Utilização de pré-moldados de canteiro para execução da estrutura de concreto armado de um edifício residencial com quinze pavimentos em Teresina-PI

Utilização de pré-moldados de canteiro para execução da estrutura de

concreto armado de um edifício residencial com quinze pavimentos em

Teresina-PI

Utilization of precast elements for execution of reinforced concrete structure for building residential with fifteen stories erected in Teresina-PI.

Pedro Wellington G. N. Teixeira (1); Fernando Drummond Ribeiro Gonçalves (2)

(1) Professor Doutor da UFPI – Universidade Federal do Piauí email: pedro-wellington@uol.com.br

(2) Eng. Civil, Professor da UFPI – Universidade Federal do Piauí Chefe do Departamento de Estruturas

email: stenge@terra.com.br

Endereço para correspondência

Universidade Federal do Piauí – Centro de Tecnologia – Departamento de Estruturas Campus da Ininga – CEP 64.000-000 – Teresina,PI – Brasil

Resumo

Este trabalho descreve a execução da estrutura de concreto armado de um edifício residencial com quinze pavimentos na qual foram pré-moldadas as lajes e vigas do pavimento tipo. Apresenta-se a concepção inicial, feita com construção convencional e descrevem-se os critérios utilizados para divisão da estrutura em elementos a serem pré-moldados na própria obra. Apresentam-se os detalhes construtivos que foram empregados para execução das ligações entre os elementos pré-moldados. Os pilares foram todos moldados in loco. Foram utilizadas pré-lajes com espessura de 4cm e 6cm, tendo sido empregadas mesas vibratórias fabricadas unicamente para a obra específica, na qual foram consumidos cerca de 7000m² de lajes. As vigas foram pré-moldadas, buscando-se minimizar o consumo de fôrma e ao mesmo tempo, com dimensões limitadas pela capacidade do equipamento de transporte vertical. Observou-se que o uso de pré-moldados não trouxe restrições arquitetônicas ao projeto que apresenta fachadas com vigas curvas e varandas com grandes dimensões. É feito comparativo entre os consumos de materiais, aço, concreto e fôrmas, com uso de pré-moldados e na solução inicial com sistema convencional de moldagem no local.

1 INTRODUÇÃO

Este trabalho descreve a aplicação de pré-moldados de canteiro em uma obra residencial de vários pavimentos. A estrutura do edifício foi originalmente concebida para ser praticamente toda moldada no local, a menos de algumas vigas retas das duas fachadas laterais que seriam pré-moldadas no canteiro.

Porém, devido à disponibilidade de espaço no canteiro de obras – terreno com aproximadamente 5000m², para implantação do edifício ocupando apenas metade da área – e a existência de equipamento com capacidade de carga de 12kN, com braço de até 40m, resolveu-se avaliar a possibilidade de aplicar pré-moldagem em maior escala. O resultado foi a pré-moldagem, no canteiro, de cerca de 520m² de cada uma das quatorze lajes que compõem a estrutura, totalizando cerca de 7000m² de área.

A alteração do projeto foi feita após a execução das fundações, e somente pôde ser aplicada da segunda laje em diante, devido a problemas de prazo e também de pequenas diferenças existentes entre a primeira e as demais lajes, fruto de necessidades de arquitetura. O tempo foi exíguo para o imenso trabalho de detalhamento que a solução pré-moldada impôs em relação à moldada no local.

Neste trabalho, descreve-se a solução empregada, relacionando-se suas vantagens e desvantagens e apresenta-se comparação dos consumos de aço, concreto e de fôrmas da solução inicialmente proposta e aquela efetivamente empregada.

2 DESCRIÇÃO DA OBRA

A obra é um edifício residencial, localizado na Av. Dom Severino, Quadra 43, em Teresina, Piauí. A estrutura consumiu cerca de 2000m³ de concreto. Nesse volume não estão inclusas as lajes do meio-subsolo e do estacionamento, que chegam a mais de 40% desse valor. O pavimento é, praticamente, duplamente simétrico, sendo as dimensões em planta de cerca de 25m x 25m. A altura total é de 52,02m em relação ao nível do térreo. As fundações são do tipo sapata, assentes sobre uma camada de rocha com cerca de 3m de espessura sobreposta a uma camada de areia com mais de 20m de espessura e SPT médio de 26. A tensão admissível no solo foi adotada com valor de 0,7MPa (CAMPOS, 2002). O contraventamento é formado por associações de pórticos e pilares-parede. Na Figura 2, apresenta-se foto da obra acabada.

FIGURA 2 – Vista geral da obra acabada. 3 ANÁLISE DA ESTRUTURA

A análise estrutural foi feita, em geral, com uso do software TQS, bastante adequado para o tipo de estrutura em questão, considerada moldada no local. Estudos localizados foram feitos adicionalmente com outros softwares de análise estrutural ou com cálculos feitos "à mão", para análise dos elementos pré-moldados durante a montagem e outras verificações.

O edifício apresenta relação pequena entre a altura (50m) e a largura (da ordem de 25m), e apresenta muitas filas de pilares. Porém em uma das direções não havia possibilidade de orientar muitos pilares para contraventamento, nem formar pórticos bem alinhados, devido a imposições da arquitetura. Isso levou à grande concentração de rigidez e consequentemente de esforços horizontais nos pilares próximos aos elevadores. Inicialmente, havia sido feita outra proposta de posicionamento de pilares, que apresentava economia nas fundações e nos pilares bem como melhor distribuição de ações laterais, porém, não foi possível aplicá-la sem alterar a arquitetura.

Com as seções e a disposição de pilares utilizados, foi processado modelo de pórtico tridimensional (ver Figura 3) e foram encontrados valores do parâmetro α menores que 0,6 nas duas direções, considerando a estrutura monolítica. O peso total do edifício ficou em torno de 12.000tf. A ação de vento representa um valor pequeno frente às cargas. Como Teresina se situa numa isopleta de 30m/s (NBR 6123) a força de arrasto alcançou valores da ordem de 120tf (1% da ação vertical).

FIGURA 3 – Modelo de pórtico espacial construído no software SAP2000 (Versão 6.0).

Modelos de cálculo localizados foram feitos para estudar, por exemplo, a distribução da carga entre as vigas e lajes do pavimento-tipo (Figura 4). Isso foi feito principalmente para se investigar deslocamentos, porque havia algumas vigas apoiadas sobre vigas. Esses modelos também não consideram deformabilidade das ligações.

Também foram feitos modelos específicos para análise de elementos localizados, como uma laje com rebaixo por exemplo (Figura 5). Os rebaixos nas áreas úmidas foram solicitados pela empresa construtora. Isso levou à necessidade de criação de enrijecedores – vigas secundárias – a fim de evitar deformações excessivas. Por sua vez, esses enrijecedores criam dificuldades de detalhamento e de execução, e portanto, só foram utilizados onde realmente se julgou necessário, após efetuar cálculo de deslocamentos com várias hipóteses. Como o fechamento seria feito em alvenaria de tijolos cerâmicos furados, procurou-se limitar os deslocamentos a fim de evitar danos a esses elementos, pois sabe-se que os mesmos são bastante sensíveis a deslocamentos da estrutura de apoio.

A idéia básica foi manter o funcionamento de estrutura monolítica, princípio que norteou o detalhamento da estrutura, a ser descrito no item seguinte. Portanto, os modelos de cálculo consideraram sempre esse comportamento. Algumas pequenas "folgas" foram permitidas no dimensionamento dos elementos, em casos particulares, para levar em conta imprecisões de cálculo. O mais honesto a ser dito é que essas permissões foram feitas muito mais com base no sentimento – obviamente do engenheiro responsável técnico – do que em explicações teóricas precisas. Com prazo maior é plenamente viável se pensar em racionalizar um pouco mais o processo de cálculo.

FIGURA 5 – Modelo localizado de uma laje com rebaixo. 4 DETALHAMENTO DA ESTRUTURA

Os desenhos de detalhamento foram feitos inicialmente com o software TQS, para a solução moldada no local, e depois foram feitas as adaptações para produção dos elementos pré-moldados. As adaptações eram feitas com base nos resultados de cálculo da estrutura durante a montagem, na maioria das vezes com seção parcial.

Essa etapa acarretou grande trabalho adicional, porém trouxe também como vantagem os desenhos para produção dos elementos pré-moldados. Esses desenhos foram gerados em folhas formato A4, uma para cada peça, ao contrário dos desenhos originais que foram apresentados em formato A1, e passaram a ser usados como desenhos de conjunto, para possibilitar a montagem.

dos rebaixos nas áreas úmidas, comentados no item anterior. Na Figura 8, apresenta-se desenho de produção de pré-laje e na Figura 9, desenho de produção de pré-viga. De acordo com TAJRA (2005), o tempo de execução da obra foi de doze meses, embora fosse viável reduzí-lo para 9 meses.

LEGENDA

LAJE REBAIXADA

CONCRETO PRE-MOLDADO CONCRETO MOLDADO "IN LOCO"

FIGURA 6 – Desenho de montagem das lajes do pavimento-tipo.

V52 P12 V2 L12.a. P11 P3 .b. V40.a . .b. .b . P17 P4 V46.a . .d. .b . .d. V44 L6.a. L4 .c. .d. P18 P7 V4 8 .e. L13.a. P5 V10 V7 V5₆ L17.a. L14.a. L8 P19 P9 V53 L17.b. L13.b. L14.b. L16.b. L16.c. L12.b. L6.b. L6.c. a a a b c c b e e g g g h h h h h h j k Planta Completa

corte a

corte j

corte g

FIGURA 7 – Detalhes das ligações viga-laje.

L17.b.-L26.a. (2x)

FIGURA 8 – Desenhos de produção de pré-lajes (a dimensão d indicada nesta figura

corresponde à espessura da pré-laje e a dimensão h à espessura final).

10 10 2Ø8.0- 659 16Ø5.0c10 - 190 2x4Ø8.0 40Ø5.0c10 20 3Ø8.0c5 - 204 77 10 2Ø16.0 2Ø16.0 2x5Ø5.0 100 2Ø8.0 60 2Ø12.5 - 190 2Ø10.0 - 100 10 55 15 120 50 50 20 20 2x5Ø5.0 40Ø5.0c10 - 204 77 10 _2Ø16.0 2Ø16.0 70 10 16Ø5.0c10 2Ø16.0 - 790 630 2Ø8.0 2x5Ø5.0- 659 2Ø16.0 - 570 10 ATUALIZADA-10-09-03 P22-P18

V29-V48 (2x)

FIGURA 9 – Exemplo de desenho de produção de pré-viga – as armaduras negativas não

estão representadas, pois são adicionadas no local.

Algumas soluções simples foram utilizadas para produção dos elementos. Dentre elas se destacam o uso de tela de aço galvanizado com aberturas hexagonais como fôrmas laterais onde haveria traspasse de armadura. Na obra, desenvolveram um sistema simples para as esperas das armaduras das pré-lajes, com uso de duas peças de madeira, uma sobre a armadura e outra abaixo da armadura, permitindo manter o cobrimento de maneira mais fácil que o previsto originalmente.

5 FABRICAÇÃO E MONTAGEM DOS ELEMENTOS

A fabricação se deu no canteiro, ao lado da obra. O equipamento da construção foi planejado pela empresa construtora. A Figura 11 mostra uma vista superior das fôrmas de pré-vigas e pré-lajes, bem como o equipamento para transporte vertical. As figuras seguintes mostram detalhes da fabricação e montagem dos elementos.

FIGURA 10 – Vista superior do canteiro, observando-se as fôrmas de madeira utilizadas

para fabricação de pré-vigas e pré-lajes e o equipamento de transporte vertical (cortesia do Eng. Rômulo Sólon Tajra – Construtora Sucesso).

FIGURA 11 – Fôrma para fabricação de pré-laje (cortesia do Eng. Rômulo Sólon Tajra –

FIGURA 12 – Içamento de pré-laje (cortesia do Eng. Rômulo Sólon Tajra – Construtora

Sucesso).

FIGURA 13 – Detalhe de montagem de uma pré-viga (cortesia do Eng. Rômulo Sólon

Tajra – Construtora Sucesso).

FIGURA 14 – Içamento de pré-viga (cortesia do Eng. Rômulo Sólon Tajra – Construtora

7. COMPARAÇÕES DE QUANTITATIVOS

Para fins de comparação do sistema utilizado frente à solução inicial, moldada no local, pode-se dizer que o uso dos pré-moldados de canteiro acarretou acréscimo no consumo de aço. Esse acréscimo foi devido a vários motivos, dentre os quais destacam-se:

o alças de içamento; armadura negativa nas pré-vigas para situação de transporte; o reforço nos pontos de içamento de pré-lajes;

o reforço em bordas “livres” de pré-lajes – essas bordas livres existiam apenas durante a concretagem da capa da pré-laje;

o reforço nas regiões de traspasses de armaduras nas emendas de pré-lajes; o reforço em ligações de vigas;

o ligeiro acréscimo nos comprimentos de estribos de pré-vigas; pequeno reforço nas armaduras negativas de duas vigas com balanço grande, devido à incerteza no comportamento monolítico, o mesmo tendo sido feito em duas vigas na região de momento positivo.

Determinar o valor exato desse acréscimo é uma tarefa um tanto quanto difícil. Os autores compararam os desenhos originais de detalhamento dos elementos e chegaram a um número de cerca de 7%.

As fôrmas, por sua vez, sofrem redução significativa. A fôrma de lajes foi reduzida a cerca de 25% do valor da solução moldada no local, devido à simetria do edifício. As fôrmas de vigas sofreram redução ligeiramente superior, pois algumas vigas eram moldadas aproveitando o mesmo painel lateral. Isso traz como vantagens também a eliminação dos empuxos do concreto fresco sobre uma das laterais da fôrma. As fôrmas de pilares são as mesmas nas duas soluções.

A redução das seções de pilares fica mais limitada pois pode levar ao não aproveitamento das fôrmas das pré-vigas e pré-lajes. Isso deve ser levado em conta no projeto, caso haja intenção na redução desses elementos.

O volume de concreto praticamente não se altera, porém, o transporte vertical de concreto fresco é reduzido para cerca de 40%. Além disso, a execução de vigas e lajes com seção parcial no solo traz vantagens construtivas. Por outro lado, não se deve deixar de citar que o controle dimensional é de grande importância para possibilitar a montagem dos elementos e execução de ligações.

8. CONCLUSÕES

Apresentou-se execução de edifício residencial com quinze lajes, na qual se adotou solução de pré-moldados de canteiro para a estrutura de concreto armado. A obra apresentou volume de concreto de cerca de 2000m³ – somente a torre – e um total de 7000m² de área de pavimentos executados com elementos pré-moldados de seção parcial.

Observou-se que a viabilidade técnica do sistema construtivo depende de intenso trabalho de detalhamento de projeto, o que por sua vez pode trazer qualidade para a obra. A viabilidade financeira, comparada com solução convencional, depende inicialmente de disponibilidade de espaço no canteiro e de disponibilidade de equipamento de transporte vertical adequado. Além disso, deve-se considerar que um acréscimo no consumo de aço se fará necessário, pelos motivos expostos no trabalho. Porém, a redução de fôrmas e de transporte vertical de concreto fresco, pode compensar o custo final.

Um aspecto importante a ser considerado é que não se criam restrições a formas arquitetônicas mais complexas, como as do edifício apresentado, e se mantém o comportamento estrutural monolítico.

A execução da obra descrita neste trabalho envolveu um grande número de profissionais, que merecem receber um agradecimento especial, pois sem a colaboração de cada um destes não se teria obtido resultado adequado.

Inicialmente, é feito agradecimento aos engenheiros da Construtora Sucesso: o Eng. Domingos Sávio de Galiza, um dos diretores da empresa, que

participou ativamente, desde o início da obra, das inúmeras reuniões feitas para discussão dos detalhes de projeto;

o Eng. Lourimar Teixeira Linardi, que fiscalizou toda a execução da obra, sempre com sua reconhecida dedicação, e participou ativamente do planejamento do equipamento do canteiro;

o Eng. Paulo Valiante, que propôs a utilização dos pré-moldados, apresentou as diretrizes para adaptação do projeto original e participou do planejamento do equipamento do canteiro;

o Eng. Ricardo Fernandes Brito, que fabricou todos os elementos metálicos utilizados na obra para içamento dos pré-moldados, travamento da grua e outros, além de se empenhar para fornecer material para elaboração deste trabalho;

Também merecem ser citados os seguintes profissionais:

o Eng. Bertolino M. M. Campos, que prestou consultoria para definição das fundações;

o Eng. Damásio Ibiapina Tapety, que participou intensamente do projeto da estrutura de concreto, planejando praticamente todas os detalhes de armações da estrutura;

o Desenhista-projetista João Júlio Campelo de Castro, autor dos desenhos de produção e montagem dos elementos pré-moldados;

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT. NBR 6123. Forças

devidas ao vento em edificações. Rio de Janeiro, 1987.

CAMPOS, B.M.M. Parecer técnico sobre as fundações de um edifício residencial. Teresina, 2002.

SAP2000 – Integrated finite element analysis and design of structures. Computers

and structures, Inc. Berkeley, California, USA. Version 6.0.

TAJRA, R. S. Estrutura de edifício residencial com vigas e laje

pré-fabricada com central de pré-moldados no próprio canteiro. Monografia

apresentada no curso de pós–graduação: Gestão na Industria da Construção Civil. Teresina: Instituto de Estudos Empresariais – IEMP, 2005.