UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO
CENTRO MULTIDISCIPLINAR DE ANGICOS
CURSO DE BACHARELADO EM ENGENHARIA CIVIL
WRIEL HERISON SOARES DE SOUZA
A INFLUÊNCIA DO TELHADO VERDE NO COMPORTAMENTO ESTRUTURAL DAS LAJES MACIÇAS
ANGICOS/RN 2020
inteira responsabilidade do (a) autor (a), sendo o mesmo, passível de sanções administrativas ou penais, caso sejam infringidas as leis que regulamentam a Propriedade Intelectual, respectivamente, Patentes: Lei n° 9.279/1996 e Direitos Autorais: Lei n° 9.610/1998. O conteúdo desta obra tomar-se-á de domínio público após a data de defesa e homologação da sua respectiva
ata. A mesma poderá servir de base literária para novas pesquisas, desde que a obra e seu (a) respectivo (a) autor (a) sejam devidamente citados e mencionados os seus créditos bibliográficos
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S Souza, Wriel Herison Soares de.
725i A INFLUÊNCIA DO TELHADO VERDE NO COMPORTAMENTO ESTRUTURAL DAS LAJES MACIÇAS / Wriel Herison Soares de Souza. - 2020.
84 f. : il.
Orientadora: Janielly Kaline de Oliveira Ferreira da Fé.
Monografia (graduação) - Universidade Federal Rural do Semi-árido, Curso de Engenharia Civil, 2020.
1. TQS. 2. Laje Maciça. 3. ELS. 4. ELU. 5. Cobertura Verde. I. Fé, Janielly Kaline de Oliveira Ferreira da , orient. II. Título.
AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente a Deus pela vida, por minha saúde, amigos e família, além de estar sempre me guiando para trilhar o caminho do bem e me livrando de todos os males.
A minha família por sempre acreditar na minha capacidade e sempre estarem me apoiando, a minha mãe Helia Maria que sempre me deu amor e me ajudou sempre que precisei, a minha esposa Gizete Brilhante, que teve toda paciência nesse tempo em que estive engajado na produção deste trabalho.
A minha orientadora Janielly por contribuir assiduamente para o trabalho disponibilizando seu tempo e até mesmo sua casa para reuniões pertinentes.
Ao 55º Grupo de Escoteiros José Nazareno Fernandes, que me tornou um cidadão de bem e sempre apoiou o meu caminho acadêmico, pois tudo o que faço é baseado no eficiente e esplêndido método escoteiro.
Ao grupo Lenovo que foi tão importante para a produção deste trabalho e para minha formação, pois nele estão grandes amigos que levarei para a vida.
O meu grande amigo Caio Vinicius (in memorian), meu primeiro companheiro de IF, companheiro de futsal, de provas, de trabalhos, de todos os momentos bons que tive na instituição IFRN, mas principalmente companheiro de sonho de profissão, ser Engenheiro Civil. Saiba que em cada sonho meu ficará um pouco dos seus.
Por fim, a todos que ajudaram direta ou indiretamente a produção deste trabalho, meu muito obrigado.
RESUMO
O crescimento populacional ascendente que pode levar ao desenvolvimento acelerado das áreas urbanas, causa efeitos drásticos no meio ambiente. Neste cenário a cobertura verde surge como solução ecológica para tal, pois esse tipo de cobertura tem muito benefícios adicionais, que vão desde a melhoria na estética do edifício até a melhoria do seu conforto térmico. Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo principal dimensionar e analisar o comportamento estrutural de lajes maciças quando implementado um telhado verde através da investigação do Estado Limite de Serviço (ELS) e o Estado Limite Último (ELU). Para calcular e dimensionar as lajes bem como analisar o ELS e o ELU, foi utilizado o software TQS em sua versão estudante e por meio dos dados obtidos foi realizado um processo comparativo e analítico, dividido em quatro estágios de implementação de cargas referentes apenas as cargas de cobertura contida na NBR 6118:2014 (que trata do projeto de estruturas de concreto), além de cargas de cobertura verde extensiva, semi-intensiva e intensiva. Nesse processo de análise se pode observar que o acréscimo de cargas provenientes das coberturas verdes causa impactos consideráveis no ELS das lajes, gerando fissuras e aumento percentual considerável das flechas chegando até a 108,33%. Visto isso é válida a necessidade de se estudar mais detalhadamente o impacto estrutural da implementação das coberturas verdes. Palavras-chave: TQS. Lajes Maciças. ELU. ELS. Cobertura Verde.
ABSTRACT
The upward population growth that can lead to the accelerated development of urban areas, causes drastic effects on the environment. In this scenario the green cover comes as ecological solution for this, because this type of coverage has much additional benefits, ranging from improving the aesthetics of the building to improve its thermal comfort. In this context, the present work aimed to dimension and analyze the structural behavior of massive slabs when a green roof was implemented through the investigation of the Service Limit State (ELS) and the Ultimate Limit State (ELU). To calculate and dimension the slabs as well as analyze the ELS and ELU, the TQS software in its student version was used and through the data obtained a comparative and analytical process was carried out, divided into four stages of load implementation referring only to the loads of coverage contained in NBR 6118: 2014 (that deals with the design of concrete structures), in addition to loads of extensive, semi-intensive and intensive green cover. In this analysis process, it can be observed that the increase in loads from the green roofs causes considerable impacts on the ELS of the slabs, generating cracks and a considerable percentage increase in the arrows reaching 108.33%. In view of this, the need to study in more detail the structural impact of implementing green cover is valid.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Telhado verde localizado na Alemanha ... 17
Figura 2: Representação artística dos jardins suspensos da Babilônia ... 17
Figura 3: Casa Hehe, Tânzania ... 18
Figura 4: Terraço-jardim, M.E.C ... 19
Figura 5: Estrutura de uma cobertura verde ... 21
Figura 6: Cobertura extensiva ... 25
Figura 7: Cobertura extensiva na Noruega ... 25
Figura 8: Cobertura Semi-intensiva ... 26
Figura 9: Cobertura Semi-intensiva ... 26
Figura 10: Cobertura Intensiva ... 27
Figura 11: Edifício ACRO, Japão ... 27
Figura 12: Sistema de drenagem da cobertura verde e da tradicional ... 28
Figura 13: Superfície exposta cobertura convencional e verde ... 29
Figura 14: Tipos de Vigotas ... 31
Figura 15: Laje nervurada ... 31
Figura 16: Laje lisa ... 32
Figura 17: Laje cogumelo com capitel ... 33
Figura 18: Laje maciça ... 33
Figura 19: Vãos de uma laje ... 35
Figura 20: Vão efetivo ... 35
Figura 21: Representação dos tipos de apoio ... 36
Figura 22: Combinações e nomenclaturas de vinculações de lajes ... 37
Figura 24: Cobrimento nominal ... 38
Figura 25: Cargas verticais ... 40
Figura 26: Flechas e momentos máximos ... 42
Figura 27: Tabela de Marcus ... 43
Figura 28: Limites de deslocamento da norma ... 46
Figura 29: Abertura de fissuras, tabela 13.4 da NBR 6118:2014 ... 47
Figura 30 Concreto de envolvimento da armadura ... 48
Figura 31: Tabela de determinação do Ks ... 49
Figura 32: Taxa de armadura mínima em lajes ... 50
Figura 33: Área de aço ... 50
Figura 34: Formas e escoras ... 52
Figura 35: Posicionamento das armaduras ... 52
Figura 36: Concretagem da laje ... 53
Figura 37: Cura do concreto ... 53
Figura 38: Criando o Edifício ... 56
Figura 39: Dados do projeto ... 57
Figura 40: Pavimentos ... 57
Figura 41: Materiais ... 58
Figura 42: Carga de vento ... 58
Figura 43: Seleção da região ... 59
Figura 44: Coeficientes de arrasto ... 59
Figura 45: Pavimentos ... 60
Figura 46: Adicionando referência ... 61
Figura 47: 1º Pavimento ... 61
Figura 49: Dados dos pilares ... 62
Figura 50: Seção dos pilares ... 63
Figura 51: Plantas/Seções ... 63
Figura 52: Disposição Final ... 64
Figura 53: Dados das vigas ... 64
Figura 54: Definição de cargas ... 65
Figura 55: Dados das lajes ... 66
Figura 56: Definição dos carregamentos ... 66
Figura 57: Dados das sapatas ... 67
Figura 58: Grelha TQS ... 68
Figura 59: Grelha não-linear ... 69
Figura 60: Fissurações ... 69
Figura 61: Flechas ... 70
Figura 62: Fissurações para o caso 01 ... 72
Figura 63: Fissurações para o caso 02 ... 73
Figura 64: Fissurações para o caso 03 ... 74
Figura 65: Fissurações para o caso 04 ... 74
Figura 66: Flechas para o caso 01 ... 75
Figura 67: Flechas para o caso 02 ... 76
Figura 68: Flechas para o caso 03 ... 76
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABNT Associação
NBR Norma Brasileira Regulamentadora MEC Ministério da Educação
ELU Estado Limite Último ELS Estado Limite de Serviço
ELS-W Estado Limite de abertura excessiva ELS-DF Estado limite de deformação excessiva
SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ... 14 2. OBJETIVOS ... 15 2.1. OBJETIVO GERAL ... 15 2.2. OBETIVO ESPECÍFICO ... 15 3. REFERENCIAL TEÓRICO ... 16 3.1. CONSTRUÇÃO SUSTENTÁVEL ... 16
3.2. ORIGEM DA COBERTURA VERDE ... 16
3.3. COBERTURA VERDE NO BRASIL ... 18
3.4. LEGISLAÇÃO DAS COBERTURAS VERDES ... 19
3.5. ESTRUTURA E PROPRIEDADE DAS COBERTURAS VERDES ... 20
3.5.1. Estrutura do telhado ou pavimento ... 21
3.5.2. Isolamentos ... 21 3.5.3. Impermeabilização ... 21 3.5.4. Camada anti-raiz ... 22 3.5.5. Camada de armazenamento ... 22 3.5.6. Drenagem ... 22 3.5.7. Filtro ... 22 3.5.8. Substrato ... 23 3.5.9. Vegetação ... 23
3.6. CLASSIFICAÇÃO DAS COBERTURAS VERDES ... 24
3.6.1. Cobertura extensiva ... 24
3.6.2. Cobertura semi-intensiva ... 25
3.6.3. Cobertura intensiva ... 26
3.7. VANTAGENS E DESVANTAGENS DA UTILIZAÇÃO DA COBERTURA VERDE ... 27
3.8. LAJES ... 30
3.9. TIPOS DE LAJE ... 30
3.9.1. Laje nervurada ... 30
3.9.3. Laje cogumelo ... 32
3.9.4. Laje Maciça ... 33
3.10. DIMENSIONAMENTO DAS LAJES MACIÇAS ... 34
3.10.1. Classificação quanto a direção ... 34
3.10.2. Vão efetivo ... 35
3.10.3. Vinculação ... 36
3.10.4. Prescrição da NBR 6118/2014 ... 37
3.10.5. Ações a se considerar ... 40
3.10.6. Momentos fletores característicos e flechas solicitantes ... 41
3.10.7. Lajes armadas em uma direção ... 41
3.10.8. Lajes armadas em duas direções ... 42
3.10.9. Verificação dos estados limites ... 44
3.11. DIMENSIONAMENTO DAS ARMADURAS ... 48
3.11.1. Espaçamento e quantidade de barras ... 50
3.12. PROCESSO CONSTRUTIVO DAS LAJES MACIÇAS ... 51
4. METODOLOGIA DE PESQUISA ... 55
4.1. DESENVOLVIMENTO NO SOFTWARE ... 56
4.1.1. Referência Externa ... 60
4.1.2. Implementação dos pilares ... 62
4.1.3. Implementação das vigas ... 64
4.1.4. Implementação das lajes ... 65
4.1.5. Implementação das fundações... 67
4.1.6. Dimensionamento dos esforços e armaduras ... 67
4.1.7. Análise estrutural ... 68
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES ... 71
5.1. VERIFICAÇÃO DO ESTADO LIMITE ÚLTIMO (ELU) ... 71
5.2. VERIFICAÇÃO DO ESTADO LIMITE DE SERVIÇO (ELS) ... 72
5.2.1. ELS-W ... 72
5.2.2. ELS-DEF ... 75
1. INTRODUÇÃO
As atividades humanas geralmente geram muitos resíduos sólidos e 50% desses resíduos e o consumo de 40% dos recursos naturais são provenientes do setor de construção civil, sendo este responsável por grande impacto direto ao meio ambiente (RIGHI et al. 2016).
Esse cenário é consequência de uma intensiva e desenfreada urbanização devido ao crescimento populacional nos grandes centros urbanos que resulta numa grande retirada das áreas de vegetação para atender essa demanda. (FERREIRA, 2015)
A criação de empreendimentos sustentáveis, projetados para diminuir os impactos ambientais, planejados desde a concepção até a ocupação, são necessários pois contribuem para a conservação do meio ambiente (BUDEL, 2014).
Sendo assim as construções sustentáveis surgem como opção para atender não somente a necessidades da sociedade, mas também se adequando ao meio ambiente, promovendo um equilíbrio ecológico (FERRAZ, 2012).
Segundo Gutierrez et al. (2014), a solução ecológica da implantação de telhados verdes está se destacando, pois trazem benefícios ao meio ambiente, maximiza o conforto térmico e ainda valoriza o imóvel por proporcionar um designer mais agradável.
Em vista disso é importante que se maximizem os estudos sobre telhados verdes. Portanto esse trabalho tem como objetivo principal o estudo do comportamento estrutural de uma laje maciça de cobertura ao se adicionar as cargas provenientes da instalação de uma cobertura verde. Pretende-se verificar também o efeito dessa adição no Estado Limite de Serviço (ELS) e o Estado Limite Último (ELU).
2. OBJETIVOS
2.1. Objetivo Geral
O presente trabalho tem o objetivo principal dimensionar e estudar o comportamento estrutural das lajes maciças quando implementado um telhado verde.
2.2. Objetivos Específicos
• Dimensionar uma laje maciça com finalidade de cobertura; • Verificar a laje quanto ao Estado Limite de Serviço (ELS); • Verificar a laje quanto ao Estado Limite Último (ELU);
• Analisar o impacto da implantação da cobertura verde nas lajes maciças; • Analisar os efeitos dessa adição no Estado Limite de Serviço (ELS) • Analisar os efeitos dessa adição no Estado Limite Ùltimo (ELU)
3. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
3.1. Construção Sustentável
Estima–se que o setor da construção civil seja responsável pela geração de 50% dos resíduos sólidos provenientes das atividades humanas e consome 40% dos recursos naturais, gerando um vasto impacto ambiental (RIGHI et al. 2016).
De acordo com Budel (2014), para que o meio ambiente seja conservado é necessário a criação de empreendimentos com responsabilidade socioambiental, baseando-se em indicadores de qualidade, planejando desde o momento da concepção até a pós ocupação, a fim de diminuir os impactos ambientais e garantir a sustentabilidade.
Sendo assim a construção sustentável é a técnica de se construir desde casas até edifícios de múltiplos pavimentos procurando atender as necessidades da sociedade, mas não deixando de se adequar ao meio ambiente e promover o equilíbrio entre ecologia, meios social e econômico. Nesse cenário a execução de coberturas verdes surge como possibilidade de satisfazer tais condições. (PEPIS e SILVA, 2019).
3.2. Origem da Cobertura Verde
A cobertura verde é um sistema construtivo impermeável onde se é aplicado várias camadas, dentre elas a de solo e vegetação, podendo ser inserido em coberturas planas ou inclinadas, mas geralmente instaladas em lajes maciças. A Figura 01 mostra um exemplo desse tipo de telhado (SAVI, 2012).
Figura 01- Telhado verde localizado na Alemanha
Fonte: Santos, 2018
De acordo com Luz (2017) o sistema de cobertura verde não é uma inovação tecnológica, pois seu primeiro registro é datado em meados do século de 600 a.C. sendo a Babilônia predecessora, com a criação de seus jardins suspensos, como mostra a Figura 02.
Figura 02- Representação artística dos jardins suspensos da Babilônia
Fonte: Lopes, 2007
A cobertura verde foi se propagando durante vários séculos, sendo assim são encontrados vários padrões diferentes, em diversas épocas e em culturas distintas, que vai desde países frios como Escandinávia, Islândia e Rússia a países muito quentes como a Tanzânia (FERRAZ, 2012).
Ainda segundo Ferraz (2012), a idealização da cobertura verde foi difundida em muitas cidades importantes como a Pompéia, Império Romano e subsequentemente na Renascença italiana e francesa, além de Vikings e normandos que passariam adiante essa técnica para o Canadá e Estados Unidos. A Figura 03 demonstra uma cobertura verde da época.
Figura 03- Casa Hehe, Tânzania
Fonte: Savi, 2012
Mas segundo Ferreira (2015), as coberturas verdes foram disseminadas, estudadas e utilizadas em grande escala pela Alemanha na década de 60 e posteriormente popularizado no território Europeu, pois este tipo de construção exibia um valor paisagístico e denotava bom gosto.
Na década de 70, através de pesquisas foram incorporados novos tipos de membranas impermeabilizantes, materiais drenantes, inibidores de raízes, substratos e espécies de plantas. Na Alemanha com os incentivos de leis e avanço nas pesquisas as coberturas verdes chegaram a um total de 10 milhões de metros quadrados no ano de 1996 (SANTOS, 2018).
3.3. Cobertura Verde no Brasil
Segundo Nascimento (2008), no Brasil a técnica da cobertura verde está presente na arquitetura modernista em antigos prédios institucionais nas décadas de 30 e 50 como monstra a Figura 04.
Figura 04- Terraço-jardim, M.E.C.
Fonte: Nascimento, 2008
O primeiro projeto de cobertura verde foi prédio do MEC (Ministério da Educação), executado no Rio de Janeiro em 1936, pelo arquiteto Burle Marx, que foi o maior defensor dessa técnica (SANTOS, 2018).
Na atualidade o sistema construtivo não é muito difundido no Brasil como um todo, no entanto, algumas cidades vem implementando legislações relativas ao uso dela, exemplo disto é Recife que criou em 2015 a Lei 18.112/2015, que obriga a implementação de “Telhado Verde” em edificações multifamiliares com mais de 4 pavimentos e não-habitacionais com mais de 400 m² de área coberta (LUZ, 2017).
3.4. Legislação das Coberturas Verdes
De acordo com Silva e col. (2017), os países mais desenvolvidos do planeta vêm firmando acordos para o reequilíbrio do meio ambiente, afim de obter a minoração do aquecimento global, visto isso a cobertura verde surge como uma boa alternativa sustentável, logo estão sendo criadas leis e fomentos para a propagação da ideia, no Quadro 01 pode-se observar algumas destas leis.
Quadro 01- Algumas leis e incentivos dos Governos pelo mundo
Nova Iorque (EUA)
State Law : Crédito de até $ 100 mil, ou $ 4,50/m² para telhados verdes que ocupem pelo menos 50% do espaço
disponível de área coberta.
The Green Roof Tax Abatement Program: O departamento de construção de Nova Iorque aprova um
abatimento de $5,23/m² de telhado verde, podendo chegar até $200 mil por projeto.
Tóquio (Japão)
Tokyo Plan 2000: É requerido que prédios com mais de 1000 m² tenham pelo menos 20% do espaço de área
coberta com telhado verde.
Copenhagen (Dinamarca)
É obrigatório na cidade que todos os novos edifícios que possuam cobertura planam ou com inclinação menor que 30º, público ou privado, sejam vegetados. Caso edifícios já
existentes necessitem de um retrofit, o proprietário do edifício pode receber um financiamento público para ajudar
com os custos da instalação.
Munique (Alemanha)
Green Roofs For Healthy Cities: Programa que prevê um subsídio de $33,70/m², pagando até 50% do custo de
instalação de telhados verdes.
Zurique (Suíça)
Building Code: Todos os edifícios novos que possuírem cobertura plana devem ter telhado verde.
Recife (Brasil)
Lei 18.112/2015 obriga projetos de edificações habitacionais multifamiliares com mais de quatro pavimentos e não habitacionais com mais de 400 m² de área coberta deverão
prever a implantação de telhado verde.
Fonte: Adaptado de Rios,2016
3.5. Estrutura e propriedade das coberturas verdes
A cobertura verde tem uma estrutura base que se difere em algumas características para cada tipo existente. Para a construção desse tipo de cobertura é necessário logo no início da obra, um bom planejamento e aplicação de uma camada impermeabilizante. Em caso de implementação de cobertura verde em lajes já existentes é necessário verificar se a camada estruturante vai suportar essa carga extra (PEPIS e SILVA, 2019). A Figura 05 exibe os elementos que são constituintes da estrutura de uma cobertura verde.
Figura 05- Estrutura de uma cobertura verde
Fonte: Alberto et al. 2012
3.5.1. Estrutura do telhado ou pavimento
Este elemento deve garantir o suporte para as cargas provenientes da cobertura verde, usualmente é utilizado a laje maciça como estrutura, mas podendo ser instalados em qualquer tipo de cobertura. (TASSI et al. 2014).
3.5.2. Isolamentos
De acordo com Baldessar (2012), a aplicação desta camada depende do local onde a cobertura verde vai ser instalada, podendo ser excluída. Seu uso é comum em locais frios, pois esta tem a função de limitar o ganho ou perca de calor. Ela deve suportar os esforços de compressão das camadas posteriores e ser leve, logo o material mais utilizado é poliestireno expandido.
3.5.3. Impermeabilização
Essa camada é imprescindível, pois tem como função impedir a infiltração de água na estrutura suporte, evitando a diminuição da vida útil e transtornos aos usuários. Existe uma variedade enorme de materiais que podem ser
utilizados, tudo vai depender das condições do ambiente onde vai ser empregado, mas o material mais utilizado é a manta asfáltica (FERRAZ, 2012).
3.5.4. Camada anti-raiz
De acordo com Tassi et al. (2014), esta camada tem como função de proteger fisicamente a camada de impermeabilização contra o avanço das raízes à medida que elas crescem, pois, esta camada acumula os nutrientes e umidade acima da estrutura do telhado.
3.5.5. Camada de Armazenamento
É também opcional, sendo necessário seu uso em telhados horizontais, ela é plástico e apresenta forma de copos, sua função é reter a água evitando alagamentos. A camada chega a reter 0,1 a 0,5 litros por metro quadrado e ajudando também na época de estiagem fornecendo umidade e nutrientes ao substrato (VIERA et al. 2015).
3.5.6. Drenagem
Segundo Baldessar (2012), esta camada pode ser de material sintético, mineral ou algum outro material de grande permeabilidade, pois sua função é reunir o excesso de água. A água é destinada ao sistema de águas pluviais e pode ser reaproveitada.
3.5.7. Filtro
De acordo com Viera et al. (2015), a camada é constituía de um material geotêxtil que tem a função de evitar a migração de partículas finas do substrato para a camada drenante e impedindo a danificação do sistema.
3.5.8. Substrato
O substrato é a base de fixação da cobertura verde, tem como função fornecer os nutrientes para o desenvolvimento da vegetação, sua espessura varia de acordo com o tipo de vegetação a ser implantada (VIER,2017).
Segundo Budel (2017) é necessário levar em consideração alguns fatores para a escolha do sub estrato, que são: resistência ao frio, tamanho dos grãos, dimensão do material orgânico, estabilidade estrutural, resistência a erosão pelo vento, permeabilidade, capacidade de retenção e água, nutrientes, aeração e pH próximo de neutro.
Analisandos os fatores para a definição do substrato ajustando para o tipo de vegetação, os materiais mais qualificados são de origem inorgânica como argila expandida de xisto ou ardósia e materiais vulcânicos, como pedra-pomes e perlita (SANTOS, 2018).
Consonante com Baldessar (2012), o tipo de substrato delimita os tipos de vegetações que serão implementadas, quando possível os substratos da localidade da instalação são úteis para o cultivo de plantas nativas.
3.5.9. Vegetação
A função desta camada é interceptar uma parcela da chuva e retardar o escoamento superficial, que só passará a acontecer quando o substrato esteja completamente saturado. A camada também é responsável pelo aumento da retenção do substrato, através do processo de evapotranspiração da vegetação (TASSI et al. 2014).
Recomendasse que o tipo de vegetação a ser utilizada leve em consideração a compatibilidade com o ambiente local, sendo indicado a utilização e plantas nativas (SANTOS, 2018).
Segundo Lopes (2007), a escolha da vegetação também deve levar em consideração seu peso próprio, resistência ao frio, a seca, crescimento da espécie e a periodicidade das manutenções, como irrigação e poda.
Ainda existem outras variáveis inerentes para a escolha do tipo da vegetação que é a incidência e orientação solar, precipitação local, sombreamento, ventos e temperatura média (VIER, 2017).
3.6 Classificação das coberturas verdes
As coberturas verdes se dividem em três tipos, sendo estes a extensiva, intensiva e a intermediaria entre as anteriores, a semi-intensiva. Concordante com o Quadro 02, a diferença entre ambos está baseada em seis fatores: a intensidade das manutenções, a periodicidade da irrigação, os tipos de plantas empregadas, a altura do sistema, o peso próprio por metro quadrado e principalmente o custo (VIER, 2017).
Quadro 02- Características dos tipos de cobertura verde
Itens Cobertura
extensiva
Cobertura semi-intensiva
Cobertura intensiva
Manutenção Baixo Periodicamente Alto
Irrigação Não Possui Periodicamente Regularmente
Plantas Sedum, ervas
e gramíneas Gramas, Ervas e arbustos Gramado, arbustos e árvores Altura do sistema 60 – 200 mm 120 – 250 mm 150 – 400 mm Peso 60 – 150 kg/m² 120 – 200 kg/m² 180 – 500 kg/m²
Custo Baixo Médio Alto
Fonte: Adaptado de Vier, 2017
3.6.1 Cobertura Extensiva
A cobertura extensiva não é casualmente projetada para a circulação e utilização do público, geralmente é concebida para mitigar os efeitos das águas pluviais na rede pública. Esse tipo de cobertura é recoberto com plantas rasteiras, como gramíneas, sedum e ervas, pois não necessitam de manutenção constante, apenas no período de seca (FERRAZ, 2012).
Conforme Budel (2014) as coberturas extensivas utilizam uma pequena camada de substrato que varia entre 6 e 20 cm, fazendo com que não seja suportado o plantio de mais denso e assim sendo conduzindo menos cargas para a estrutura, diminuindo dos custos em relação aos demais tipos de cobertura verde. Na figura 06 pode-se observar a estrutura da cobertura extensiva e na figura 07 um exemplo dessa técnica.
Figura 06- Cobertura extensiva
Fonte: Ferraz, 2012
Figura 07- Cobertura extensiva na Noruega
Fonte: Lopes, 2014
3.6.2 Cobertura Semi-intensiva
Como mostra a Figura 08 a cobertura semi-intensiva é uma cobertura intermediária entre a extensiva e intensiva, tendo seu substrato variando entre 12 e 25 cm e com suas espécies possuindo raízes mais profundas que as extensivas, pois se utilizam arbustos médios. Sendo assim este tipo de técnica
requer uma manutenção periódica (FERRAZ, 2012). A Figura 09 retrata um exemplo da aplicação desse tipo de técnica.
Figura 08- Cobertura Semi-intensiva
Fonte: Savi, 2012
Figura 09- Cobertura Semi-intensiva
Fonte: Savi, 2012
3.6.3 Cobertura Intensiva
O sistema de cobertura intensiva exige uma estrutura mais robusta que comporte uma grande carga, pois sua camada de substrato é maior que as demais (variando entre 15 a 40 cm) devido a sua característica de comportar
plantas de médio a grande porte, conforme podemos observar na Figura 10 (VIER, 2017).
Figura 10- Cobertura Intensiva
Fonte: Nascimento, 2008
A cobertura intensiva precisa de manutenções periódicas, irrigação regular, podas e fertilização, logo possui um custo mais elevado em relação aos demais tipos de cobertura verde (LOPES, 2007). A Figura 11 mostra um exemplo real de aplicação da estrutura intensiva.
Figura 11- Edifício ACRO, Japão
Fonte: Lopes, 2014
3.7 Vantagens e Desvantagens da Utilização da Cobertura Verde
Segundo Borges e col. (2019), associadas a cobertura verde existem abundantes vantagens, tanto para o ambiente como também para construção civil, uma delas é a retenção de água.
Nos grandes centros urbanos devido ao acúmulo de lixo e sujeira, não ocorre o rápido escoamento das águas para as redes pluviais e
subsequentemente para os rios e lagos, aumentando o perigo de enchestes a cada chuva (MARTINS; MORGADO, 2013).
De acordo com Junior e col. (2018), com a implantação de uma cobertura verde nas edificações, ocorre um aumento na área impermeável, logo a água proveniente das chuvas é armazenada diminuindo o escoamento superficial e consequentemente os picos de cheias.
Através dessa capacidade portante as coberturas verdes também servem como controladoras da qualidade da água, pois sua vegetação e camadas filtrantes reduzem os agentes poluidores na água da chuva facilitando o seu aproveitamento (BALDESSAR, 2012). A Figura 12 retrata a diferença entre sistema de drenagem em cobertura verde e a cobertura tradicional.
Figura 12- Sistema de drenagem da cobertura verde e da tradicional
Fonte: Junior e col. 2018
Outra vantagem da cobertura verde é o combate ao efeito das ilhas de calor nos grandes centros urbanos, pois ela protege as edificações tanto na retenção do calor nas épocas de frio como isolando o ambiente interno das altas temperaturas nas épocas de calor (PEPIS e SILVA, 2019). A Figura 13 mostra a comprovação da diferença na recepção e energia solar de uma cobertura convencional e uma verde.
Figura 13- Superfície exposta cobertura convencional e verde
Fonte: Silva et al. 2017
Segundo Alberto et al. (2012), essa característica também contribui para a eficiência energética da edificação, pois com aprimoramento do conforto térmico, se reduz a utilização e aparelhos para o resfriamento do ambiente e assim reduzindo o gasto como a energia elétrica.
Esse isolamento interno ainda proporciona uma melhora na acústica da edificação, pois impede o acesso de frequências de sons que variam entre 40dB até 46dB, através da absorção, reflexão e dispersão do som (Silva e col. 2017). Outra característica positiva é que a cobertura verde consegue deter uma maior quantidade de dióxido de carbono do ar, ocasionando consequentemente uma maior geração de oxigênio e até mesmo a filtragem deste, potencializando sua qualidade (JUNIOR e col. 2018).
Segundo Martins e Morgado (2013), as plantas da cobertura verde ainda filtram até 85% o pó que está no ar, retendo-as mais facilmente que coberturas convencionais que tendem a desoprimir os poluentes.
A última característica é o upgrade da estética das edificações, pois até o simples deleite de uma observação de uma área verde pode acarretar benefícios para a saúde do indivíduo, logo este fator também provoca uma valorização das edificações que tem jardins instalados em sua cobertura (ALBERTO e col. 2012). Segundo Borges e col. (2019), deve ser levado em consideração também os argumentos negativos sobre esse tipo de sistema construtivo, um exemplo disso é seu alto custo inicial que varia entre R$ 100,00 e R$ 150,00 por m², possuindo custo inicial até duas vezes maior que as lajes impermeabilizadas e os telhados convencionais.
Necessita também de uma mão de obra especializada para assim evitar a aplicação inadequada do sistema e futuramente a ocorrência de infiltração de água e umidade na edificação (ALBERTO e col. 2012).
Segundo Pepis e Silva (2019), além disso esse tipo de cobertura requer uma manutenção adequada para manter a saúde e boa aparência da estrutura e ainda, de acordo com Rigui et al. (2016), se não for bem cuidada pode ser ocupada por diversas pragas que existem na zona urbana, como por exemplo o mosquito da dengue.
3.8 Lajes
Laje é uma parte construtiva tridimensional, sendo as suas dimensões de largura e comprimento bastante maior que sua altura, esse elemento construtivo funciona como isolamento e separação de pavimentos, além também de ser usado como cobertura (DORNELES, 2014).
Segundo Silva et al. (2012), a principal função das lajes é receber a maior parte das ações (normais ao seu plano) aplicadas na edificação, sendo estas transmitidas para as vigas e posteriormente com destino aos pilares ou porventura diretamente para os pilares.
Existem vários tipos de formas para a execução de uma laje, podendo ser de dois tipos: as lajes moldadas “in loco” e pré-fabricadas, sendo a primeira totalmente moldada no local da execução e a segunda fabricada em outro local e transportada e instalada posteriormente na obra (OLIVEIRA, 2014).
Segundo Bastos (2006), deve ser estudado o local onde será aplicado para definir a melhor solução, mas as tipologias mais comuns são: nervuradas, lisa ou fungiforme, cogumelo e maciça.
3.9Tipos de lajes
3.9.1 Laje nervurada
De acordo com Silva et al. (2012), esse tipo de laje é constituída de vigotas pré-moldadas, onde os momentos positivos da laje estão localizados.
Nesse sistema construtivo as vigotas trabalham de forma cooperativa e juntas formam uma seção em T sendo o espaço entre elas preenchido por um material inerte como: cubas de plástico, EPS e blocos cerâmicos (DALBEN e BRIDI, 2015). A Figura 14 mostra alguns tipos dessas vigotas.
Figura 14- Tipos de Vigotas
Fonte: Dorneles, 2014
Segundo Vizotto e Sartorti (2010), a laje nervurada é especialmente indicada quando existem grandes vãos, geralmente de 8 metros. A Figura 14 aborda a estrutura de uma laje nervurada.
Figura 15- Laje nervurada
Fonte: Bruno et al. 2012
3.9.2 Laje Lisa ou Fungiforme
Esse tipo de laje se caracteriza por se apoiar diretamente nos pilares, suprimindo a maioria das vigas, mas em contrapartida possuindo uma maior flecha e consequentemente uma maior espessura (SILVA et al. 2012).
Consonante com Ferreira (2005), esse tipo de laje é indicada para vãos entre 5m e 6m que possuam carregamentos entre 1,0 e 3,0 kN/m², sendo sua utilização mais frequente em locais onde deve ter acesso livre, como barracões e garagens.
Figura 16- Laje lisa
Fonte: Ferreira, 2005
3.9.3 Laje Cogumelo
As lajes cogumelos seguem o mesmo padrão das lajes lisas, pois também se apoiam diretamente nos pilares, estes pilares podem ou não ter o engrossamento de sua seção transversal na ligação com a laje, que é chamado de capitel e tem por finalidade diminuir as tensões de cisalhamento na região evitando assim o puncionamento da laje pelo pilar (VARGAS, 1997).
Conforme Dutra (2005), esse sistema construtivo passou por um aperfeiçoamento de suas técnicas executivas, onde se originou a fusão da laje cogumelo tradicional e a nervurada, a Figura 17 mostra um exemplo deste tipo de laje.
Figura 17- Laje cogumelo com capitel
Fonte: E-Civil, c2020
3.9.4 Laje Maciça
O último tipo mais usual de laje e objeto desse trabalho é a laje maciça, em conformidade com Smiriglio (2015), as lajes maciças são placas de concreto armado ou protendido que possuem espessura uniforme e são apoiadas por vigas ou paredes em seu perímetro.
Este tipo de laje é usualmente utilizado em obras de grande porte e que possuam dependências de grande dimensão, pela facilidade de se achar mão de obra que o realize e pela reutilização das formas em prédios de multi pavimentos por exemplo. Alguns locais onde é mais utilizável esse método construtivo são escolas, hospitais, indústrias, pontes e prédios (SILVA et al. 2012). A Figura 18 representa um modelo de laje maciça.
Figura 18- Laje maciça
Fonte: Virtuhab, 2019
Mas segundo Brandalise Wessling (2015), esse tipo de laje não é muito indicado para vencer grandes vão, pois, requer grandes espessuras e sendo
assim a maior parte do se carregamento passa a ser constituída por seu peso próprio, tornando a solução não viável economicamente.
No Brasil não existe uma norma de dimensionamento e execução para cada tipologia de laje, sendo utilizado pelos construtores e projetistas a Norma Brasileira Regulamentadora (NBR 6118/2014), que aborda o procedimento e projeto de estruturas de concreto; a Norma Brasileira Regulamentadora (NBR 6120/2019), que trata das cargas para o cálculo de estruturas de edificações e a Norma Brasileira Regulamentadora (NBR 1493/2004), que discorre sobre os procedimentos de execução de estruturas de concreto (SANTOS, 2000).
3.10 Dimensionamento das lajes maciças
3.10.1 Classificação quanto a direção
No projeto de lajes a primeira etapa é a classificação dessas quanto a direção. As lajes retangulares são caracterizadas em função de suas vinculações e da relação entre seus lados, sendo divididas em armada em uma direção e armada em duas direções ou em cruz (CORRÊA E CARVALHO, 2016). Essa determinação depende do resultado da Equação 1.
λ = ℓy/ℓx (Eq. 1) Onde:
ℓy é o maior vão;
ℓx é o lado mais vinculado ou quando as vinculações são iguais o ℓx é o menor vão.
De acordo com Pinheiro et al. (2010), se o quociente de λ for maior que 2, logo a laje é armada em uma direção, mas se o quociente for menor ou igual a 2 a laje será armada em duas direções. A Figura 19 demonstra os vãos ly e lx.
Figura 19- Vãos de uma laje
Fonte: Bastos (2015)
3.10.2. Vão efetivo
Consonante com Rodovalho e Rodovalho (2018), a etapa seguinte é o vão efetivo que é a distância entre as faces dos apoios ou a distância do limite livre até o centro dos apoios em caso de lajes me balanço. A Figura 20 retrata como é determinado o vão efetivo.
Figura 20- Vão efetivo
Fonte: Pinheiro et al. (2010)
De acordo com a NBR 6118 (ASSOCIAÇÃO DE NORMAS TÉCNICAS, 2014), considerando que os apoios são satisfatoriamente rígidos na orientação vertical, deve-se calcular o vão efetivo através da expressão:
ℓef = 𝑙 0+ a1 + a2 (Eq. 2) Sendo:
a1 ≤ {t1/2
0,3h e a2 ≤ { t2/2
0,3h (Eq.3)
Segundo Moraes e Barbosa (2017), ℓef é o vão efetivo da laje (m);
𝑙 0 é a distância entre as faces dos apoios (m); t1 e t2 são as larguras dos apoios (m);
h é a espessura da laje (m);
a1 e a2 são determinados pelo menor valor entre as condições da equação 3 (m).
3.10.3 Vinculação
Seguindo, a próxima etapa do projeto é a identificação dos vínculos nas bordas existentes e o tipo que representa melhor, sendo de três tipos: borda livre que é aquela que não tem apoio ao longo da seu comprimento; a borda simplesmente apoiada que é suportada por vigas ou paredes e a borda engastada que é quando a borda da laje possui continuidade além dos apoios naquele lado (FILHO, 2014). A Figura 21 mostra como se dá a representação de acordo com o tipo de borda.
Figura 21- Representação dos tipos de apoio
Fonte: Pinheiro, 2007
Segundo Debella (2015), desse modo, as lajes podem receber nomenclaturas de acordo com as combinações diferentes dos tipos de vínculos em suas bordas, como mostra a Figura 22.
Figura 22- Combinações e nomenclaturas de vinculações de lajes
Fonte: Debella, 2015
3.10.4 Prescrições da NBR 6118/2014
• Cobrimento
Prosseguindo o dimensionamento, é necessário obedecer às considerações que são determinadas pela NBR 6118/2014. O primeiro item é o cobrimento, que está diretamente ligado a durabilidade da estrutura, pois a espessura da capa de concreto deve garantir a proteção das armaduras contra a agressividade ambiental (ARANTES, 2017). O quadro presente na Figura 23 indica as classes de agressividade ambiental.
Figura 23- Classe de agressividade ambiental
Fonte: NBR 6118 (ASSOCIAÇÃO DE NORMAS TÉCNICAS, 2014)
Em consonância com a NBR 6118 (ASSOCIAÇÃO DE NORMAS TÉCNICAS, 2014), os valores para cobrimento conforme a agressividade ambiental que estão expostas segue o quadro descrito na figura 24.
Figura 24- Cobrimento nominal
• Espessura
Outro fator que deve ser respeitado é a espessura mínima que de acordo com a NBR 6118 (ASSOCIAÇÃO DE NORMAS TÉCNICAS, 2014), as lajes maciças de concreto armado devem respeitar os limites mínimos para a espessura de:
• 7 cm para cobertura não em balanço; • 8 cm para lajes de piso não em balanço; • 10 cm para lajes em balanço;
• 10 cm para lajes que suportam veículos de peso total menor ou igual a 30 kN;
• 12 cm para lajes que suportem veículos de peso total maior que 30 kN • 15 cm para lajes com proteção em vigas;
• 16 cm para lajes lisas e 14 cm para lajes-cogumelo, fora o capitel.
Segundo Moraes e Barbosa (2017), a NBR 6118/2014 não caracteriza critérios de pré-dimensionamento. Mas a altura útil d (cm), pode ser estimada pela Equação 4: d = (2,5 − 0,1 ∗ n) ∗ (ℓ′ 100) (Eq.4) Sendo: ℓ′ ≤ {0,7 ∗ ℓy ℓx e n o número de bordas engastadas. Logo a espessura h (cm) da laje será:
h = d + c + (∅/2) (Eq.5) onde:
d é a altura útil; c o cobrimento; ∅ o diâmetro inicial.
3.10.5 Ações a se considerar
O próximo passo do dimensionamento é a determinação das cargas na laje, segundo Moraes e Barbosa (2017) existem dois tipos de cargas, as permanentes (g) e acidentais (q), sendo as permanentes aquelas que agem com a mesma intensidade na estrutura durante toda sua vida útil e as acidentais aquelas que agem por um curto período de tempo resultantes do seu uso. O quadro apresentado na Figura 25 enfatiza algumas cargas acidentais, segundo a NBR 6120.
Figura 25- Cargas verticais
Fonte: Adaptado de NBR 6120 (ASSOCIAÇÃO DE NORMAS TÉCNICAS, 2019)
De acordo com Rodovalho e Rodovalho (2018), para o cálculo das cargas permanentes se utilização as equações:
Pp = γc ∗ h (Eq.6) g = Pp + r + pa (Eq.7) r = (γa ∗ e1) + (γp ∗ e2) … (Eq.8) Onde:
Pp é o peso próprio da laje; r a carga total do revestimento; h é a espessura da laje;
𝛾𝑎 e 𝛾𝑝 são os respectivos pesos específicos das camadas do revestimento; e1 e e2 as respectivas espessuras das camadas do revestimento;
Ainda de acordo com Rodovalho e Rodovalho (2018), o peso das paredes que estão sobre as lajes deve ser considerado no cálculo, sendo utilizada a seguinte equação: Pa =(γt∗b+γa∗e)∗H∗lp ℓx∗ℓy (Eq. 9) Onde: b é a espessura da parede; H é a altura da parede;
e é a espessura do reboco na alvenaria; ℓ𝑥 e ℓ𝑦 os vãos de cálculo da laje; 𝛾t o peso específico do tijolo;
𝛾a o peso específico da argamassa;
𝑙𝑝 o comprimento total da parede sobre a laje.
Após estipular as devidas cargas permanentes e acidentais atuantes na laje, calcula-se a carga total, que nada mais é que a soma das duas cargas, como mostra a Equação 10 (FILHO, 2014).
p = g + q (Eq. 9)
3.10.6 Momentos fletores característicos e flechas solicitantes
Determinada a carga atuante na laje, o passo seguinte é a determinação dos momentos fletores característicos e flechas solicitantes, segundo Bastos (2015) esses esforços são determinados de acordo com armação da laje, seja ela em uma direção ou em duas. Para lajes armadas em uma direção o cálculo se dá como vigas e para armadas em duas direções, existem vário métodos, mas o que será utilizado neste trabalho é o Método de Marcus.
3.10.7 Lajes em armadas em uma direção
De acordo com Cabral (2019), no caso das lajes armadas em uma direção considera-se que a flexão no menor vão é maior que a flexão no maior vão, logo a laje será considerada como uma viga com largura constante de 100 cm, sendo assim de acordo com os tipos de vinculações possíveis pode-se determinar as
equações das flechas e momentos fletores máximos. A Figura 26 mostra exemplos desses casos.
Figura 26- Flechas e momentos máximos
Fonte: Bastos, 2015
3.10.8 Lajes armadas em duas direções
O processo de Marcus, que se baseia em tabelas que seguem na teoria das grelhas, corrigidas por coeficientes provenientes da solução da equação de Lagrange, é o método mais utilizado para determinação dos momentos fletores característicos “mk” em lajes (CABRAL, 2019).
Segundo Debella (2015), para se dar entrada na tabela, necessitasse do tipo de combinação dos vínculos de apoio e do valor do parâmetro λ, para então chegar-se aos coeficientes mx, my, nx e ny fornecidos na tabela, como mostra a Figura 27.
Figura 27- Tabela de Marcus
Fonte: Cabral, 2019
Consonante com Barbosa (2017), esses coeficientes são adimensionais e com eles, a carga total “p” e os vãos, se determina o momento positivo “M” e o momento negativo “N”, através das equações a seguir:
Mx = mx ∗p∗lx² 100 (Eq.11) My = my ∗p∗ly² 100 (Eq.12) Nx = nx ∗p∗lx² 100 (Eq.13)
Ny = ny ∗p∗ly²
100 (Eq.14) Segundo Pinheiro et al. (2010), as lajes adjacentes geram momentos negativos distintos nos seus apoios em comum, dessa maneira se faz necessário a compatibilização destes momentos, que consiste em adotar a seguinte equação: N ≥ {0,8 ∗ NmaiorN1+N2 2 (Eq.15) Sendo: N o momento compatibilizado;
N1 e N2 os momentos negativos de cada laje; Nmaior o maior momento entre os dois.
3.10.9. Verificação dos estados limites
Mais um fator a ser considerado são os estados limites de serviço e último, segundo a norma NBR 6118 (ASSOCIAÇÃO DE NORMAS TÉCNICAS, 2014), a estado limite de serviço compreende no conforto do usuário e a durabilidade, aparência e boa utilização as estruturas, já o estado limite último está relacionado a segurança da estrutura e a capacidade resistente da estrutura como um todo ou em uma parte.
• Estado limite último
Segundo Fé (2020), a verificação do ELU está ligado ao cisalhamento, a armaduras transversais tem que resistir aos esforços de tração provenientes das forças cortantes, para isso a força cortante de cálculo Vsd tem que ser menor ou igual a resistências de projeto ao cisalhamento Vrd1. As equações a seguir abordam a sequência de cálculos para a verificação.
𝑉𝑠𝑑 ≤ 𝑉𝑟𝑑1 (Eq.16) Sendo:
𝑉𝑟𝑑1 = 𝜏𝑅𝑑 ∗ 𝑘 ∗ (1,2 + 40 ∗ 𝜌1) ∗ 𝑏𝑤 ∗ 𝑑 (Eq.17) Onde:
ftcd = 0,0375 ∗ fck23 (com fck em MPa) (Eq.19)
k = 1,6 − d (sendo k ≥ 1 e com d em metros) (Eq.20) ρ1 = As1
bw∗d (sendo ρ1 ≤ 0,02) (Eq.21) Segundo NBR 6118 (ASSOCIAÇÃO DE NORMAS TÉCNICAS, 2014), k é um coeficiente que pode assumir o valor 1 para casos em que elementos onde 50% da armadura inferior não chega até o apoio e para os demais casos assume o valor descrito na Equação 20. 𝜏𝑅𝑑 é tensão resistente de cálculo do concreto ao cisalhamento, As1 é a área de armadura de tração e bw é a largura mínima da seção ao longo da altura útil.
• Estado limite de serviço
Segundo Fé (2020), deve-se garantir boas condições e manutenção das estruturas, mantendo o conforto visual dos usuários, funcionalidade e durabilidade.
Segundo NBR 6118 (ASSOCIAÇÃO DE NORMAS TÉCNICAS, 2014), para lajes o estado limite de serviço que devem ser considerados são:
• Estado limite de deformações excessivas (ELS-DEF), que é quando as deformações atingem os limites determinados para utilização de acordo com o item 13.3;
• Estado limite de abertura excessivas (ELS-W), que é quando as fissuras apresentam aberturas iguais aos máximos especificados no item 13.4.2. •
De acordo com NBR 6118 (ASSOCIAÇÃO DE NORMAS TÉCNICAS, 2014), para efeito da norma o ELS-DEF é classificado em quatro grupos listados a seguir e estes devem obedecer ao quadro mostrado na Figura 28:
Figura 28- Limites de deslocamento da norma
Fonte: NBR 6118 (ASSOCIAÇÃO DE NORMAS TÉCNICAS, 2014)
• Aceitabilidade sensorial, caracterizado pelo limite de vibrações indesejáveis ou efeitos visuais desagradáveis;
• Efeitos específicos, caracterizados por deslocamentos que podem impedir a utilização adequada da construção;
• Efeitos em elementos não estruturais, caraterizados por deslocamentos em elementos que não fazem parte da estrutura em si, mas estão ligadas a ela, causando um funcionamento adequado destes;
• Efeitos em elementos estruturais, caracterizados por deslocamentos que podem interferir no comportamento do elemento estrutural, acarretando numa possível ocorrência do ELU.
De acordo com Moraes e Barbosa (2017), para a determinação dos deslocamentos, deve-se calcular a flecha imediata, esta ocorre logo após a aplicação do carregamento permanente na estrutura. este elemento pode ser determinado por meio das tabelas de Pinheiro (1993), pela equação:
a =p∗lx4 E∗h³ ∗
α
100 (Eq.22) Onde:
p é o carregamento distribuído na laje; α é o coeficiente retirado da figura a seguir; E é o modulo de elasticidade do concreto; h é a espessura da laje;
De acordo com NBR 6118 (ASSOCIAÇÃO DE NORMAS TÉCNICAS, 2014), a abertura característica máxima “wk” não deve ultrapassar valores entre 0,2 mm e 0,4 mm, visando a proteção das armaduras contra a corrosão. A Figura 29 mostra o quadro retirado na norma que explana sobre as exigências relativas a fissurações.
Figura 29- Abertura de fissuras, tabela 13.4 da NBR 6118:2014
Fonte: NBR 6118 (ASSOCIAÇÃO DE NORMAS TÉCNICAS, 2014)
De acordo com Pinheiro e Muzardo (2004), a abertura máxima característica o wk é definida para cada região de envolvimento como mostra a Figura 30, sendo expressa pela equação a seguir:
wk ≤ { w1 = ∅i 12,5∗η1∗ 3∗σsi² Esi∗fctm w2 = ∅i∗σsi 12,5∗η1∗Esi∗ ( 4 pri+ 45) (Eq.23) Onde:
ᶲi é o diâmetro da barra;
pri é a taxa de armadura em relação a área envolvida protegida pela barra Acri, dada por:
p = Asi
Acri (Eq.24) σsi é a tensão de tração no centro de gravidade na armadura considerada; η1 é um coeficiente que depende do tipo da barra em questão, dado por:
η1 = {
1,0 para barras lisas 1,4 para barras dentadas 2,25 para barras nervuradas Fctm é a resistência média do concreto a tração, dado por:
fctm = 0,3 ∗ fck2/3 (Eq.25)
Figura 30- Concreto de envolvimento da armadura
Fonte: NBR 6118 (ASSOCIAÇÃO DE NORMAS TÉCNICAS, 2014)
3.11 Dimensionamento das Armaduras
O passo seguinte é o dimensionamento das armaduras, segundo Ferreira (2005), podem ser utilizadas tabelas para a determinação das áreas necessárias das armaduras através dos passos:
Primeiramente calcula-se o momento fletor de cálculo em KN.cm/m, dado por: 𝑀𝑑 = 𝛾𝑓 ∗ 𝑀𝑘 (Eq.26) Onde:
Mk é o momento fletor característicos;
ᵧf é um coeficiente de ponderação, para nosso caso são ações normais, então utilizaremos 1,4;
Em seguida de acordo com Pinheiro et al. (2010), calcula-se o coeficiente Kc, pela equação:
𝐾𝑐 =𝑏𝑤∗𝑑²
𝑀𝑑 (Eq.27) Ainda de acordo com Pinheiro et al. (2010), determinado o Kc, através dos dados de entrada: x/d, a resistência do concreto e o domínio, através da tabela de flexão simples contida na Figura 31 determina-se o Ks.
Figura 31- Tabela de determinação do Ks
Fonte: Bastos (2015)
E por último de acordo com Bastos (2015), determina-se o a área de aço necessária As, através da expressão:
𝐴𝑠 =𝐾𝑠∗𝑀𝑑
𝑑 (Eq.28) Após o cálculo da armadura deve-se ser feita a verificação se a área calculada está de acordo com a área mínima que é dada pela expressão (MORAES; BARBOSA, 2017):
𝐴𝑠, 𝑚𝑖𝑛 = 𝜌𝑚𝑖𝑛 ∗ ℎ (Eq.29) Sendo:
𝐴𝑠 ≥ 𝐴𝑠, 𝑚𝑖𝑛;
Figura 32- Taxa de armadura mínima em lajes
Fonte: Cabral, 2019
Sendo satisfeita a condição, através da tabela contida na Figura 32, determina-se o diâmetro da barra de aço utilizada, segundo NBR 6118 (ASSOCIAÇÃO DE NORMAS TÉCNICAS, 2014), respeitando a condição que tem que ter diâmetro máximo igual a h/8, usa-se a tabela contida na Figura 33.
Figura 33- Área de aço
Fonte: Cabral, 2019
3.11.1 Espaçamento e quantidade de barras
O último passo é o cálculo do espaçamento entre as barras ne quantidade de barras que serão distribuídas no vão, de acordo com a NBR 6118 (ASSOCIAÇÃO DE NORMAS TÉCNICAS, 2014), a determinação do espaçamento entre as barras, que é dada pela equação:
𝑒 =100∗ᶲ
𝐴𝑠 (Eq.30) Que deve respeitara condição:
𝑒 ≤ { 2 ∗ ℎ
20 𝑐𝑚 e 𝑒 ≥ 5 𝑐𝑚
Por últimos e determina a quantidade de barras, dada pela equação: 𝑄 = 𝑒
𝑣𝑑− 1 (Eq.31) Sendo vd o vão de distribuição, para as armaduras negativas determina-se o comprimento da armadura, que é dado através do comprimento reto que é o resultado da divisão do segundo maior vão entre as lajes envolvidas por 2, sendo em seguida aplicada na equação:
𝐶𝑡 = 𝐶𝑟 − (2 ∗ ℎ) − (2 ∗ 𝑐) (Eq.32) Sendo:
Ct o comprimento total; Cr o comprimento reto.
3.12 Processo Construtivo das lajes maciças
Dando-se a feitura do projeto, o próximo passo é o processo construtivo das lajes maciças que se dá em cinco etapas sendo elas: montagem das escoras e das formas; montagem da laje (colocação da armadura, instalações hidrossanitárias e elétricas); concretagem; cura; desmontagem ou desforma (BRUNO et al. 2012).
Conforme Santos (2000), as formas são uma estrutura auxiliar e provisória que deve resistir os esforços provenientes do peso próprio, empuxo lateral e adensamento do concreto, mantendo a estanqueidade e evitando a perda de água e finos durante a concretagem. A Figura 34 mostra as formas e escoras nas suas devidas posições para inicio da concretagem.
Figura 34- Formas e escoras
Fonte: Brandalise e Wessling, 2015
Após esta etapa as armaduras (que já devem estar cortadas e pré-montadas) e os materiais das instalações hidrossanitárias e elétricas, devem ser posicionados nas formas, marcando suas posições e tomando o cuidado de colocar os espaçadores no caso da armadura (SMIRIGLIO, 2015), como mostrado na Figura 35.
Figura 35- Posicionamento das armaduras
Fonte: Silva et al. 2012.
A próxima etapa é a concretagem da estrutura, onde o transporte do concreto é feito por bombeamento e a mão-de-obra adensa e nivela o concreto, expulsando ar aprisionado deixando as partículas numa disposição mais compacta (BRUNO et al. 2012).
Segundo a NBR 14931 (ASSOCIAÇÃO DE NORMAS TÉCNICAS, 2004) o concreto deve cobrir em sua totalidade a armadura, mantendo o cobrimento de
todos os materiais das lajes e a homogeneidade do concreto. A Figura 36 retrato o processo de concretagem da laje,
Figura 36- Concretagem da laje
Fonte: Brandalise e Wessling, 2015
A etapa seguinte é a cura, de acordo com a NBR 14931 (ASSOCIAÇÃO DE NORMAS TÉCNICAS, 2004), determina que o concreto antes de seu endurecimento deve ser curado e protegido de agentes como: agentes químicos, mudanças súbitas de temperaturas, ventos e entre outros intemperes, afim de evitar o surgimento de fissuras na massa de concreto ou a aderência a armadura devido a perca da água se sua superfície. A Figura 37, mostra como se dá a cura do concreto.
Figura 37- Cura do concreto
Fonte: Tecnosil, c2020
A última fase é a desforma, que de acordo com a NBR 14931 (ASSOCIAÇÃO DE NORMAS TÉCNICAS, 2004), a formas e escoramento só devem ser removidos até que o concreto tenha adquirido resistência suficiente para suportar a carga imposta ao elemento, as deformações e os danos a
superfície durante a remoção, garantindo assim a segurança e o desempenho da estrutura.
4 METODOLOGIA DA PESQUISA
O presente trabalho consiste em umestudo experimental do comportamento de lajes maciças com implantação de telhado verde, na qual foi realizada um estudo na literatura sobre o tema em questão. Para tanto, foram pesquisados livros, dissertações, teses e artigos.
No estudo da literatura foi utilizada também Norma Brasileira Regulamentadora (NBR 6118/2014), que aborda o procedimento e projeto de estruturas de concreto.
A Norma Brasileira Regulamentadora (NBR 6120/2019), que trata das cargas para o cálculo de estruturas de edificações e a Norma Brasileira Regulamentadora (NBR 1493/2004), que discorre sobre os procedimentos de execução de estruturas de concreto, além de vários trabalhos científicos que tiveram como tema estudado a cobertura verde, onde se buscou um embasamento teórico acerca dos parâmetros envolvidos no caso estudado.
Nesta fase foram obtidos conceitos importantes sobre as normas em estudo, bem como o conhecimento para poder dimensionar e analisar o comportamento estrutural das lajes maciças quando implementado um telhado verde.
No que diz respeito a parte experimental, foi utilizado um software de análise estrutural, o TQS na sua versão estudante, que é destinado a elaboração de projetos estruturais de edificações de concreto armado, afim de ser ter uma maior produtividade dos cálculos, além de se ter uma maior precisão quanto a obtenção dos dados. O processo foi executado da seguinte forma:
1. Implementação de uma edificação de dois pavimentos, lançando toda sua estrutura e cargas permanentes e acidentais;
2. Dimensionamento da laje apenas para cobertura;
3. Adição da carga proveniente de cada tipo de cobertura verde (Extensiva, Semi-intensiva e Intensiva);
4. Execução do dimensionamento das lajes e dos esforços;
5. Análise dos dados gerados, comparando o impacto de cada tipo de cobertura verde.
4.1. Desenvolvimento no Software
O primeiro passo foi definir um projeto referência de um prédio de dois pavimentos com sua cobertura, para ser lançado seus elementos estruturais no software e por fim dimensionar suas lajes de cobertura.
Para isso ao abrir o software aciona-se a opção “Edifício” em seguida aciona-se novamente a opção “Edifício” e por último “Novo”, como consta na Figura 38:
Figura 38- Criando o Edifício
Fonte: Autoria própria, 2020
Após este procedimento, o próximo passo foi a criação do edifício padrão, selecionando o nome do arquivo, logo após selecionado o “OK”, direcionando para a próxima janela “Dados do Edifício”, onde foram adicionadas informações relevantes do projeto.
A primeira seção a ser modificado é na aba “Gerais” se adicionam vários dados como: Título do projeto, Cliente, Endereço da obra, Descrição do projeto e a norma em Uso. Como mostra a Figura 39:
Figura 39- Dados do projeto
Fonte: Autoria própria, 2020
Outra seção relevante é a de “Pavimentos” onde se foram adicionados os pavimentos da edificação: Fundação, 1ª Pavimento e Cobertura, determinando a altura do seu pé de 2,70 m e uma altura total de 5.40 m, como consta na Figura 40.
Figura 40- Pavimentos
Fonte: Autoria própria, 2020
O próximo item a ser editado foram os materiais, selecionando a aba “Materiais”, determinou-se a agressividade ambiental sendo optada pelo tipo II-Urbana, em consequência disso os Pilares, Vigas, Lajes e Fundações, tiveram fck da classe C25, como consta na Figura abaixo:
Figura 41- Materiais
Fonte: Autoria própria, 2020
O último passo relevante nesta etapa é adição das cargas de vento selecionando a aba “Cargas”, em seguida a aba “Vento” e logo após a aba “V0- Velocidade básica”. Como mostra a Figura 42.
Figura 42- Carga de vento
Fonte: Autoria própria, 2020
Este processo direciona para a aba “Velocidade básica do vento” onde foi selecionada a região do Brasil (Rio Grande do Norte) e o software já define qual a velocidade básica da região, no caso 30 m/s. isso pode ser observado na Figura 43:
Figura 43- Seleção da região
Fontes: Autoria própria, 2020
Por fim foi calculado o coeficiente de arrasto, selecionando a aba “Calcular CAs”, que direciona para a janela “Cálculo dos coeficientes de arrasto”, foi adicionado a altura total do prédio e as larguras de acordo com as dimensões do prédio, para 90º e 270º foi adicionado 6.45 m e para 0º e 180º foi adicionado 7,60 m e com isso foi selecionado a opção “Calcular” e o software as determinou os coeficientes. Como pode se observar na Figura 44:
Figura 44- Coeficientes de arrasto
Fonte: Autoria própria, 2020
Finalizando este processo, não é necessário modificar mais nenhum fator, pois os demais dados seguem os parâmetros contidos em normas para
dimensionamento, logo, foi dado continuidade selecionando a tecla “OK” e o software criou a árvore do projeto e assim foi dado início a inserção das arquiteturas.
Para dar início a inserção, foi acessada a arvore no projeto nomeado de “TFG2”, logo em seguida na aba “Pavimentos” e selecionado um dos pavimentos adicionados anteriormente. Como se pode observar na Figura 45:
Figura 45- Pavimentos
Fonte: Autoria própria, 2020 4.1.1. Referência externa
Ao abrir o editor o passo seguinte foi definir a referência externa, no caso uma residência unifamiliar de 2 pavimentos, para isso selecionou-se a aba “Modelo” e em seguida a opção “Referência externa”. Como consta na Figura 46:
Figura 46- Adicionando referência
Fonte: Autoria própria, 2020
Na janela seguinte foi selecionado a opção “Inserir” e selecionado no arquivo do computador o arquivo DWG referente ao desenho do 1º pavimento. Como mostra a Figura 47:
Figura 47- 1º Pavimento
Fonte: Autoria própria
O mesmo processo foi feito para o pavimento superior, mas utilizando a referência para o pavimento de cobertura. O software gerou o desenho na sua interface gráfica e este serviu como guia para adicionar os pilares, vigas, lajes e sapatas, como mostra a figura abaixo:
Figura 48- Utilização do DWG
Fonte: Autoria própria, 2020
4.1.2. Implementação dos pilares
Para poder dar início a inserção dos pilares, foi selecionada a aba “Pilares” em seguida a opção “Dados Atuais”, pois é nela que se faz inserção de todos os dados dos pilares. Como consta na Figura 49:
Figura 49- Dados dos pilares
Fonte: Autoria própria, 2020
Logo em seguida na janela “Dados de pilares” se adicionam as informações mais relevantes dos pilares, o primeiro deles é a “Seção”, no caso do trabalho em questão foram utilizados pilares com dimensão 14x30 cm, seguindo a menor dimensão mínima recomendada pela norma ABNT NBR 6118:2014, além do revestimento de 0,5 cm. Como mostra a Figura 50:
Figura 50- Seção dos pilares
Fonte: Autoria própria, 2020
O último fator relevante a ser defino é onde o pilar nasce e morre, selecionando a aba “Plantas/Seções”, onde foi definido que o pilar vai nascer no pavimento fundação e morre no pavimento Cobertura. Como mostra a Figura 51:
Figura 51- Plantas/Seções
Fonte: Autoria própria
Feito isso foi selecionado a opção “OK” e vou dado início a inserção dos pilares, sendo variado sua seção de acordo com a posição que ele estava no desenho, ao fim a disposição final pode ser vista na Figura 52.
Figura 52- Disposição Final
Fonte: Autoria própria, 2020
4.1.3. Implementação das vigas
Implementados os pilares, em sequência foram inseridas as vigas, seguindo o mesmo processo dos pilares, foi selecionada a aba “Vigas” em seguida a opção “Dados Atuais”, pois é nela que se faz inserção de todos os dados das vigas.
Em seguida na janela “Dados gerais das vigas” se adicionam as informações mais relevantes, o primeiro deles é da aba “Seção/Cargas”, no caso do trabalho em questão foram utilizados Vigas com dimensão 14x30 cm. Como pode-se observar na Figura 53:
Figura 53- Dados das vigas
Por fim na mesma aba, selecionou-se a opção “Carga distribuída em todos os vãos” em na janela “Definição de carregamentos”, onde foram definidos os carregamentos que estão agindo sobre as vigas.
Figura 54- Definição de cargas
Fonte: Autoria própria, 2020
4.1.4. Implementação das lajes
Após a inserção das vigas, foram inseridas as lajes, seguido o mesmo processo dos pilares e vigas, foi selecionada a aba “Vigas” em seguida a opção “Dados Atuais” para adicionar todos os dados das Lajes.
Em seguida na janela “Dados das lajes” se adicionam as informações mais relevantes, o primeiro deles é da aba “Seção/Cargas”, onde se determinou o tipo a ser utilizado de laje, que no caso foi a laje maciça e com a espessura inicial de 10 cm. Como mostra a Figura 55:
