11 P24 P36 V9 P17 V11 P30 P23 V11 P31 V9 P20 V11 P36 V10 P24 V11 P17 P30 V10 V11 P23 P31 P20 V11 P36 V10 P24 V11 V7 P17 P3 P36 V11 P4 P23 V10 V11 P20 P6 V10 V11 V11 P8 P24 P29 P7 P17 V11 P32 P5 V10 P23 V9 P34 P3 P20 V9 P33 P24 P4 P23 P29 P24 V10 P32 P23 V10 P6 P24 P35 P5 P34 V9 P33 P8 V9 V9 P7 P16 V9 V9 P31 P21 P16 V9 V9 P21 P16 V9 P36 V9 P2 P21 V9 V10 P9 P16 V9 V10 P21 P2 P16 V9 P21 V10 V10 P16 V10 V10 P21 P16 P29 V10 P21 P32 P16 V10 P21 P35 P16 P34 V10 P21 P16 P33 P21 V10 V9 P16 V10 P21 V9 P16 V9 V9 P21 P16 P21 V9 P16 V9 V9 P29 P21 V10 P9 P16 V10 P21 V9 P32 P16 V10 P17 V10 V10 P21 P34 P20 P29 V10 P17 P32 P20 P35 P33 P31 P34 P36 P33 P30 V9 V9 P31 P15 P22 V9 P36 P15 P30 P30 P22 V9 P15 P31 V9 P22 V10 P30 P36 P15 V10 P22 P30 P15 P31 P22 V10 P15 P33
3.4 LANÇAMENTO DA ESTRUTURA
De posse das plantas de arquitetura e de forma, que foram desenvolvidas no software AutoCAD, com extensão DWG, iniciamos nosso trabalho com o lançando dos desenhos de modo manual no software de cálculo Eberick.
Foi inserida a planta baixa de arquitetura do primeiro pavimento, efetuado a correção da escala gráfica e definido o ponto de origem, de forma a garantir a prumada correta.
Optamos em considerar a posição e dimensão dos elementos estruturais conforme as plantas de forma, dispensando assim, o cálculo inicial de pré-dimensionamento.
Os elementos estruturais foram lançados através dos comandos específicos de pilares, vigas e lajes. No total foram gerados 62 pilares, 689 vigas e 400 lajes. Devido à restrição de tempo, não foram lançados as escadas e rampas, sendo que estes não interferem em nosso estudo comparativo.
Após modelagem completa de todos os pavimentos, processamos a estrutura pelo método de análise estática linear para verificar possíveis erros de lançamento. Feita as devidas correções já é possível visualizar a edificação em três dimensões pelo comando pórtico 3D, gerando imagens com a figura abaixo:
Figura 3 - Perspectiva do edifício
O projeto possui como característica específica o lançamento de diversas paredes apoiadas diretamente sobre a laje, o que representada significativa carga. Para o correto dimensionamento da estrutura foi usado o recurso do software Eberick, denominado de carga linear, sendo lançado no desenho conforme a interpretação do projeto arquitetônico. Na figura a seguir é apresentada a planta do pavimento tipo, onde as cargas lineares são representadas pelas linhas vermelhas. Figura 4 - Cargas de parede sobre laje - Planta do pavimento tipo
Fonte: Própria – desenho do AutoCAD
No projeto consideramos todas as lajes maciças, porém, cabe observar que o carregamento é variável, visto que foram aplicadas em diferentes situações de uso, tais como: estacionamento, terraço, telhado, apartamento, circulação, casa de máquinas e reservatório. Para cada situação cabe uma interpretação do revestimento aplicado.
3.5 CARREGAMENTO DE ESTRUTURAS
3.5.1 Cargas Permanentes
São cargas permanentes aplicadas em nosso projeto: a) Peso próprio da estrutura em concreto armado;
b) Peso das paredes de vedação (alvenaria e drywall);
c) Peso do revestimento das lajes (reboco, contra piso, piso, impermeabilização e telhado).
3.5.1.1 Peso próprio da estrutura em concreto armado
Para elementos em concreto armado, no caso do nosso projeto, pilares, vigas e lajes, a ABNT NBR 6120:1980 recomenda a utilização do peso específico de 2500 kgf/m³.
Com base nas dimensões dos elementos estruturais lançados, o software Eberick determina de forma automática a carga correspondente ao peso próprio da estrutura.
3.5.1.2 Peso das paredes de vedação
Estaremos trabalhando com paredes de alvenaria de tijolos cerâmicos furados e paredes de drywall.
3.5.1.2.1 Paredes de alvenaria com tijolos cerâmicos
Para paredes de alvenaria de tijolos cerâmicos furados, a ABNT NBR 6120:1980 recomenda a utilização do peso específico de 1300 kgf/m³.
De forma similar ao aplicado nas estruturas de concreto armado, o programa determina o carregamento das paredes automaticamente, porém, cabe ao projetista identificar pontualmente as medidas de espessura e altura.
Em nosso projeto adotamos todas as paredes com espessura de 15 cm e a altura variável conforme sua posição na estrutura, por exemplo, paredes sobre laje é adotado altura pé direito subtraído da espessura da laje e paredes apoiada sobre viga consideramos altura do pé direito subtraído da altura da viga.
Ao acionar o comando para lançar as cargas de paredes, o software abre a janela conforme figura abaixo, onde foram lançadas as informações equivalentes as paredes de alvenaria.
Figura 5 - Lançamento das cargas de parede de alvenaria
Fonte: Janela do Eberick.
O software possibilita lançar as aberturas de paredes. Em nosso projeto não incluímos esta informação adotando a pior hipótese, ou seja, parede cheia.
3.5.1.2.2 Paredes de drywall
Para paredes de drywall, a ABNT NBR 6120:1980 não especifica a carga unitária. Adotamos em nosso projeto o valor unitário de 50 kgf/m², apresentado por João Alberto Vendramini na 19º ENECE – Encontro Nacional de Engenharia e Consultoria Estrutural, realizado em outubro de 2016, correspondente a evolução da revisão da ABNT NBR 6120.
Consideramos todas as paredes com espessura de 10cm, como o software solicitada o peso especifico adotamos o valor de 500 kg/m³, de forma a manter a carga por área mencionada acima.
A figura a seguir apresentada a janela do software com o lançamento das cargas de parede de drywall.
Figura 6 - Lançamento das cargas de parede de drywall
O software possibilita lançar as aberturas de paredes. Em nosso projeto não incluímos esta informação adotando a pior hipótese, ou seja, parede cheia. 3.5.1.3 Peso do revestimento das lajes
A carga de revestimento é aplicada diretamente nas lajes, sendo este elemento estrutural responsável em receber a cargas e transmitir para as vigas.
Adotamos os valores unitários indicados abaixo, que foram apresentados por João Alberto Vendramini, na 19º ENECE – Encontro Nacional de Engenharia e Consultoria Estrutural, realizado em outubro de 2016, correspondente a evolução da revisão da ABNT NBR 6120.
a) Revestimento de piso de edifícios residenciais (e=5cm): 100 kgf/m² b) Forro de gesso em placas: 15 kgf/m²
c) Impermeabilização com manta asfáltica sem proteção mecânica: 10 kgf/m² d) Impermeabilização com manta asfáltica com proteção mecânica: 150 kgf/m² e) Telhado de fibrocimento com estrutura de madeira: 40 kgf/m²
Como as lajes possuem variadas aplicações, apresentamos a tabela a seguir com o resumo das cargas lançadas no software Eberick.
Tabela 10 - Cargas de revestimento consideradas
Pavimento Descrição Localização Revestimento (kgf/m²) Carga
1 Garagem 1
Estacionamento Pavimento sem laje. Piso sobre solo. NA Corredores Pavimento sem laje. Piso sobre solo. NA
2 Garagem 2 Estacionamento Piso + Forro 115
Corredores Piso + Forro 115
3 1º andar
Terraço Piso + Forro + Impermeabilização sem proteção mecânica 125
Corredores Piso + Forro 115
Apartamento Piso + Forro 115
Sacada Piso + Forro + Impermeabilização sem proteção mecânica 125
4 ao 15 2º ao 13º andar (Pav. Tipo)
Corredores Piso + Forro 115
Apartamento Piso + Forro 115
16 (1º piso duplex) 14º andar
Corredores Piso + Forro 115
Apartamento Piso + Forro 115
Sacada Piso + Forro + Impermeabilização sem proteção mecânica 125
17 (2º Piso duplex) Ático
Terraço Piso + Forro + Impermeabilização sem proteção mecânica 125
Corredores Piso + Forro 115
Apartamento Piso + Forro 115
18 Casa de máquinas
Corredores Piso + Forro 115
Casa de máquinas Piso 100
Área telhado Forro + Telhado 55
19 Piso da caixa d'água
Barrilete Piso + Forro 115
Reservatório Impermeabilização com proteção mecânica (e=10cm) 150 20 Tampa da caixa d'água Tampa Impermeabilização com proteção mecânica (e=10cm) 150 Fonte: Própria
A carga de revestimento é informada no software no momento do lançamento da laje ou editando as propriedades, onde abre uma janela conforme figura abaixo:
Figura 7 - Lançamento das cargas de revestimento
3.5.2 Carga Acidental
Com base na ABNT NBR 6120:1980, adotamos os valores mínimos de carga acidental, descritos na tabela a seguir:
Tabela 11 - Cargas acidentais consideradas
Pavimento Descrição Localização Consideração [kgf/m²] Carga
1 Garagem 1
Estacionamento Veículos de passageiros ou semelhantes com carga máxima de 25 kN por veículo.
NA (piso sobre solo) Corredores Com acesso ao público. (piso sobre solo) NA
2 Garagem 2
Estacionamento Veículos de passageiros ou semelhantes com carga máxima de 25 kN por veículo).
300 Corredores Com acesso ao público. 300
3 1º andar
Terraço Com acesso ao público. 300
Corredores Com acesso ao público. 300 Apartamento Edifícios residenciais. 150 4 ao 15 2º ao 13º andar (Pav. Tipo)
Corredores Com acesso ao público. 300 Apartamento Edifícios residenciais. 150 16 (1º piso duplex) 14º andar
Corredores Com acesso ao público. 300 Apartamento Edifícios residenciais. 150
17 (2º Piso duplex) Ático
Terraço Com acesso ao público. 300
Corredores Com acesso ao público. 300 Apartamento Edifícios residenciais. 150
18 máquinas Casa de
Corredores Com acesso ao público. 300 Casa de máquinas Incluindo o peso das máquinas. 750 Área telhado Forros - Sem acesso a pessoas. 50
19 Piso da caixa d'água
Barrilete Corredores - Sem acesso ao público. 200 Reservatório Terraço inacessível a pessoas. 50 20 caixa d'água Tampa da Tampa Terraço inacessível a pessoas. 50
A carga acidental é informada no software no momento do lançamento da laje ou editando as propriedades, onde abre uma janela conforme figura abaixo: Figura 8 - Lançamento das cargas acidentais
Fonte: Janela do Eberick
3.5.3 Carga de vento
Cabe ao projetista interpretar o projeto de arquitetura, bem como a região de implantação da obra, de forma a obter os parâmetros aplicáveis ao projeto. Segue abaixo os fatores solicitados pelo software que são necessários para encontrar o carregamento gerado pelo vento.
a) Vo: Velocidade básica do vento b) S1: Fator topográfico
c) S2: Rugosidade do terreno d) S3: Fator estático
O valor Vo é extraído das isopletas de velocidades básicas, disponível na ABNT NBR 6123:1988, que apresenta os valores estimados em [m/s] para cada região brasileira. O mapa também está disponível no software, conforme figura a seguir:
Figura 9 - Mapa de isopletas do vento
Fonte: Janela do Eberick
Abaixo tabela com resumo dos valores considerados em nosso projeto, bem como nossa interpretação quando aos parâmetros adotados:
Tabela 12 - Fatores do vento considerados
Coeficiente Fator Interpretação
Vo 45 m/s Valor máximo conforme interpretação do mapa das isopletas, referente a localização do município de Santo Amaro da Imperatriz. S1 1,0 Topografia moderadamente regular
S2 Categoria III Terreno aproximadamente em nível, com poucos quebra-ventos de arvores e edificações baixas. S3 1,0 Edificações residências
Fonte: Própria
Desta forma lançamos as informações no software na opção de ventos, conforme figura a seguir:
Figura 10 - Configurações do vento
Fonte: Janela do Eberick
O software reconhece a área de exposição conforme a modulação do desenho e calcula o carregamento conforme os parâmetros lançados.
3.5.4 Combinação de forças
O software tem em sua programação o cálculo automático das combinações de forças. Em nosso projeto foi mantida a configuração padrão, conforme apresentada nas figuras abaixo:
Figura 11 - Programação do cálculo das combinações de forças
Figura 12 - Programação do cálculo das combinações de forças
Fonte: Janela do Eberick
Figura 13 - Programação do cálculo das combinações de forças
3.6 DIMENSIONAMENTO DAS ESTRUTURAS
Com a modulação concluída e as cargas lançadas, iniciamos o dimensionamento. Nesta etapa definimos os parâmetros de durabilidade.
Com base na localização da edificação, definimos a Classe de agressividade II (moderada), sendo este fator decisivo no dimensionamento dos elementos estruturais, visto que conforme a ABNT NBR6118:2014, é definido a resistência mínima do concreto e o cobrimento da armadura.
Em nosso projeto adotamos os materiais conforme tabela a seguir: Tabela 13 - Materiais considerados
Concreto Fck=30Mpa
Aço CA-60 para barras ≤ ø 5,00mm
CA-50 para barras > ø 5,00mm Cobrimento da
armadura
25mm para lajes
30mm para vigas e pilares Fonte: Própria
As informações são lançadas no software na opção “materiais e durabilidade”, onde abre a janela conforme figura abaixo:
Figura 14 - Lançamento dos materiais e durabilidade
Para o dimensionamento dos elementos estruturais realizamos o processamento do projeto de forma completa. Nesta etapa é imprescindível o conhecimento técnico, visto que são apresentando diversos tipos de erros e cabe ao projetista a interpretação e resolução.
O software cria planilhas identificando os elementos que não passam no dimensionamento e indica o tipo de erro. Encontramos uma grande variedade de erros em nosso projeto, onde podemos destacar: erro na armadura positiva, erro na armadura negativa, erro de estribo, erro de torção, dentre outros.
Ainda é apresentado pelo software, gráficos que facilitam a interpretação e tomada de decisão para resolver os erros. São gráficos de carregamento, esforços cortantes, momento fletor, deformação, entre outros.
A seguir figura com a imagem da janela do software onde mostra a planilha e gráficos:
Figura 15 - Janela de verificação do dimensionamento
Fonte: Janela do Eberick
Dentre as possibilidades para resolver os erros, podemos citar algumas ações, tais como: Aumentar seção dos elementos estruturais, mudar o tipo de vínculo (engastado, semi-engastado e rotulado), reduzir o carregamento, aumentar resistência do concreto, dentro outros.
Em nosso projeto optamos em trabalhar com concreto de fck=30MPa, sendo este maior que o mínimo exigido pela ABNT NBR6118:2014.
Outra ação que adotamos foram alterações de alguns vínculos. Em situações onde encontramos alto valor de torção, aplicamos rótulos nas vigas. Em situações onde apresentava grande momento negativo aplicamos vínculos
semi-engastados, flexibilizando as barras negativas e exigindo mais das barras positivas, desta forma equilibrando o gráfico do momento fletor. Abaixo figura com algumas situações de empregos dos vínculos rotulados e semi-engastados.
Figura 16 - Exemplo de empregos dos vínculos rotulados e semi-engastados
Fonte: Própria – desenho do Eberick.
O projeto desenvolvido possui diferentes tipos de pavimentos e com carregamentos distintos, além de apresentar várias cargas de paredes apoiadas diretamente sobre a laje, o que dificultou a correção dos erros. Com persistência, dedicação e orientação, foi possível corrigir os elementos e processar a estrutura de forma completa, permitindo a interpretação dos resultados finais.
3.7 FINALIZAÇÃO DOS PROJETOS
Como a alvenaria de tijolos apresenta maior peso específico, realizamos todo e estudo neste modelo, somente quando processamos de forma completa e sem erros que iniciamos o modelo com as paredes de drywall.
Ao todo foram substituídas, 5.475,71m² de paredes, sendo estas indicadas em vermelho nas figuras abaixo:
Figura 17 - Paredes substituídas - 3º Pavimento
Fonte: Própria – desenho do AutoCAD.
Figura 18 - Paredes substituídas - Pavimento tipo (4º ao 15º pavimento)
Fonte: Própria – desenho do AutoCAD.
Figura 19 - Paredes substituídas –16º Pavimento
