APLICABILIDADE DE ESTRUTURAS EM
AÇO EM EDIFÍCIO RESIDENCIAL VERTICAL
DE MÉDIO PADRÃO NO MUNICÍPIO DE
PRESIDENTE PRUDENTE-SP
Autores: Nayra Yumi Tsutsumoto (1); Cesar Fabiano Fioriti (2)
(1) Aluna de Graduação em Arquitetura e Urbanismo, Bolsista FAPESP, Universidade Estadual Paulista (UNESP), Campus de Presidente Prudente, e-mail: nayrayumi@hotmail.com
(2) Professor Assistente Doutor, Universidade Estadual Paulista (UNESP), Campus de Presidente Prudente, e-mail: fioriti@fct.unesp.br
INTRODUÇÃO
O uso do ferro e do aço está presente na história da humanidade desde a Antiguidade. Como materiais de construção, eles passaram a ser utilizados nos séculos XVIII e XIX .
A utilização do aço na construção de edifícios residenciais proporciona maior agilidade e industrialização do processo construtivo. Vale ressaltar o alto índice de desperdício nos sistemas construtivos ditos “tradicionais”, como o concreto armado. O aço tem a possibilidade de reaproveitamento, permite a construção mais limpa e execução de edifícios com estruturas mais esbeltas e vãos maiores, além de possibilitar ampliação e reforma.
Com isso, é possível salientar a importância do conhecimento técnico das questões referentes ao projeto e à estrutura de aço, além de criatividade e sensibilidade artísticas para o desenvolvimento desse tipo de arquitetura no Brasil.
OBJETIVO
Apresentar diretrizes para a concepção de projetos de edifícios residenciais verticais de médio padrão em Presidente Prudente-SP, utilizando estruturas em aço, e mostrando as possibilidades permitidas por esse material. Para isso foi selecionado um edifício construído com as estruturas em concreto armado e verificada a possibilidade do mesmo ser executado com as estruturas em aço.
JUSTIFICATIVA
Na cidade de Presidente Prudente-SP, os projetos possuem variedade formal, de cores e elementos compositivos, sendo essencial que a concepção com as estruturas em aço consigam, também, abranger essas características. Pois só assim ela conseguirá ganhar maior espaço no mercado imobiliário e, principalmente, maior aceitação por parte dos profissionais da área (arquitetos, engenheiros, construtores e corretores) e dos moradores.
METODOLOGIA
Trata-se de um estudo de caso, onde a metodologia compreendeu 4 etapas:
1ª Etapa: Seleção do edifício residencial de médio padrão, executado
com as estruturas em concreto armado;
2ª Etapa: Realização de visitas in loco para registrar, através de fotos,
suas principais características;
3ª Etapa: Análise da planta do pavimento-tipo do edifício residencial escolhido (concreto armado);
RESULTADOS – EDIFÍCIO SELECIONADO
O edifício selecionado foi o Residencial Casemiro Bôscoli, inserido na malha urbana de Presidente Prudente-SP, modo que se localiza próximo as vias estruturais do município.
Se encontra próximo a pontos referenciais importantes da cidade, como o Prudenshopping, um dos principais pontos de compra do oeste paulista, e da UNESP, que conta com aproximadamente 3000 estudantes.
Figura 3 – Residencial Casemiro Bôscoli
O edifício está situado em um lote com fachada de 40m, em uma área de 1600m². Possui 17 andares, com pavimento-tipo dotado de 4 apartamentos por andar, cada um com uma área de 75m².
RESULTADOS –
PLANTA BAIXA
Após os levantamentos in loco foi elaborada
digitalmente a planta do pavimento-tipo. 0.80 1.6 0 3.05 2.55 1.4 0 1.1 0 2.70 0.8 5 2.55 0.5 5 0.65 0.8 5 0.7 0 1.00 1.10 0.70 3.20 0.80 0.9 5 0.80 0.77 2.60 2.60 3.2 0 3.2 0 1.75 1.75 1.8 0 2.85 2.60 0.7 5 W.C. W.C. COZINHA A.S. COPA SALA 0.80 1.6 0 3.05 2.55 0.8 0 1.4 0 1.1 0 2.70 0.8 5 2.55 0.5 5 0.65 0.8 5 0.7 0 1.00 1.10 2.7 5 0.70 3.20 0.80 3.3 0 0.9 5 0.80 0.80 2.60 2.60 3.2 0 3.2 0 1.75 1.75 1.8 0 2.85 2.60 0.7 5 2.5 0 DORM. A.S. A.S. W.C. W.C. DORM. DORM. DORM. DORM. DORM. SALA SALA SALA COPA COPA COPA DORM. DORM. DORM. DORM. DORM. W.C. W.C. 0.42 0.42 0.4 6 3.4 5 0.9 0 2.00 1.3 0 0.5 5 1.37 1.50 1.4 3 COZINHA A.S. DORM. W.C. W.C. COZINHA COZINHA 0.8 8 1.1 0 1.1 0 1.1 8 1.1 8 ESCADARIA EL EV. EL EV. SACADA SACADA SACADA SACADA N
Figura 4 – Planta do pavimento-tipo – Residencial Casemiro Bôscoli.
RESULTADOS –
ESTRUTURA EM
CONCRETO ARMADO
Localização dos pilares e das vigas do edifício Residencial Casemiro Bôscoli, em concreto armado. V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8 V9 V10 V11 V12 V13 V15 V16 V14 V17 V18 V19 V21 V20 V22 V26 V32 V39 V46 V52 V58 V25 V31 V38 V44 V51 V57 V24 V23 V30 V37 V35 V50 V60 V54 V48 V28 V56 V34 V40 V43 V45 V27 V55 V33 V49 V29 V53 V59 V47 V36 V41 V42
Figura 5 – Localização dos pilares e vigas – Residencial Casemiro Bôscoli.
ESTRUTURA EM CONCRETO ARMADO
A partir das posições das vigas e dos pilares verificaram-se os vãos, cujo vão máximo obtido foi de 5,80m, o vão mínimo ficou em 1,70m e uma média de vãos em torno de 2,80m.
Com relação aos pilares, os mesmos apresentaram seção média de 78cm x 30cm, com seção máxima de 115cm x 30cm e seção mínima de 50cm x 30cm.
Já no caso das vigas, essas apresentaram seção média de 16cm x 35cm, com seção máxima de 16cm x 60cm e seção mínima de 16cm x 30cm.
RESULTADOS –
ESTRUTURA EM AÇO
O lançamento da estrutura em aço foi desenvolvido levando-se em
consideração a disposição dos cômodos do apartamento e visando a redução no número de
pilares e vigas. Optou-se pela utilização de perfis soldados (VS,
CVS). P1 P2 P3 P4 P5 P42 P43 P44 P45 P46 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 P13 P17 P18 P15 P16 P14 P38 P39 P40 P41 P34 P35 P36 P37 P29 P31 P32 P30 P33 P19 P24 P20 P21 P22 P23 P25 P26 P27 P28
Figura 6 – Localização dos pilares em aço – Residencial Casemiro Bôscoli.
RESULTADOS
–
PRÉ-DIMENSIONAMENTO
DA
ESTRUTURA EM AÇO
O pré-dimensionamento dos pilares foi feito com o auxílio de fórmula empírica. Para a determinação das cargas atuantes nos pilares foi utilizado o processo da área de influência.
onde:
P = carga atuante no pilar em kgf;
A influência = área de influência do pilar em m²;
N = número de pavimentos; Q piso = 700 kgf/m²;
A25 A26 A27
A24
A29 A31 A33
A34 A35
A38 A39 A44
A42 A43
A20 A21 A22
P42 P43 P44 P38 P39 P34 P35 P29 P31 P33 P24 P20 P21 P22 P25 P26 P27
Figura 7 – Área de influência para pré-dimensionamento dos pilares.
A obtenção do perfil estrutural deu-se pela utilização da seguinte
fórmula empírica.
onde:
A = área necessária para a seção do pilar de aço em cm²;
P = carga atuante no pilar em kgf.
Pilar Perfil “I” soldado CVS (cm) Pilar Perfil “I” soldado CVS (cm) P20 30 x 20 P33 45 x 30 P21 40 x 30 P34 30 x 20 P22 35 x 25 P35 35 x 25 P24 30 x 20 P38 30 x 20 P25 30 x 25 P39 35 x 25 P26 45 x 30 P42 30 x 20 P27 35 x 25 P43 30 x 20 P29 30 x 20 P44 40 x 30 P31 30 x 25 - -
Tabela 1 – Perfil “I” soldado CVS dos pilares em aço – Residencial Casemiro Bôscoli.
Assim, por meio de consultas as tabelas comerciais de perfil “I” soldado CVS, tivemos.
As vigas foram pré-dimensionadas utilizando-se uma fórmula empírica.
onde:
h = altura da viga de aço em cm.
Em função da altura obtida, foi determinado o tipo de perfil estrutural da viga através de consultas feitas em tabelas comerciais de perfil “I’” soldado VS.
Perfil “I” soldado VS (cm) Viga Perfil “I” soldado VS (cm) V1 30 x 12 V25 20 x 12 V2 20 x 12 V26 20 x 12 V3 20 x 12 V27 20 x 12 V4 30 x 12 V28 20 x 12 V5 30 x 12 V29 25 x 12 V6 20 x 12 V30 20 x 12 V7 20 x 12 V31 20 x 12 V8 20 x 12 V32 20 x 12 V9 20 x 12 V33 20 x 12 V10 20 x 12 V34 25 x 12 V11 25 x 12 V35 30 x 12 V12 20 x 12 V36 30 x 12 V13 20 x 12 V37 25 x 12 V14 20 x 12 V38 20 x 12 V15 20 x 12 V39 25 x 12 V16 20 x 12 V40 20 x 12 V17 20 x 12 V41 20 x 12 V18 30 x 12 V42 20 x 12 V19 30 x 12 V43 20 x 12 V20 20 x 12 V44 20 x 12 V21 20 x 12 V45 20 x 12 V22 30 x 12 V46 20 x 12 V23 20 x 12 V47 20 x 12 V24 20 x 12 V48 20 x 12
Tabela 2 – Perfil “I” soldado VS das vigas em aço – Residencial
Casemiro Bôscoli.
Devido os resultados, foi adotado para as vigas o
perfil “I’ soldado VS de
dimensões 30cm x 16cm,
levando-se em consideração que a estrutura em aço fique
V1 V22 V2 V3 V4 V5 V6 V8 V7 V9 V10 V11 V12 V15 V16 V14 V13 V18 V19 V20 V17 V21 V23 V24 V26 V33 V40 V46 V48 V42 V31 V28 V44 V29 V34 V37 V39 V27 V43 V30 V41 V47 V45 V38 V32 V25 V35 V36
Figura 8 – Localização das vigas em aço – Residencial Casemiro Bôscoli.
V1 V22 V2 V3 V4 V5 V6 V8 V7 V9 V10 V11 V12 V15 V16 V14 V13 V18 V19 V20 V17 V21 V23 V24 V26 V33 V40 V46 V48 V42 V31 V28 V44 V29 V34 V37 V39 V27 V43 V30 V41 V47 V45 V38 V32 V25 V35 V36
Estrutura em aço – Residencial Casemiro Bôscoli.
V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8 V9 V10 V11 V12 V13 V15 V16 V14 V17 V18 V19 V21 V20 V22 V26 V32 V39 V46 V52 V58 V25 V31 V38 V44 V51 V57 V24 V23 V30 V37 V35 V50 V60 V54 V48 V28 V56 V34 V40 V43 V45 V27 V55 V33 V49 V29 V53 V59 V47 V36 V41 V42
Estrutura em concreto armado – Residencial Casemiro Bôscoli.
ANÁLISE DOS RESULTADOS
O edifício Residencial Casemiro Bôscoli, apresentou em sua estrutura de concreto armado, um vão máximo de 5,80m. Com relação aos pilares, os mesmos apresentaram seção máxima de 115cm x 30cm e seção mínima de 50cm x 30cm. Já no caso das vigas, essas apresentaram seção máxima de 16cm x 60cm e seção mínima de 16cm x 30cm.
Em relação à estrutura em aço do edifício, foi obtido um vão máximo de 6,25m, pilares com seção máxima de 45cm x 30cm e seção mínima de 30cm x 20cm adotando-se para todo o edifício a seção “I” soldada CVS de 45cm x 30cm. As vigas obtiveram seção máxima de 30cm x 12cm e seção mínima de 20cm x 12cm adotando-se para as vigas o perfil “I” soldado VS de dimensões 30cm x 16cm, considerando que a estrutura em aço fique aparente.
Portanto, podemos afirmar que em função da resistência do aço ser maior que a resistência do concreto:
• foram vencidos maiores vãos;
• utilizados menos pilares e menos vigas;
• obtidas peças estruturais de aço com menores dimensões, deixando a estrutura do edifício residencial Casemiro Bôscoli mais esbelta se comparada com a estrutura do próprio edifício em concreto armado.
Ainda em relação à menor dimensão dos elementos estruturais em aço, vale ressaltar que ao se obter um menor peso próprio da estrutura, podem-se ter fundações bem mais econômicas ou mais adaptáveis a regiões em que o solo exija soluções mais complexas, uma vez que uma estrutura mais leve resulta em menor carga na fundação.
CONCLUSÃO
Com relação à questão estrutural, depois de verificada e analisada a estrutura em concreto armado do edifício, conclui-se que, em geral, os vãos são bastante variáveis, assim como as seções transversais das vigas e dos pilares.
Diante disso, verificou-se que com o lançamento da estrutura em aço ocorreu uma melhor padronização dos vãos, das dimensões das seções das vigas e dos pilares. Foi possível, ainda, em função da elevada resistência do material aço, vencer vãos maiores e reduzir o número de vigas e pilares, bem como as dimensões de suas seções deixando a estrutura do edifício mais esbelta.
Assim, o edifício estudo de caso passaria a ter o número de vigas e pilares reduzidos se estivesse estruturado em aço, pois possui 61 pilares e 60 vigas em concreto armado, e apresentaria somente 46 pilares e 48 vigas em aço.
Dessa maneira, o fato de propor o sistema estrutural em aço como alternativa, não significa que este sistema é melhor que o sistema estrutural em concreto armado. A grande questão é que vivemos em uma época que se requer cada vez mais rapidez e praticidade, e por isso as possibilidades existem para serem exploradas.
No Brasil ainda não temos a tradição de usar com grande intensidade as estruturas em aço nas edificações residenciais verticais, porém, percebemos claramente que o material poderia ser muito mais explorado, e assim extrairíamos dele soluções bastante interessantes.
OBRIGADO
• e-mail:
nayrayumi@hotmail.com
• e-mail:
fioriti@fct.unesp.br
UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA "JÚLIO DE MESQUITA FILHO"
