Impacto da norma ABNT NBR 6118: 2014 no orçamento de uma
estrutura em concreto armado
Impact of standard ABNT NBR 6118: 2014 in the budget of a reinforced concrete structure Luana Ferreira Borges(1); Antonio Carlos dos Santos(2); José Victor de Lima Jaculi(3);
Leandro Mouta Trautwein(4); Rodrigo Gustavo Delalibera (5)
(1) Mestranda em engenharia civil, Universidade Federal de Uberlândia (UFU) (2) Professor Doutor, Universidade Federal de Uberlândia (UFU)
(3) Engenheiro civil, Universidade Federal de Uberlândia (UFU) (4) Professor Doutor, Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
(5) Professor Doutor, Universidade Federal de Uberlândia (UFU)
Universidade Federal de Uberlândia – Campus Santa Mônica – Bloco 1Y – Sala 1Y31 – Av. João Naves de Ávila, 2121. 38408-100. Uberlândia, Minas Gerais, Brasil. E-mail: luana_f.borges@hotmail.com
Resumo
Em 2014 foi lançada a nova versão da norma brasileira de dimensionamento de estruturas de concreto, a ABNT NBR 6118:2014, substituindo a versão anterior, a ABNT NBR 6118:2007. Dentre as novas especificações encontra-se: a inclusão de concretos classe II de resistência, com valores de resistência característica à compressão acima de 55 MPa até 90 MPa; critérios para cálculo do módulo de elasticidade em função da espécie mineralógica do agregado.
Neste trabalho foram realizadas simulações de custos para avaliar os impactos da classe de resistência do concreto e do tipo de agregado sobre os custos de uma obra de porte médio na região Centro-Oeste do Brasil por meio de uma ferramenta computacional. Um edifício de quatro pavimentos projetado em concreto armado conforme as versões ABNT NBR 6118:2007 e ABNT NBR 6118:2014, teve o custo da estrutura e o custo total de materiais avaliados para diversas classes de resistência do concreto e diversos tipos de agregados. Comparando-se os valores obtidos para o projetado estrutural segundo a versão 2007 da norma, o CAR (concreto de alta resistência) foi o item que mais elevou significativamente o custo da estrutura do edifício conforme o esperado. Embora as diferenças entre os orçamentos para concreto de resistência usual e para CAR não foram surpreendentes, os custos relativos indicados com base nas porcentagens calculadas podem apresentar diferenças relevantes ao extrapolar a estimativa para o orçamento da estrutura de um edifício de grande porte.
Palavra-Chave: orçamento; projeto estrutural; alta resistência, tipo de agregado.
Abstract
In 2014, a new version of the Brazilian standards for concrete dimensions was released – ABNT NBR 6118:2014 (Brazilian National Standard (NBR) No. 6118: 2014) – superseding the previous version from 2007. The new specifications include: the class II resistance concretes (with a compressive strength and characteristic resistance values between 55MPa to 90MPa); criteria for calculating the elastic modulus as a function of the mineral species in the aggregate.
In this study, simulations were performed for evaluate the influence of the concrete strength class and the type of aggregate using a computer program. In each simulation, the quantitative value of materials and a budget for the supplies were determined. The structure of a four-floor building was dimensioned as outlined in both versions of the standard: ABNT NBR 6118: 2007 and ABNT NBR 6118: 2014. The type of aggregate was found to influence the cost of the structure and the total cost of materials when the values calculated based on the two versions of the standard were obtained. The use of high strength concrete (C60) led to an increase in the cost of the structure analyzed. Though the difference between the budgets doesn’t seem very significant, when the percentages found are applied to the total value of a large-scale construction project, this difference may become relevant.
1
Introdução
O concreto armado é o material estrutural mais utilizado no mundo. Sua elevada capacidade e empregabilidade fazem com que ele seja exposto a diferentes situações. A nova norma técnica que aborda projetos de estruturas de concreto no Brasil foi lançada e atualizada em 2014: A ABNT NBR 6118: 2014. Esta versão da norma traz atualizações e novos procedimentos, em comparação com a ABNT NBR 6118: 2007, que irão influenciar na elaboração de um projeto estrutural em concreto armado. Cerutti e Santos (2015) afirmam que a versão 2014 coloca a norma no mesmo nível de atualização das normas internacionais mais conceituadas, refletindo o esforço da ABNT e da comunidade técnica brasileira de atingir “um elevado patamar de qualidade no projeto e construção das estruturas de concreto” (CERUTTI; SANTOS, 2015, p.558). Dentre as novas especificações apresentadas, destacam-se a inclusão de concretos de classe II (com valores de resistência característica à compressão acima de 55 MPa até 90 MPa) e os critérios para o cálculo do módulo de elasticidade em função dos agregados que o compõem.
Segundo Cerutti e Santos (2015), o avanço no conhecimento das propriedades do concreto possibilitou uma maior precisão na definição do módulo de elasticidade quando não são realizados ensaios específicos para sua determinação. Vários estudos comprovam que a origem mineralógica do agregado influencia no módulo de elasticidade do concreto. Yildrin e Sengul (2011) verificaram que concretos obtidos com o uso de basalto, dolomita e quartzo tiveram módulo de elasticidade maior que aqueles produzidos com agregado calcário. Ahmad e Alghamdi (2012) observaram que, para várias combinações de mistura, o módulo de elasticidade em concretos utilizando agregado calcário é maior que ao se utilizar basalto de origem vulcânica. Alexander e Mindess (2005) e Haranki (2009) verificaram que concretos com agregado graúdo de granito apresentam valores de módulo ligeiramente maiores que os de calcário. Marriaga e Yépez (2011) verificaram que, para concretos de alta resistência, a origem do agregado (metamórfico, ígneo ou sedimentar) tem significativa influência no módulo de elasticidade. Parrot (1979) apud Haranki (2009) desenvolveu uma equação para estimativa do módulo de elasticidade do concreto em função da resistência à compressão do concreto (entre 20 e 70 MPa) e da origem do agregado utilizado (arenito, calcário, dolomito, quartzito, etc.). Além destes, a influência da origem do agregado no módulo de elasticidade é abordada por Arruda et al. (2013); Magalhães et al. (2006); Uysal (2012); entre outros. Ahmad e Alghamdi (2012) e Haranki (2009) afirmam que a influência da origem do agregado é maior em baixas relações água/cimento.
resistência aqueles que possuem resistência à compressão variando de 55 a 80 MPa. A resistência depende de muitas coisas, como a qualidade dos materiais disponíveis e as práticas de construção (CALDARONE, 2009). O concreto de alta resistência pode comportar diferente do concreto convencional em muitos aspectos (CALDARONE, 2009; DAMAS et al., 2015). “Menor microfissuração, maior módulo de elasticidade, maior
resistência e menor ductilidade são algumas de suas propriedades” (DAMAS et al., 2015).
Com base na revisão bibliográfica apresentada, percebe-se que a nova norma traz modificações na forma de projetar uma estrutura. O objetivo deste trabalho é avaliar qual o impacto no orçamento de uma estrutura em concreto armado devido duas modificações na nova norma de projeto de estruturas de concreto: A utilização de concretos de alta resistência e a determinação do módulo de elasticidade considerando a origem mineralógica do agregado.
2
Metodologia
O edifício analisado é um prédio residencial localizado na cidade de Valparaíso de Goiás, Goiás. O edifício possui 4 pavimentos, uma altura total de 15 metros, lajes pré-moldadas treliçadas com enchimento de poliestireno expandido, paredes de alvenaria de 15 centímetros de espessura e 1.046,26 m² de área construída.
Foram realizadas simulações com ferramenta computacional variando-se o tipo de agregado e a classe de resistência do concreto, para analisar a influência destes fatores comparando-se os custos de uma estrutura dimensionada conforme a ABNT NBR 6118: 2007 e a ABNT NBR 6118: 2014. As hipóteses de dimensionamento são apresentadas na Tabela 1. O dimensionamento foi feito, para cada hipótese, considerando os estados limite último e de serviço. Em cada caso, calculou-se o módulo de elasticidade inicial, módulo de elasticidade secante e resistência média à tração do concreto por meio das equações contidas nas duas versões da norma. As informações foram lançadas na ferramenta. A Figura 1 é a representação do lançamento das características.
Tabela 1 - Hipóteses das simulações realizadas Hipótese Resistência característica
à compressão (MPa) Agregado
Versão da norma ABNT NBR 6118 Hip 1 25 — 2007 Hip 2 60 — 2007 Hip 3 25 Arenito 2014 Hip 4 25 Granito 2014 Hip 5 25 Basalto 2014 Hip 6 60 Arenito 2014 Hip 7 60 Granito 2014 Hip 8 60 Basalto 2014
concreto C60.
Figura 1 – Exemplo do lançamento das características na ferramenta computacional.
Nas simulações foram consideradas as situações mais críticas para estado limite último e estado limite de serviço. As dimensões dos elementos estruturais foram alteradas sempre que necessário ou quando possível, de acordo com a resistência de cada concreto utilizado e do seu valor de módulo de elasticidade.
Para cada simulação foram feitos quantitativos de materiais e orçamentos para insumos, possibilitando uma comparação de orçamento de materiais gastos na parte estrutural do edifício. Para o orçamento considerou-se a tabela do Sistema Nacional de Pesquisa de Custos e Índices da Construção Civil (SINAPI) referente ao Estado de Goiás do mês de setembro de 2015.
3
Resultados e Discussão
Os valores calculados de módulo de elasticidade inicial (Eci), módulo de elasticidade
secante (Ecs) e resistência média a tração (fct,m) para os oito casos são apresentados na
Tabela 2. Sobre a hipótese 4 (Concreto C25, agregado granito e uso da versão 2014 da norma), não houve nenhuma mudança significativa que interferisse na elaboração do projeto estrutural em relação à hipótese 1 (Concreto C25 e uso da versão 2007 da norma), fato que se explica pelo fator αE (Fator apresentado na nova versão da norma de
estruturas de concreto, que depende da origem do agregado utilizado) ser igual a 1. Devido a isso, considera-se que o dimensionamento referente à hipótese 4 é igual ao referente à hipótese 1 (Tabela 1).
valores foram obtidos dos quantitativos dos materiais utilizados para construção da estrutura em cada caso. Para a determinação do orçamento, foi considerada a tabela SINAPI referente ao estado de Goiás para o mês de setembro de 2015.
Tabela 2 – Resumo dos módulos de elasticidade inicial, módulos de elasticidade secante e resistências média à tração.
Hipótese Eci (MPa) Ecs (MPa) fct,m (MPa) Hip 1 28.000,00 23.800,00 2,56 Hip 2 43.377,41 36.870,80 4,60 Hip 3 19.600,00 16.905,00 2,56 Hip 4 28.000,00 24.150,00 2,56 Hip 5 33.600,00 28.980,00 2,56 Hip 6 29.128,35 27.671,93 4,30 Hip 7 41.611,92 39.531,32 4,30 Hip 8 49.934,31 47.437,59 4,30 Tabela 3 – Comparativo de custos das simulações
Hipótese Custo da estrutura (R$) Hip 1 e Hip 4 241.407,04 Hip 2 277.392,75 Hip 3 252.505,25 Hip 5 240.466,83 Hip 6 283.924,55 Hip 7 280.064,40 Hip 8 272.797,51
Observa-se o impacto econômico causado pelo uso da norma ABNT NBR 6118:2014 e concreto C25, em comparação ao uso da ABNT NBR 6118:2007 para a utilização de agregado arenito (Hip 3) nota-se um aumento de 4,60% no custo da estrutura; para a utilização de agregado granito (Hip 4), o mesmo custo; para a utilização de basalto (Hip 5), uma diminuição de 0,40%. Já em relação ao concreto C60, para arenito (Hip 6) notou-se um aumento de 2,35%; para granito (Hip 7), um aumento de 0,96% e; para basalto (Hip 8), uma diminuição de 1,60% (Tabela 3).
Considerando como referência os custos unitários básicos de construção disponibilizados pela Tabela PINI (dados referentes a setembro de 2015), que traz para a construção de prédios populares de quatro pavimentos padrão normal no estado de Goiás, o custo de
R$ 1.293,77 por metro quadrado, pode-se fazer uma comparação orçamentária entre as
simulações. Uma vez que a edificação possui 1.046,26 m², seu custo global é avaliado em
R$ 1.353.619,80. Com isso, utilizando o custo da estrutura (Tabela 3), e o custo global,
Tabela 4 – Análise comparativa orçamentária Hipótese Custo de materiais
para estrutura Custo do restante de materiais Hip 1 e Hip 4 17,83% 82,17% Hip 2 20,49% 79,51% Hip 3 18,65% 81,35% Hip 5 17,76% 82,24% Hip 6 20,98% 79,02% Hip 7 20,69% 79,31% Hip 8 20,15% 79,85%
A Figura 2 apresenta o custo referente a concreto, aço e fôrma para cada caso, permitindo verificar a influência de cada item no custo da estrutura das edificações simuladas com uso de concreto de resistência usual da classe C25. A Figura 3 apresenta os custos similares para o CAR da classe C60. A Figura 4 apresenta uma comparação de custos de concreto para todas as hipóteses e, a Figura 5, uma comparação de custos de aço e fôrmas para todas as hipóteses em escala maior, na qual verifica-se que, para um determinado tipo de agregado, o somatório de custos com aço e fôrmas é maior ao se utilizar concreto C25. Na figura 6 é feita a comparação do custo de concreto, aço e fôrmas para as hipóteses.
Figura 3 – Comparativo de custos das simulações com concreto C60.
Figura 5 – Comparativo de custos de aço e fôrmas entre todas as hipóteses.
Ao se comparar as classes C25 e C60 (Figura 4), percebe-se a diferença de custo dos concretos. O uso do concreto C60, comparado ao C25, reduziu ligeiramente o consumo do aço, sem significância sobre o domínio do custo do CAR na elevação dos custos dos materiais estruturais da obra (Figura 5).
Para a classe de concreto C60, o consumo de aço e de fôrmas são reduzidos independentemente do tipo de agregado, porém, em quantidades insuficientes para neutralizar o impacto do custo do CAR sobre o orçamento da obra em estudo (Figura 6).
4
Conclusões
Por meio das simulações de dimensionamento e dos custos estimados com base nos valores médios de mercado da região de Goiás, indicados na tabela SINAPI (setembro de 2015), verificou-se que as novas considerações normativas sobre a origem mineralógica do agregado influenciaram no custo da estrutura analisada em valores até 4,60%, quando comparados aos custos iniciais obtidos a partir da versão 2007 da norma brasileira de estruturas de concreto.
Para os concretos das classes C25 e C60, com a utilização de agregados arenito ou granito notou-se um ligeiro aumento no custo da estrutura; com a utilização de basalto, uma ligeira diminuição. Em relação ao custo total de materiais, a maior influência no orçamento foi verificada para o uso do concreto C25 com agregado arenito. Com base nos valores médios da Tabela PINI (setembro de 2015) para o Estado de Goiás, os valores encontrados são pouco relevantes em relação ao total.
O uso do CAR (classe C60), quando comparado ao concreto de resistência usual (classe C25), eleva o orçamento referente ao custo do concreto. Há uma redução do consumo do aço e das fôrmas, que ainda se mostra insuficiente para eliminar a diferença de custo do concreto para este estudo de caso: um edifício de concreto armado, de porte médio, de quatro andares, situado na região Centro Oeste. Para outras regiões metropolitanas do Brasil, considerando um edifício de grande porte, esta análise pode apresentar resultados com diferenças mais significativas para o custo do CAR sobre os outros custos e insumos da obra.
5
Referências
AHMAD, S.; ALGHAMDI, S. A. A study of effect of coarse aggregate type on concrete performance. Arabian Journal for Science and Engineering, v.37, p.1777-1786, 2012. ALEXANDER, M.; MINDESS, S. Aggregates in concrete. London and New York: Taylor & Francis, 2005, 448p.
ARRUDA, A. M., et al. Módulo de elasticidade de concretos produzidos com formações rochosas do triângulo mineiro. In: CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO, 55, 2013, Gramado. Anais... São Paulo: Instituto Brasileiro do Concreto, 2013.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto – Procedimento. Rio de Janeiro, 2007.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto – Procedimento. Rio de Janeiro, 2014.
CAIXA. Sistema Nacional de Pesquisa e Custos da construção civil – SINAPI. 2015. Disponível em: <
http://www.caixa.gov.br/Downloads/sinapi-a-partir-jul-2014-go/SINAPI_Preco_Ref_Insumos_GO_092015_Desonerado.PDF> Acesso em: 03 dez.
2015.
CALDARONE, M. A. High-Strength Concrete: A practical guide. London and New York: Taylor & Francis, 2009. 252p.
CERUTTI, R. M.; SANTOS, S. H. C. Impactos no projeto estrutural da versão 2014 da norma brasileira ABNT NBR 6118. Revista IBRACON de estruturas e materiais, São Paulo, v.8, n.4, p. 547 – 566, ago. 2015.
DAMAS, A. P.; REAL, M. V.; CAMPOS FILHO, A. Confiabilidade de pilares de concreto de alta resistência projetados de acordo com a NBR 6118: 2014. In: CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO, 57, 2015, Bonito. Anais... São Paulo: Instituto Brasileiro do Concreto, 2015.
HARANKI, B. Strength, modulus of elasticity, creep and shrinkage of concrete used
in Florida. 2009. 176p. Thesis (Master of Engineering) – University of Florida, 2009.
MAGALHÃES, A. G. et al. A influência de agregados graúdos de diferentes mineralogias nas propriedades mecânicas do concreto de alto desempenho. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 17, 2006, Foz do Iguaçu.
Anais... Foz do Iguaçu: CBECIMAT, 2006. p.1596-1607.
235-242, dec. 2011.
PINI. Índices e custos. Construção mercado: Negócios de incorporação e construção. v.172, p. 92-139. 2015.
TUTIKIAN, B. F.; ISAIA, G. C.; HELENE, P. Concreto de alto e ultra-alto desempenho. In: ISAIA, G. C. Concreto: Ciência e Tecnologia. São Paulo: IBRACON, v.II, 2011, cap. 36. UYSAL, M. The influence of coarse aggregate type on mechanical properties of fly ash additive self-compating concrete. Construction and Building Materials, [s.l.], v. 37, n.2, p. 533–540, 2012.
YILDRIN, H.; SENGUL, O. Modulus of elasticity of substandard and normal concretes.
