Estudo de caso: uma análise técnico-financeira do uso de vigotas protendidas de concreto em substituição às vigotas pré-moldadas convencionais

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AMANDA BESEN ZIMERMANN

ESTUDO DE CASO: UMA ANÁLISE TÉCNICO-FINANCEIRA DO USO DE VIGOTAS PROTENDIDAS DE CONCRETO EM SUBSTITUIÇÃO ÀS VIGOTAS

PRÉ-MOLDADAS CONVENCIONAIS.

Palhoça 2018

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Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Engenharia Civil da Universidade do Sul de Santa Catarina como requisito parcial à obtenção do título Engenheira Civil.

Orientador: Prof. Eng. Civil Marcelo Cechinel, Esp.

Palhoça 2018

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Este Trabalho de Conclusão de Curso foi julgado adequado à obtenção do título de Engenheira Civil e aprovado em sua forma final pelo Curso de Engenharia Civil da Universidade do Sul de Santa Catarina.

Palhoça, 08 de novembro de 2018.

______________________________________________________ Professor e orientador Prof. Eng. Civil Marcelo Cechinel, Esp.

Universidade do Sul de Santa Catarina

______________________________________________________ Professor Ildo Sponholz, MSc.

Universidade do Sul de Santa Catarina

______________________________________________________ Engenheiro Civil Gustavo Willemann

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Dedico este trabalho às pessoas queridas que sempre estiveram ao meu lado, pela confiança no meu potencial, pelo essencial incentivo e que foram importantes na busca do título de Engenheira Civil.

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AGRADECIMENTOS

Agradeço inicialmente a Deus por ter guiado e iluminado meu caminho durante a vida acadêmica, e a meus anjos que lá de cima sempre manterão seus olhos em mim.

Aos meus pais, Rogério e Ana Maria, e meus irmãos, André e Ana Luiza, que me deram toda a estrutura para que eu me tornasse a pessoa que sou hoje e que, com muito carinho, me incentivaram e aconselharam em todos os momentos importantes na minha vida, me dando suporte e apoio em cada decisão tomada.

Ao meu namorado Mateus, que além de tudo é meu amigo e está sempre ao meu lado, pelas palavras de carinho, por toda a compreensão, respeito e, principalmente, por todo estímulo nos momentos difíceis.

Aos meus familiares, em especial minha vó Lena e minhas tias Lourdes e Lúcia, que sempre vibraram comigo cada conquista e tornaram suas as minhas alegrias.

Aos meus amigos, principalmente a Monica e a Paula, que tornavam minhas noites mais engraçadas e menos cansativas, que foram, sem dúvida, essenciais à minha formação.

Á todos os meus professores da Unisul, por me transmitirem todo o conhecimento ao longo do curso, e em especial ao professor Marcelo Cechinel, por me acompanhar no desenvolvimento deste trabalho, esclarecendo minhas dúvidas, sempre com muita paciência e competência.

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RESUMO

O mercado da construção civil brasileiro, mesmo sendo deveras conservador, vem aos poucos evoluindo rumo as novas tendências construtivas. Os avanços tecnológicos da área começam a ser absorvidos servido de opção válida para diminuir os custos e otimizar os modelos estruturais. O trabalho que segue analisou uma vertente deste avanço mercadológico. O emprego do concreto protendido como solução para estruturas mais abertas e esbeltas, que aproveitem suas excelentes características foi a motivação para a elaboração deste. Optou-se por efetuar o lançamento estrutural de uma residência unifamiliar empregando as lajes pré-moldadas convencionais comparadas às vigotas pré-fabricadas protendidas. Tal material entre outras vantagens permite a execução de vão livres maiores além do apoio direto de cargas lineares. O trabalho em questão, através de uma análise técnico-financeira dos dois modelos, levantou através de comparações diretas entre os dois modelos as reais vantagens deste produto com características superiores, apresentando em números os motivos que justificam sua utilização em maior escala.

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ABSTRACT

The Brazilian construction market, even though it is indeed conservative, is gradually evolving towards new constructive tendencies. The technological advances of the area begin to be absorbed as a valid option to reduce costs and optimize structural models. The work that follows analyzes one aspect of this market advancement. The use of the prestressed concrete as a solution for more open and slender structures that take advantage of its excellent characteristics was the motivation for the elaboration of this project. It was decided to carry out the structural launch of a single-family residence using conventional precast slabs compared to the prestressed prefabricated beams. Such material among other advantages allows the execution of a bigger free span in addition to the direct support of linear loads. The work in question, through a technical-financial analysis of the two models, showed through direct comparisons between the two models the real advantages of this product with superior characteristics, presenting in numbers the reasons that justify its use on a larger scale.

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LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 1 – Ensaio Slump Test. ... 18

Figura 2 – Aço Para Concreto Armado. ... 20

Figura 3 – Cordões de Aço Para Protensão. ... 21

Figura 4 – Estrutura de Cordões e Cordoalhas. ... 22

Figura 5 – Cordoalhas de Aço Para Protensão. ... 22

Figura 6 – Cordoalhas Engraxadas. ... 22

Figura 7 – Sistema Pré-tração. ... 23

Figura 8 – Pós-tração Com Aderência Posterior. ... 24

Figura 9 – Bainha Com Cordoalha Engraxada. ... 25

Figura 10 – Laje Com Vigota de Concreto Armado. ... 28

Figura 11 – Laje Com Vigota Treliçada. ... 28

Figura 12 – Laje Com Trilhos Protendidos. ... 30

Figura 13 – Laje Alveolar. ... 30

Figura 14 – Peças para Laje Duplo Te. ... 31

Figura 15 – Vigotas Pré-moldadas. ... 31

Figura 16 – Laje com Vigotas Pré-fabricadas Protendidas. ... 32

Figura 17 – Escoramento de Vigotas Pré-fabricadas Protendidas. ... 33

Figura 18 – Vista Frontal da Edificação. ... 34

Figura 19 – Vista Frontal da Edificação. ... 35

Figura 20 – Vista Fundos da Edificação. ... 35

Figura 21 – Vista Fundos da Edificação. ... 35

Figura 22 – Planta Baixa Térreo. ... 36

Figura 23 – Planta Baixa Superior. ... 37

Figura 24 – Planta de Forma do Baldrame. ... 39

Figura 25 – Planta de Forma Teto do Térreo... 40

Figura 26 – Planta de Forma Teto do Superior. ... 41

Figura 27 – Plantas de Forma Fundo do Reservatório e Teto do Reservatório. ... 41

Figura 28 – Pórtico 3D Projeto Estrutural Com Vigotas Pré-moldadas. ... 42

Figura 29 – Planta de Forma do Baldrame. ... 46

Figura 30 – Planta de Forma Teto do Térreo... 47

Figura 31 – Planta de Forma Teto do Superior. ... 48

Figura 32 – Plantas de Forma Fundo do Reservatório e Teto do Reservatório ... 48

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LISTA DE GRÁFICOS

Gráfico 1 – Consumo de Concreto. ... 54

Gráfico 2 – Custo do Concreto. ... 54

Gráfico 3 – Consumo de Aço. ... 55

Gráfico 4 – Custo do Aço. ... 55

Gráfico 5 – Consumo da Laje. ... 56

Gráfico 6 – Custo da Laje. ... 56

Gráfico 7 – Consumo da Forma. ... 57

Gráfico 8 – Custo de Forma. ... 57

Gráfico 9 – Consumo de Escoramento. ... 58

Gráfico 10 – Custo do Escoramento. ... 58

Gráfico 11 – Percentual Material Usando Vigota Pré-moldada. ... 59

Gráfico 12 – Percentual Material Usando Vigota Pré-fabricada Protendida. ... 59

Gráfico 13 – Custo Total Por Material. ... 60

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LISTA DE TABELAS

Tabela 1 – Níveis dos Pavimentos. ... 38

Tabela 2 – Classe de Agressividade Ambiental. ... 38

Tabela 3 – Resumo de Materiais / Ref. Eberick. ... 42

Tabela 4 – Custo Total do Concreto / Ref. Polimix. ... 43

Tabela 5 – Custo Total do Aço / Ref. Gerdau. ... 44

Tabela 6 – Custo Total Laje com Vigota Pré-moldada / Ref. Lajetrel. ... 44

Tabela 7 – Custo Total Formas / Ref. Irmãos Knies. ... 45

Tabela 8 – Custo Total Escoramento / Ref. Irmãos Knies. ... 45

Tabela 9 – Resumo de Materiais / Ref. Eberick. ... 49

Tabela 10 – Custo Total do Concreto / Ref. Polimix. ... 50

Tabela 11 – Custo Total do Aço / Ref. Gerdau. ... 51

Tabela 12 – Custo Total Vigotas Protendidas. ... 51

Tabela 13 – Blocos de Enchimento por Pavimento. ... 52

Tabela 14 – Custo Total Laje com Vigota Protendida / Ref. Protensul e Tupi Guarani. ... 52

Tabela 15 – Custo Total Formas / Ref. Irmãos Knies. ... 53

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SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO... 13 1.1 PROBLEMA DE PESQUISA ... 13 1.2 JUSTIFICATIVA ... 14 1.3 OBJETIVOS ... 14 1.3.1 Objetivos Gerais ... 14 1.3.2 Objetivos específicos ... 15 1.4 METODOLOGIA ... 15 1.5 LIMITAÇÕES DA PESQUISA ... 15 1.6 ESTRUTURA DO TRABALHO ... 16 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 17 2.1 CONCRETO ... 17 2.2 CONCRETO ARMADO ... 19 2.2.1 Aço ... 19 2.3 CONCRETO PROTENDIDO ... 20 2.3.1 Aço Protendido ... 21

2.3.2 Tipos de Concreto Protendido ... 23

2.3.2.1 Com Aderência Inicial ... 23

2.3.2.2 Com Aderência Posterior ... 23

2.3.2.3 Não Aderente ... 24 2.3.3 Tipos de Protensão ... 25 2.3.3.1 Protensão Completa ... 25 2.3.3.2 Protensão Limitada ... 25 2.3.3.3 Protensão Parcial ... 26 2.4 ELEMENTOS ESTRUTURAIS ... 26 2.4.1 Lajes... 27 2.4.2 Lajes Protendidas ... 29

2.4.2.1 Lajes Protendidas Moldadas no Local ... 29

2.4.2.2 Lajes Protendidas Pré-fabricadas ... 29

2.4.3 Vigotas Pré-Moldadas ... 31

2.4.4 Vigotas Pré-fabricadas Protendidas ... 32

3 COMPARATIVO DE ESTUDO DE CASO... 34

3.1 PROJETO ARQUITETÔNICO ... 34

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3.3 CUSTOS ... 38

3.4 LANÇAMENTO ESTRUTURAL COM VIGOTAS PRÉ-MOLDADAS ... 39

3.4.1 Concreto ... 43

3.4.2 Aço ... 43

3.4.3 Laje ... 44

3.4.4 Forma ... 45

3.4.5 Escoramento ... 45

3.5 LANÇAMENTO ESTRUTURAL COM VIGOTAS PROTENDIDAS ... 46

3.5.1 Concreto ... 50

3.5.2 Aço ... 50

3.5.3 Laje ... 51

3.5.4 Forma ... 52

3.5.5 Escoramento ... 53

3.6 ANÁLISE DOS RESULTADOS ... 54

3.6.1 Consumo de Concreto ... 54 3.6.2 Consumo de Aço ... 55 3.6.3 Consumo de Vigotas ... 56 3.6.4 Consumo de Formas... 57 3.6.5 Consumo de Escoras ... 58 3.6.6 Custo Percentual ... 59 3.6.7 Custo Total ... 60 4 CONCLUSÃO ... 62

4.1 RECOMENDAÇÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ... 62

REFERÊNCIAS ... 64

ANEXOS ... 66

ANEXO A – VIGOTAS PROTENDIDAS ... 67 ANEXO B – PROJETO ARQUITETÔNICO ... ERRO! INDICADOR NÃO DEFINIDO. APÊNDICES ... ERRO! INDICADOR NÃO DEFINIDO. APÊNDICE A – PROJETO ESTRUTURAL – VIGOTAS PRÉ-MOLDADAS ... ERRO!

INDICADOR NÃO DEFINIDO.

APÊNDICE B – PROJETO ESTRUTURAL – VIGOTAS PROTENDIDAS ... ERRO!

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1 INTRODUÇÃO

Ainda pouco usual, o concreto protendido sempre foi visto de maneira dessemelhante ao concreto armado, embora já exista uma mesma norma que trate dos dois supracitados tipos. A Associação Brasileira de Normas Técnicas, ABNT, designou a NBR 6118:2014 – Projeto de Estruturas de Concreto, para tratar de concreto simples, armado e protendido.

Com a mistura de cimento, agregados miúdo e graúdo e água é obtido o concreto. A NBR 6118:2014 define elementos de concreto simples estrutural como elementos elaborados com concreto que não possui armadura.

Inserindo barras de aço ao concreto simples, chamadas armadura, é possível obter o concreto armado, que tem a finalidade de resistir aos esforços solicitantes aplicados à estrutura, através da aderência entre concreto e armadura, cada qual contribuindo com suas particularidades para o conjunto.

Aplicando tensão prévia à armadura ativa, chamada armadura de protensão, tem-se o concreto protendido, cujo princípio básico consiste em impedir ou limitar a fissuração e os deslocamentos da estrutura. A palavra protensão, conforme Veríssimo e Cesar Júnior (1998), expressa a ideia da instalação de um estado prévio de tensões em alguma coisa.

Uma edificação é composta por elementos estruturais, responsáveis por resistir as ações e cargas permanentes e acidentais da estrutura e transmiti-las ao solo. Como principais elementos estruturais podem ser mencionados as lajes, as vigas, os pilares e as fundações.

Com o surgimento de novas tecnologias e estudos mais abrangentes, pode-se fazer uso de muitas técnicas construtivas, visando diminuir custos e insumos de obra e otimizar o projeto e a execução.

O estudo que segue focará na análise de um destes supracitados elementos estruturais: as lajes, tomando por base a comparação, em uma mesma edificação, das vertentes técnicas e financeiras de dois tipos de lajes presentes no mercado catarinense: As vigotas pré-moldadas e as habitualmente utilizadas vigotas pré-fabricadas protendidas.

1.1 PROBLEMA DE PESQUISA

O atual mercado da construção civil oferece uma gama de produtos, entre eles vários tipos de lajes pré-fabricadas. Lajes treliçadas, vigotas pré-fabricadas, vigotas protendidas

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e até painéis alveolares (voltados para obras industriais). Nesta vertente o calculista deve buscar o produto que oferte ao projeto o melhor custo benefício.

Com a função precípua de absorver as ações permanentes, bem como acidentais e transmiti-las para os demais elementos (vigas, pilares e fundações), este elemento pode se configurar em um trunfo na busca pela redução de custos de várias edificações.

Assim, o estudo que segue tratará o assunto lajes neste ponto de vista. Será apresentada uma comparação técnico-financeira do emprego de vigotas pré-fabricadas protendidas de concreto como substituição as usuais vigotas pré-moldadas.

1.2 JUSTIFICATIVA

A busca pela eficiência aliada com a redução de custos é uma tendência da construção civil atual. Todos os insumos devem ser otimizados assim como as novas tecnologias empregadas. É neste ponto que resolveu-se fazer uma análise de dois tipos de lajes pré-fabricadas comumente encontradas no mercado verificando além de suas propriedades técnicas, o ganho financeiro que elas podem gerar.

Optou-se portanto em fazer uma análise técnico-financeira das lajes pré-moldadas e pré-fabricadas protendidas aplicadas em uma edificação padrão, com seu modelo estrutural adaptado para os dois casos.

1.3 OBJETIVOS

O presente trabalho tratará do elemento laje baseado na resolução dos seguintes objetivos:

1.3.1 Objetivos Gerais

Como objetivo geral, este trabalho pretende apresentar um estudo de caso técnico-financeiro do uso de vigotas pré-moldadas em comparação às vigotas pré-fabricadas protendidas.

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1.3.2 Objetivos específicos

 Estruturar os conceitos com base em revisão bibliográfica aprofundada sobre os elementos estruturais;

 Executar o lançamento, com auxílio do software Eberick, de edificação residencial de dois pavimentos com modelo estrutural voltado ao uso de lajes pré-moldadas;

 Executar o lançamento, com auxílio do software Eberick, de edificação residencial de dois pavimentos com modelo estrutural voltado ao uso de lajes pré-fabricadas protendidas;

 Fazer a análise técnica e financeira dos dois casos abordados;  Elaborar as conclusões comparativas obtidas desta análise.

1.4 METODOLOGIA

No presente trabalho serão apresentados conceitos com fundamentação bibliográfica sobre concreto e elementos estruturais.

Com o auxílio do Software para elaboração de projetos estruturais, Eberick, será elaborado o projeto de uma edificação com uso de lajes pré-moldadas. Logo após, será lançado o projeto da mesma edificação, porém com uso de lajes pré-fabricadas protendidas.

No próximo momento será realizada uma análise, abordando as propriedades técnicas e o ganho financeiro atribuído a cada um dos dois casos. Ao final do estudo, será apresentado um balanço comparativo com os resultados obtidos.

1.5 LIMITAÇÕES DA PESQUISA

O estudo se prestará a apresentar uma análise técnico-financeira comparativa dos dois tipos de lajes pré-fabricados outrora citados indicando qual a mais vantajosa para o estudo de caso em questão.

Para a análise será utilizado o software de cálculo estrutural Eberick da empresa AltoQi, o qual disponibiliza o emprego dos dois produtos em sua modelagem.

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Não considerou-se para o estudo as lajes maciças, visto que teriam as mesmas características nos dois casos. Também não levou-se em consideração a mão-de-obra para a execução, pois entende-se que a mesma não sofreria alterações pelo emprego de um ou outro material. O estudo baseou-se no comparativo dos materiais: concreto, aço, vigotas, formas e escoramento.

1.6 ESTRUTURA DO TRABALHO

O estudo que segue será estruturado em cinco capítulos estando assim dispostos: O capítulo 1 tratará da justificativa da elaboração deste estudo apresentando os objetivos a ser obtida bem como a limitação a pesquisa.

O capítulo seguinte, intitulado revisão bibliográfica, tratará de apresentar os conceitos envoltos no objeto da pesquisa de forma a subsidiar o leitor de informações para que o mesmo possa compreender os ritos que serão apresentados.

No capítulo 3 será apresentado o comparativo de estudo de caso, seguindo todas as análises referentes ao assunto a ser estudado.

No capítulo 4 serão apresentadas as considerações finais e finalmente no capítulo 5 as referências bibliográficas utilizadas para a elaboração deste.

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2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Em uma edificação há uma composição de elementos estruturais, com técnicas construtivas que estão a longo tempo em uso. Visando otimizar o projeto e a execução, além de diminuir custos, as novas tecnologias e técnicas construtivas se fazem cada vez mais presentes na construção civil.

2.1 CONCRETO

Há cerca de 4.500 anos já haviam vestígios da origem do cimento. Segundo Arnoldo Forti Battagin, da Associação Brasileira de Cimento Portland, após a queima de uma mistura de argila e pedras calcárias, notou-se que, ao secar, a mesma se tornava extremamente dura. Battagin menciona, ainda, que o nome Portland vem pela semelhança da cor da mistura com as rochas da Ilha de Portland. (ABCP, 2018).

Houveram inúmeras tentativas para a instalação de fábricas para produção de cimento no Brasil, porém sem sucesso devido a algumas circunstâncias, como por exemplo a pequena escala de produção, a distância entre fábricas e consumidores, e a falta de qualidade em alguns casos. Em 1926, quando finalmente obteve sucesso, o consumo de cimento no Brasil, que dependia da importação do produto, passou a ser inteiramente de produção nacional. (ABCP, 2018).

Obtido pelo cozimento de calcário e argila, o clínquer é a principal matéria-prima do cimento. Constituído de silicatos e aluminatos de calcário, segundo Petrucci (1998), ao serem misturados com água, produzem o endurecimento, trazendo elevada resistência mecânica.

Por meio da mistura de cimento, agregados miúdo e graúdo e água é obtido o concreto. Entre suas principais propriedades mecânicas, determinadas a partir de ensaios para controle de qualidade e especificações, destacam-se a resistência à compressão, módulo de elasticidade e a baixa resistência à tração.

Para Petrucci (1998), deve-se considerar a divisão do agregado em miúdo e graúdo e a relação entre a água e os materiais secos, usualmente fator água/cimento, para atingir um concreto de alta qualidade.

Ainda fresco, o concreto apresenta boa trabalhabilidade, consistência e homogeneidade. A quantidade de água adicionada ao concreto e a granulometria dos agregados

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determinam a sua consistência e a sua trabalhabilidade. O concreto é considerado trabalhável quando é fácil de lançar e adensar, e a capacidade de deformação do mesmo é considerada consistência. Quanto mais consistente, menos o concreto fresco se deforma. (PETRUCCI, 1998).

Quanto há elevada taxa de armadura, se faz necessário o uso de um concreto com maior trabalhabilidade, menos consistente, a fim de garantir que a peça toda seja amplamente concretada. Porém, é demasiado importante saber que não se deve somente acrescentar água ao concreto sem ter convicção de que o fator água/cimento interfere na resistência do concreto, intervindo também na durabilidade da estrutura, como afirma Petrucci (1998).

Podem ser adicionados outros produtos, chamados aditivos, a fim de melhorar certas propriedades do concreto, como trabalhabilidade, aumento da resistência, e retardamento do tempo de pega do concreto.

O chamado Slump test, evidenciado na Figura 1, pode ser realizado para medir o abatimento do concreto, determinando a sua consistência, conforme dispõe a NBR NM67:1998. Quanto maior o abatimento, mais trabalhável é o concreto.

Figura 1 – Ensaio Slump Test.

Fonte: NBR NM 67, 1998.

Quando o concreto não possuir consistência para trabalhabilidade, de acordo com Petrucci (1998), pode-se considerar o início da pega. Após a pega, o concreto perde água pelos poros, sofrendo retração, que é a diminuição do seu volume. Nesse momento é iniciada a cura do concreto. A evaporação da água presente no concreto pode ocasionar fissuração na sua estrutura, sendo importante impedir tal evaporação, que pode ser feito molhando as fôrmas e as superfícies do concreto.

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2.2 CONCRETO ARMADO

Ao inserir armadura composta por barras de aço ao concreto simples, obtém-se o concreto armado. Tem por finalidade resistir aos esforços solicitantes, através da aderência entre concreto e armadura.

No concreto armado as barras de aço são dispostas na estrutura, conforme projeto, e posteriormente ao início da deformação do concreto começam a resistir aos esforços, com a aderência entre concreto e armadura. Nesse caso, a armadura é considerada armadura passiva. (PINHEIRO, 2007).

Como vantagens para o uso do concreto armado, pode-se mencionar, segundo Pinheiro (2007), a boa resistência à solicitações, baixo custo de materiais e de mão-de-obra, rapidez na execução, resistência contra chamas de fogo, pouca exigência de manutenção, é durável e moldável durante sua execução. Em contrapartida, possui elevado peso próprio, além de baixa resistência à tração, o que pode ocasionar fissuração excessiva provocando a corrosão das armaduras.

O concreto armado é um dos materiais mais utilizados no mundo, tendo aplicação em diversas áreas da construção civil.

2.2.1 Aço

Composto de ferro e baixas quantidades de carbono, entre 0,18% e 0,25% de teor de carbono, o aço é uma liga metálica que apresenta resistência e ductilidade como principais propriedades. (PINHEIRO, 2007).

De acordo com Pinheiro (2007), ao associar aço ao concreto simples, por suas propriedades especificas, resolve-se parte dos problemas presentes no concreto ocasionados pela baixa resistência à tração, melhorando o desempenho do mesmo.

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Figura 2 – Aço Para Concreto Armado.

Fonte: Arcelor Mittal, 2017.

2.3 CONCRETO PROTENDIDO

Há muitos relatos do uso da protensão na antiguidade. Porém o aço utilizado era o aço comum da construção, que não apresentava as propriedades mecânicas necessárias para a protensão. Somente após o entendimento de que seria necessário um aço que resistisse a grandes deformações, foi possível confeccionar peças com o uso da protensão, sem causar grandes danos às obras.

A norma NBR 6118:2014 considera elemento de concreto protendido quando parte da armadura é previamente alongada por equipamentos de protensão a fim de impedir ou limitar a fissuração e deslocamentos da estrutura, proporcionando melhor aproveitamento do aço no estado limite último.

Diferente do concreto armado, que a armadura só sofre as tensões após o início da deformação do concreto, o concreto protendido sofre tensões previamente aplicadas, sendo consideradas armadura ativa ou armadura de protensão. De acordo com a NBR 6118:2014, “armadura ativa (de protensão): constituída por barras, fios isolados ou cordoalhas, destinadas à produção de forças de protensão, isto é, na qual se aplica um pré-alongamento inicial.”

Portanto, em relação as peças de concreto armado, o concreto protendido tem a função de, por meio da aplicação de tensões, minimizar a fissuração do concreto, conforme a NBR 6118:2014.

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2.3.1 Aço Protendido

Para que as tensões aplicadas ao aço fossem transferidas ao concreto, seria indispensável fazer uso de aço de alta resistência. Entretanto, o aço usado no concreto protendido não apresenta índices de escoamento, podendo romper sem apresentar sinais. (CECHINEL, 2016)

Como expõe CECHINEL (2016), ao aplicar força de protensão, o aço de protensão passa por acréscimo de comprimento, denominado alongamento. Possui características que excedem o alongamento, garantindo a aderência do concreto com o aço. Após alongado, o aço tenta voltar a suas propriedades iniciais e comprime o concreto através das ancoragens.

Identificados pela sigla CP, proveniente de concreto protendido, os aços de protensão apresentam na sua nomenclatura o valor da tensão aproximada de ruptura do aço que consiste a cordoalha, cordões ou fio. As siglas RN, de relaxação normal, ou RB, de relaxação baixa, fazem parte da classificação, que referem ao tratamento do aço. O aço de relaxação normal passa por tratamento para aliviar tensões internas, e o aço de baixa relaxação passa por tratamento térmico melhorando características elásticas e reduzindo perdas devido a relaxação do mesmo. (VERÍSSIMO e CESAR JÚNIOR, 1998).

Com diâmetro máximo de doze milímetros, o processo de fabricação dos fios permite grande comprimento, sendo fornecido em rolos. São indicados apenas pelo diâmetro. Diferentemente, as barras são fornecidas com comprimento de dez a doze metros.

Já os conjuntos de dois ou três fios enrolados em forma de hélice são chamados cordões, como mostram a Figura 3 e a Figura 4, e identificados pela quantidade de fios e diâmetro, por exemplo 2x3,00 são dois fios com três milímetros de diâmetro. (CARVALHO, 2012).

Figura 3 – Cordões de Aço Para Protensão.

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Figura 4 – Estrutura de Cordões e Cordoalhas.

Fonte: Catálogo Arcelor Mittal, 2015.

Quando há pelo menos seis fios agrupados, em uma ou mais camadas, em torno de um fio longitudinal, são considerados cordoalha. O fio central apresenta o diâmetro maior que os demais fios, e o diâmetro total do conjunto define o tamanho da cordoalha, identificada na Figura 5. Há, ainda, as cordoalhas engraxadas, como na Figura 6, que recebem uma camada de graxa e são revestidas. (CARVALHO, 2012).

Figura 5 – Cordoalhas de Aço Para Protensão.

Fonte: CableMAX Cabos de Aço e Acessórios, 2010.

Figura 6 – Cordoalhas Engraxadas.

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2.3.2 Tipos de Concreto Protendido

O concreto protendido pode ser classificado de acordo com o seu processo construtivo. A aderência entre o concreto e a armadura protendida o divide em três grupos usuais: protensão com aderência inicial, protensão com aderência posterior e protensão sem aderência.

2.3.2.1 Com Aderência Inicial

De acordo com a NBR 6118:2014, no concreto protendido com aderência inicial, ou pré-tração, apresentado na Figura 7, antes do lançamento do concreto é feito o alongamento da armadura, utilizando apoios nas extremidades do elemento estrutural. Quando a resistência mínima de desforma do concreto for atingida, é rompida a ligação entre apoios e elemento estrutural e o concreto passa a absorver os esforços de compressão. Nesse processo construtivo, a aderência entre concreto e armadura de protensão é responsável pela ancoragem.

Figura 7 – Sistema Pré-tração.

Fonte: CAUDURO, 2002.

2.3.2.2 Com Aderência Posterior

Já no sistema de concreto protendido de pós-tração com aderência posterior, a aderência entre concreto e armadura de protensão se dá quando o concreto já alcançou a resistência necessária para absorver os esforços. Parte do elemento estrutural é usado como apoio, e as cordoalhas situam-se em bainhas metálicas, sofrendo tensão com o auxílio de

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macacos hidráulicos. A aderência entre os cabos é feita inserindo nata de cimento na bainha, como se pode observar na Figura 8.

Figura 8 – Pós-tração Com Aderência Posterior.

Fonte: BASTOS, 2018.

2.3.2.3 Não Aderente

Por último, no sistema de concreto protendido com pós-tração não aderente não é criada aderência entre concreto e armadura. Da mesma maneira que na pós-tração com aderência posterior, parte do elemento estrutural é usado como apoio, é feito alongamento da armadura de protensão, porém sem a inserção da nata de cimento, não havendo aderência entre as cordoalhas e o concreto, como traz a NBR 6118:2014. Observa-se na Figura 9 seguinte.

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Figura 9 – Bainha Com Cordoalha Engraxada.

Fonte: CAUDURO, 2002.

2.3.3 Tipos de Protensão

Os tipos de protensão podem ser divididos em protensão completa, protensão limitada ou protensão parcial, de acordo com os estados limites de utilização referentes à fissuração, como mencionado na NBR 7197:1989. Em grande parte, a escolha do sistema de protensão é definido pelo seu custo, e comumente denotam a protensão com aderência posterior.

2.3.3.1 Protensão Completa

Esse tipo de protensão, também chamado de protensão total, garante mais qualidade a estruturas protendidas executadas em meios agressivos, pois protege as armaduras contra corrosão pelo limite de fissuração respeitado. (VERISSÍMO e CÉSAR JUNIOR, 1998).

2.3.3.2 Protensão Limitada

Quando há pequena probabilidade de fissuração do concreto, permite-se o uso de protensão limitada. Segundo Veríssimo e César Júnior (1998), ao aplicar uma carga sobre a estrutura, é permissível a abertura de fissuras, porém logo fechadas após a passagem da carga. Ou seja, admite-se apenas tensões em serviço.

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2.3.3.3 Protensão Parcial

Podendo haver maior abertura de fissuras, pode ser utilizado esse tipo de protensão. Semelhante à protensão limitada, a protensão parcial permite valores mais elevados de tensões de tração no concreto, formando fissurações maiores, conforme afirma Veríssimo e César Júnior (1998).

2.4 ELEMENTOS ESTRUTURAIS

Estrutura, de acordo com Pinheiro (2007), é a parte da construção que deve resistir as ações e cargas transmitindo-as ao solo. Lajes, vigas, pilares e fundação são os principais elementos estruturais.

As cargas aplicadas nos elementos estruturais são divididas em permanentes e acidentais. As cargas permanentes são constituídas pelo peso dos elementos fixos e instalações permanentes e o peso próprio da estrutura. Em contrapartida, toda carga que pode atuar na estrutura de edificações de acordo com o uso, como móveis, materiais, veículos, pessoas e afins, é considerada carga acidental. (NBR 6120:1980)

As lajes recebem as cargas permanentes e as ações de uso da edificação, transmitindo-as para as vigas e pilares. Podem ser maciças, nervuradas, pré-fabricadas, moldadas no local, lisas ou lajes-cogumelo. Como expõe Pinheiro (2007), a locação das vigas determina o posicionamento das lajes, pois são estremadas pelas mesmas. Para isso, deve ser considerada a dimensão do menor vão da laje.

Como elementos horizontais, as vigas têm função de receber ações das lajes e de outras vigas. São necessárias para fazer a ligação de pilares, para evitar que a carga de uma parede seja diretamente aplicada sobre a laje, ou para dividir uma laje com extensões elevadas. As aberturas de portas e janelas e a indispensabilidade de espaços livres determinam a altura das vigas, que também podem ser embutidas, tendo sua altura igual a espessura da laje. Sua largura pode ser determinada igual à da alvenaria, decorrendo ao melhor acabamento e por fins estéticos. (PINHEIRO, 2007)

Ainda segundo Pinheiro (2007), as chamadas vigas de transição em edifícios recebem as cargas dos pilares superiores e transferem para os pilares inferiores em posição diferente dos superiores, no caso de arranjo diferentes de pilares em pavimentos tipo e

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pavimentos de garagem, áreas sociais como salão de festas e afins. Deve-se mencionar o elevado aumento de custos provocado por elementos de transição.

Atuando na vertical, os pilares são os elementos que, por sua vez, recebem ações das vigas, das lajes e dos pavimentos superiores, conduzindo para a fundação. Ligados por vigas, formam pórticos, capazes de resistir a ações do vento e demais ações atuantes, também colaborando para a estabilidade global. Devem ser locados inicialmente pelos cantos da edificação, em seguida em escadas e elevadores, que são comuns a todos os pavimentos. Posteriormente, nas extremidades e partes internas. (PINHEIRO, 2007)

A NBR 6118:2014 determina que a seção transversal dos pilares não deve apresentar dimensão menor que dezenove centímetros em um dos lados, calculando a outra dimensão a fim de assegurar, em ambas direções, rigidez ao pilar. Pilares com curta distância entre eixos provocarão elevado consumo de materiais e mão-de-obra, além de sobreposição de elementos de fundação, porém extensões muito elevadas entre os eixos dos pilares acarretarão em vigas com sessões inconciliáveis, resultando, também, no aumento do consumo de material, armadura e mão de obra de vigas.

Por fim, de acordo com Pinheiro (2007), a fundação transfere ao solo todos os esforços atuantes na estrutura. Para não prejudicar a edificação, o tipo de fundação deverá ser escolhido e dimensionado de modo que não vá causar recalques diferenciais, que é a modificação do solo quando são aplicadas cargas, podendo ocasionar lesões a estrutura, como o aparecimento de trincas e rachaduras.

Os tipos de fundações podem ser dispostos em duas classes: fundação superficial e fundação profunda, de acordo com Pinheiro (2007). Fundação superficial é aquela em que as ações são conduzidas para base da fundação e sua profundidade é inferior ao dobro dimensão de menor tamanho. Por sua vez, quando as ações são transmitidas pela base e pela superfície lateral, ou por uma das duas, com profundidade mínima de três metros e superior ao dobro da menor dimensão, é considerada fundação profunda.

2.4.1 Lajes

As lajes maciças apresentam a mesma espessura ao longo de toda sua extensão e, por ser moldada no local, se faz necessário o uso de uma estrutura secundária provisória para convir como fôrma, normalmente executada com madeira. Em conjunto, é necessário ainda o

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escoramento de todas as lajes, enquanto ainda não possuir resistência satisfatória para absorver os esforços. (FIGUEIREDO FILHO e CARVALHO, 2012).

Como refere o nome, propõe Figueiredo Filho e Carvalho (2012), que as lajes nervuradas possuem espessura variável por ser constituída por nervuras em suas duas direções e, interligada as nervuras, possui uma capa ou mesa de compressão. Igualmente às lajes maciças, as lajes nervuradas também necessitam de estrutura auxiliar a ser utilizada como fôrma, que podem ser de fibra de vidro e materiais metálicos, e escoramento de todas as lajes. Comparada à laje maciça, a laje nervurada apresenta menores custos, por reduzir a quantidade de aço devido a sua maior altura e por extinguir quantidade relevante de concreto dispensável. De acordo, ainda, com Figueiredo Filho e Carvalho (2012), as lajes pré-moldadas podem ser maciças ou nervuradas, eliminam a necessidade de fôrmas e reduzem a quantidade de escoramento necessário. As lajes pré-fabricadas maciças são compostas por painéis de comprimento de acordo com o vão de menor dimensão da laje e pequena espessura, providos de uma treliça centralizada, com a finalidade promover melhor aderência entre o concreto lançado em obra e a peça, torna-la mais rígida e possibilitando transporte e manuseio da mesma.

Nas lajes pré-fabricadas nervuradas, vigotas pré-moldadas compõem as nervuras, sendo eficazes para suportar as ações da edificação, além do seu peso próprio. As vigotas podem ser de concreto armado, Figura 10, protendido ou treliçadas, Figura 11. Blocos cerâmicos ou de poliestireno expansivo (EPS) devem ser distribuídos entre as peças, com altura compatível a altura prevista para a laje. (FIGUEIREDO FILHO e CARVALHO, 2012).

Figura 10 – Laje Com Vigota de Concreto Armado.

Fonte: NBR 14859, 2002.

Figura 11 – Laje Com Vigota Treliçada.

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Destaca Albuquerque e Pinheiro (2002) que há, ainda, a possibilidade de se utilizar lajes apoiadas sobre os pilares, sem a necessidade de vigas, denominada lajes lisas, ou laje-cogumelo, em que se faz o uso de capitéis, que é o aumento da espessura da laje na região próxima ao pilar em que será apoiada a laje, a fim de minimizar as tensões cisalhantes e evadir a punção da laje próximo ao pilar. Pelo fato de não haver vigas, e consequentemente não necessitar de fôrmas para as vigas, as lajes sem vigas apresentam vantagem expressiva, exigindo apenas fôrmas para pilares e lajes. Mas, pelo fato de não possuir pórticos formados pela junção de pilares e vigas, que auxiliam para enrijecer a estrutura, devem receber atenção particular.

2.4.2 Lajes Protendidas

Para suprir vãos maiores, a protensão é uma opção aplicável, melhorando características como controle de fissuração, deformação e resistência. As lajes protendidas podem ser moldadas no local ou pré-fabricadas.

2.4.2.1 Lajes Protendidas Moldadas no Local

As lajes protendidas moldadas no local podem ser executadas com protensão aderente e protensão não aderente, conforme apresentado no item 2.3.2. Sendo usual para qualquer tipo de laje, esse tipo de protensão é mais adequado a lajes lisas, como traz Carvalho (2012), nas quais não se faz uso de vigas, sendo apoiadas diretamente sobre os pilares. As lajes também podem ser lisas aliviadas, no qual se faz uso de nervuras no centro da laje.

2.4.2.2 Lajes Protendidas Pré-fabricadas

Classificadas em três tipos, as lajes pré-fabricadas podem ser com vigotas protendidas, painel alveolar e laje em duplo tê. (CARVALHO, 2012)

De acordo com Carvalho (2012), lajes com vigotas pré-fabricadas, conforme a Figura 12, são compostas por nervuras de concreto protendido, e preenchidas com isopor ou

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blocos cerâmicos. O vão de escoramento desse tipo de laje é de até dois metros, suportando o peso da capa de concreto que será depositado sobre as vigotas e preenchimentos.

Figura 12 – Laje Com Vigotas Protendidas.

Fonte: NBR 14859, 2002.

Com sua aplicação voltada a obras industriais, lajes compostas por painéis alveolares, apresentados na Figura 13, vencem vãos de até dez metros, como indica Carvalho (2012). Sua fabricação se dá por meio de protensão com aderência inicial, exposto no item 2.3.2.1.

Figura 13 – Laje Alveolar.

Sendo aplicadas para grandes vãos, as lajes em duplo tê são produzidas pelo método de protensão com aderência posterior, item 2.3.2.2, e, por suas características, podem ser consideradas vigas com laje atrelada. (BASTOS, 2018).

(31)

Figura 14 – Peças para Laje Duplo Te.

2.4.3 Vigotas Pré-Moldadas

Como principal elemento das lajes pré-moldadas, as vigotas pré-moldadas atendem a carregamentos e ações aplicadas à estrutura.

Esse tipo de vigota possui armadura longitudinal em sua parte inferior, a fim

de resistir os esforços de tração solicitantes e normalmente são executadas com concreto com resistência característica de 20 MPa. (FIGUEIREDO FILHO e CARVALHO, 2012).

Figura 15 – Vigotas Pré-moldadas.

Fonte: FIGUEIREDO FILHO e CARVALHO, 2012.

Durante a montagem da laje deve-se espaçar as vigotas colocando entre elas elementos de enchimento, blocos cerâmicos ou de poliestireno expandido (EPS). Sua seção em forma de “T” tem por objetivo garantir a perfeita união entre vigotas, enchimento e concreto em obra, garantindo melhor aderência. (FIGUEIREDO FILHO e CARVALHO, 2012).

(32)

2.4.4 Vigotas Pré-fabricadas Protendidas

A Premonta (2018), empresa do ramo localizada em São Paulo, caracteriza as vigotas protendidas da seguinte forma:

São constituídas por concreto estrutural, executadas industrialmente sob rigorosas condições de controle de qualidade, com seção de concreto usualmente formando um “T” invertido, com armadura ativa pré-tensionada totalmente englobada pelo concreto da vigota, também designada em projeto como LP (Laje Protendida).

Tal produto apresenta uma gama de vantagens oriundas de sua tecnologia construtiva, seja do ponto de vista técnico, seja construtivo.

Segundo a Awa Comercial (2018), as lajes protendidas devido ao fato de apresentar diminuição da tensão total da estrutura, pela aderência e tensão das cordoalhas e cabos junto ao concreto, possuem maior resistência e uma necessidade menor de vigas e pilares.

Figura 16 – Laje com Vigotas Pré-fabricadas Protendidas.

Fonte: Protensul, 2010.

Conforme citado anteriormente, esse tipo de laje possibilita a redução da quantidade dos demais elementos estruturais baseado no fato de que, devido sua resistência superior, a mesma alcança vãos maiores, além de poder absorver as cargas de parede sem necessidade da presença de vigas.

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Outro ponto forte deste produto reside no fato de uma considerável redução no escoramento. Segundo a Protensul Pré-Fabricados (2018), o produto por eles fabricado dispensa escoras para vão com até 3 metros de comprimento, e necessita de apenas uma linha de escora para vãos de até 6 metros, instruído na Figura 17 a seguir.

Figura 17 – Escoramento de Vigotas Pré-fabricadas Protendidas.

Fonte: Protensul, 2010.

No que tange à sua montagem, cabe salientar que a mesma não apresenta quaisquer diferenças em relação às vigotas convencionais, tendo seu antagonismo apenas representado na qualidade final do produto, em suas características intrínsecas e em suas vantagens técnicas.

(34)

3 COMPARATIVO DE ESTUDO DE CASO

Para a realização do estudo de caso, elaborou-se, com o auxílio do software Eberick, dois projetos estruturais, tendo por base o mesmo projeto arquitetônico. No primeiro projeto estrutural, fez-se o uso de vigotas pré-moldadas convencionais. E para o segundo projeto estrutural utilizou-se as vigotas pré-fabricadas protendidas.

3.1 PROJETO ARQUITETÔNICO

A arquitetura usada refere-se a uma residência unifamiliar com área total construída

de 368,31m2_{, situada em um terreno de 432,00m}2_{localizada no bairro Pedra Branca, no}

município de Palhoça/SC. A Figura 18 e a Figura 19 apresentam as vistas frontais da edificação, criadas com auxílio do SketchUp, software para criação de modelos em três dimensões. Já a Figura 20 e a Figura 21 demostram as vistas dos fundos da edificação.

Figura 18 – Vista Frontal da Edificação.

(35)

Figura 19 – Vista Frontal da Edificação.

Fonte: Marcelo Cechinel, 2015.

Figura 20 – Vista Fundos da Edificação.

Figura 21 – Vista Fundos da Edificação.

(36)

Composta por dois pavimentos, a residência possui no pavimento térreo uma área

gourmet com 70,53m2_{, uma garagem com 31,62m}2_{e uma sala de jogos com 27,86 m}2_{, além de}

outros cômodos com áreas menores, conforme a Figura 22. No pavimento superior, possui uma

área de estar/jantar/cozinha com 64,89 m2_{, uma suíte máster, dois dormitórios e demais}

cômodos com menores áreas, exibido na Figura 23. Figura 22 – Planta Baixa Térreo.

(37)

Figura 23 – Planta Baixa Superior.

3.2 CRITÉRIOS DE PROJETO

(38)

Tabela 1 – Níveis dos Pavimentos.

Fonte: Elaboração da Autora, 2018.

Referindo-se a uma obra com estrutura em concreto armado, definiu-se a classe de

agressividade ambiental de acordo com a Tabela 2.

Tabela 2 – Classe de Agressividade Ambiental.

3.3 CUSTOS

Para a composição dos custos, realizou-se uma pesquisa de mercado com empresas especializadas em cada material consumido, considerando o preço unitário.

Para o custo do concreto consultou-se a empresa Polimix Concreto, bem como no que se refere ao aço, a empresa Comercial Gerdau. Já para as lajes com vigotas pré-moldadas consultou-se a empresa Lajetrel Industria de Lajes moldadas, a empresa Protensul Pré-fabricados de Concreto para as vigotas pré-fabricadas protendidas e a empresa Cerâmica Tupi Guarani referente aos blocos de enchimento da laje com vigotas protendidas. Por fim, em relação ao custo das formas e escoras, consultou-se a empresa Irmãos Knies Transportes e Cavacos.

A partir dos preços unitários e quantitativos dos materiais, desenvolveram-se as tabelas e gráficos apresentados nos próximos tópicos, que contém os custos de cada sistema construtivo.

Pavimento Altura (cm) Nível (cm)

Teto Reservatório 150 898

Fundo Reservatório 100 748

Teto Superior 324 648

Teto Térreo 324 324

Baldrame 150 0

Todos II moderada pequeno

Pavimento Classe de agressividade

ambiental Agressividade

Risco de deterioração da estrutura

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3.4 LANÇAMENTO ESTRUTURAL COM VIGOTAS PRÉ-MOLDADAS

Com o auxílio do software Eberick, elaborou-se o projeto estrutural considerando as lajes com vigotas pré-moldadas. A Figura 24 apresenta a planta de forma do baldrame, seguida da planta de forma do teto do pavimento térreo, expressa na Figura 25, na Figura 26 a planta de forma do pavimento superior, e por fim as plantas de forma do fundo e do teto do reservatório, conforme Figura 27.

Figura 24 – Planta de Forma do Baldrame.

(40)

Figura 25 – Planta de Forma Teto do Térreo.

(41)

Figura 26 – Planta de Forma Teto do Superior.

Figura 27 – Plantas de Forma Fundo do Reservatório e Teto do Reservatório.

(42)

O software permite ainda a visualização em três dimensões, apresentado na Figura 28.

Figura 28 – Pórtico 3D Projeto Estrutural Com Vigotas Pré-moldadas.

Fornecido pelo referido software, o resumo de materiais proporciona os quantitativos dos materiais a serem moldados in loco, como bem exibe a Tabela 3.

Tabela 3 – Resumo de Materiais / Ref. Eberick.

Vigas Pilares Lajes Escadas Fundações Total

CA50 3969,3 1502,5 50,7 855,7 6378,2 CA60 429,4 309,6 696,8 13,4 1449,2 Total 4398,7 1812,1 696,8 64,1 855,7 7827,4 C-25 14,4 14,4 C-30 32,3 11 24,4 1,1 68,8 Total 32,3 11 24,4 1,1 14,4 83,2 516,9 194,6 12,1 27,0 750,6 Volume concreto (m³) Área de forma (m²) Peso total + 10% (kg)

(43)

3.4.1 Concreto

Em relação ao consumo de concreto, o mesmo encontra-se expresso na Tabela 4, juntamente com seu custo total.

Os valores unitários foram fornecidos pela concreteira Polimix, sendo R$250,00 para concreto classe C25 e R$260,00 para concreto classe C30, conforme Tabela 4.

Tabela 4 – Custo Total do Concreto / Ref. Polimix.

O custo total de concreto, apresentado na Tabela 4, é de R$21.488,00.

3.4.2 Aço

Os valores referentes a quantidades de aço por diâmetro foram baseados no projeto estrutural, apresentados na Tabela 5, onde adotou-se a referência de preço/kg fornecido pela empresa Gerdau.

Segue abaixo o custo total, bem como valores unitários separados por classe, diâmetro, peso total, expostos na referida Tabela 5.

Descrição Quant. (m³) Preço Unitário Preço Total Concreto fck=25 Mpa 14,40 R$ 250,00 R$ 3.600,00

Concreto fck=30 Mpa 68,80 R$ 260,00 R$ 17.888,00

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Tabela 5 – Custo Total do Aço / Ref. Gerdau.

O custo total de aço é R$31.757,51, exposto na Tabela 5.

3.4.3 Laje

Conforme projeto estrutural processado pelo software Eberick, a área total de laje com vigota pré-moldada é de 483,63 m².

No que se refere ao valor da laje com vigota pré-moldada, incluindo a cerâmica de enchimento, fornecido pela empresa Lajetrel é R$21,00 o metro quadrado, apresentado na Tabela 6 juntamente com a quantidade e seu preço total.

Tabela 6 – Custo Total Laje com Vigota Pré-moldada / Ref. Lajetrel.

O custo total obtido das lajes com vigotas pré-moldadas é de R$10.156,23.

CA60 5,0 1.344,60 R$ 5,67 R$ 7.626,87 CA50 6,3 531,30 R$ 5,21 R$ 2.769,58 CA50 8,0 194,30 R$ 5,21 R$ 1.013,05 CA50 10,0 743,70 R$ 5,07 R$ 3.769,41 CA50 12,5 1.255,60 R$ 4,83 R$ 6.062,08 CA50 16,0 1.857,20 R$ 4,83 R$ 8.967,21 CA50 20,0 1.196,00 R$ 4,83 R$ 5.773,90 CA50 25,0 704,70 R$ 4,83 R$ 3.402,29 7.827,40 R$ 31.757,51 Total Diâmetro

(mm) Peso (kg) Preço/kg Preço Total Classe

Descrição Quant. (m²) Preço Unit. Preço Total

Vigota Pré-Moldada + Cerâmica 483,63 R$ 21,00 R$ 10.156,23

10.156,23 R$

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3.4.4 Forma

Através do resumo de materiais do projeto, obteve-se a quantidade de 750,60m² de forma. Como o material é vendido em metro cúbico, considerou-se a espessura de 2,5 centímetros, tendo assim a quantidade de 18,77 m³.

O valor unitário de R$390,00 foi fornecido pela empresa Irmãos Knies. A Tabela 7 apresenta os valores descritos e o preço total.

Tabela 7 – Custo Total Formas / Ref. Irmãos Knies.

O custo total de formas obtido foi de R$7.318,35, apresentado na Tabela 7.

3.4.5 Escoramento

Para se obter a quantidade necessária de escoras para as lajes, considerou-se uma escora a cada 80 centímetros de vigota pré-moldada. Para as vigas, considerou-se uma escora a cada 75 centímetros de viga. A Tabela 8 apresenta os valores obtidos.

O valor unitário de R$4,20 foi fornecido pela empresa Irmãos Knies. Tabela 8 – Custo Total Escoramento / Ref. Irmãos Knies.

O custo total de escoramento para vigas e lajes pré-moldadas é de R$10.705,80.

Descrição Quant. (m³) Preço Unitário Preço Total

Forma 18,77 R$ 390,00 R$ 7.318,35

7.318,35 R$

Total

Descrição Quant. (uni.) Preço Unitário Preço Total Escoras para Lajes 1.933,00 R$ 4,20 R$ 8.118,60 Escoras para Vigas 616,00 R$ 4,20 R$ 2.587,20

(46)

3.5 LANÇAMENTO ESTRUTURAL COM VIGOTAS PROTENDIDAS

Considerando lajes com vigotas pré-fabricadas protendidas, elaborou-se o projeto estrutural utilizando o software Eberick. A planta de forma do baldrame está representada na Figura 29, a Figura 30 apresenta a planta de forma do teto do pavimento térreo, seguida da planta de forma do pavimento superior, expressa na Figura 31 e na Figura 32 as plantas de forma do fundo e do teto do reservatório.

Figura 29 – Planta de Forma do Baldrame.

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Figura 30 – Planta de Forma Teto do Térreo.

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Figura 31 – Planta de Forma Teto do Superior.

Figura 32 – Plantas de Forma Fundo do Reservatório e Teto do Reservatório

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O projeto pode ainda ser visualizado em três dimensões, através da Figura 33. Figura 33 – Pórtico 3D Projeto Estrutural Com Vigotas Protendidas.

Ao final, tem-se o resumo de materiais, onde apresenta-se os quantitativos dos materiais a serem moldados in loco, como expõe a Tabela 9.

Tabela 9 – Resumo de Materiais / Ref. Eberick.

Vigas Pilares Lajes Escadas Fundações Total

CA50 2594,7 1195,3 50,7 678,4 4519,1 CA60 312,8 315,8 533,1 13,4 1175,1 Total 2907,5 1511,1 533,1 64,1 678,4 5694,2 C-25 12,2 12,2 C-30 23,9 11 19,7 1,1 55,7 Total 23,9 11 19,7 1,1 12,2 67,9 400,8 194,6 12,1 24,2 631,7 Volume concreto (m³) Área de forma (m²) Peso total + 10% (kg)

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3.5.1 Concreto

Conforme a Tabela 10, o consumo de concreto, de acordo com o relatório de materiais, apresenta-se juntamente com seu custo total.

Como parâmetro de custo do concreto, adotou-se o mesmo empregado n estrutura sem vigotas protendidas, fornecido pela concreteira Polimix, a saber: R$250,00 para classe C25 e R$260,00 para classe C30, expressos na Tabela 10.

Tabela 10 – Custo Total do Concreto / Ref. Polimix.

O custo total de concreto é de R$17.532,00.

3.5.2 Aço

De acordo com o projeto estrutural, obtiveram-se os valores referentes a quantidades de aço por classe e diâmetro, expressos na Tabela 11. O preço por quilograma adotado segue o mesmo referenciado na solução com vigotas convencionais, expressos na Tabela 11.

Descrição Quant. (m³) Preço Unitário Preço Total Concreto fck=25 Mpa 12,20 R$ 250,00 R$ 3.050,00

Concreto fck=30 Mpa 55,70 R$ 260,00 R$ 14.482,00

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Tabela 11 – Custo Total do Aço / Ref. Gerdau.

O custo total de aço para os pilares e vigas é de R$22.287,17.

3.5.3 Laje

A área total de laje com vigota pré-fabricada protendida, com base no projeto estrutural, é de 488,50 m².

Solicitou-se à empresa Protensul o orçamento referente, e a mesma repassou os valores apresentados pela Tabela 12.

Tabela 12 – Custo Total Vigotas Protendidas.

Fonte: Protensul, 2018. CA60 5,0 1.160,00 R$ 5,67 R$ 6.579,78 CA50 6,3 280,70 R$ 5,21 R$ 1.463,24 CA50 8,0 265,60 R$ 5,21 R$ 1.384,79 CA50 10,0 771,00 R$ 5,07 R$ 3.907,78 CA50 12,5 1.096,90 R$ 4,83 R$ 5.295,87 CA50 16,0 1.071,00 R$ 4,83 R$ 5.171,16 CA50 20,0 755,80 R$ 4,83 R$ 3.648,76 CA50 25,0 293,20 R$ 4,83 R$ 1.415,57 5.694,20 R$ 22.287,17 Total Diâmetro

(mm) Peso (kg) Preço/kg Preço Total Classe

Pavimento Quantidade

Baldrame R$ 3.034,91

Teto Térreo R$ 3.994,56

Teto Superior + Reservatório R$ 5.238,15

(52)

Não incluiu-se no orçamento da Protensul os blocos de enchimento, então, com as quantidades retiradas do resumo de materiais do projeto, obteve-se a Tabela 13.

Tabela 13 – Blocos de Enchimento por Pavimento.

Com isso, a Tabela 14 apresenta o custo total das lajes com vigotas pré-fabricadas protendidas, onde o custo unitário de R$0,48 das tavelas foi fornecido pela empresa Tupi Guarani.

Tabela 14 – Custo Total Laje com Vigota Protendida / Ref. Protensul e Tupi Guarani.

O custo total das lajes com vigotas pré-fabricadas protendidas é de R$15.266,66, apresentado na Tabela 14.

3.5.4 Forma

Por meio do resumo de materiais obteve-se a quantidade de 631,70m² de forma. Como o material é vendido em metro cúbico, considerou-se a espessura de 2,5 centímetros, tendo o valor em metro cúbico de 15,79.

Pavimento Quantidade Baldrame 1821 Teto Térreo 2078 Teto Superior 2097 Fundo Reservatório 126 Teto Reservatório 126 Total 6248

Descrição Quant. (m²) Preço Unit. Preço Total

Vigota Pré-Moldada 488,50 - R$ 12.267,62

Tavelas 6.248,00 R$ 0,48 R$ 2.999,04

15.266,66 R$

(53)

O valor unitário R$ 390,00 foi fornecido pela empresa Irmãos Knies, conforme a Tabela 15.

Tabela 15 – Custo Total Formas / Ref. Irmãos Knies.

Apresentado na Tabela 15, o custo total de forma para vogas e pilares é de R$6.159,08.

3.5.5 Escoramento

Considerou-se uma escora a cada 3 metros de vigota pré-fabricada protendida, conforme Figura 17, para obter a quantidade necessária de escoras para as lajes, e uma escora a cada 75 centímetros de viga para as vigas. A Tabela 16 apresenta os valores obtidos.

O valor unitário de R$4,20 foi fornecido pela empresa Irmãos Knies. Tabela 16 – Custo Total Escoramento / Ref. Irmãos Knies.

O custo total para o escoramento de vigas e lajes pré-fabricadas protendidas é de R$3.238,20.

Descrição Quant. (m³) Preço Unitário Preço Total

Forma 15,79 R$ 390,00 R$ 6.159,08

6.159,08 R$

Total

Descrição Quant. (uni.) Preço Unitário Preço Total Escoras para Lajes 315,00 R$ 4,20 R$ 1.323,00 Escoras para Vigas 456,00 R$ 4,20 R$ 1.915,20

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3.6 ANÁLISE DOS RESULTADOS

A partir dos dados obtidos nos itens 3.4 e 3.5, pode-se alcançar às conclusões demonstradas a seguir.

3.6.1 Consumo de Concreto

Com base na análise do Gráfico 1, percebe-se que fazendo o uso de vigotas protendidas o consumo de concreto é menor ao consumo se utilizar vigotas pré-moldadas.

Gráfico 1 – Consumo de Concreto.

A diferença de consumo ao optar-se pelo uso de vigotas pré-fabricadas protendidas é de 15,30m³ de concreto em relação às vigotas pré-moldadas, gerando uma economia de 18,41%, como mostra o Gráfico 2. Esta diferença de volume entre os dois casos se dá pelos tamanhos distintos de vigas e pilares.

Gráfico 2 – Custo do Concreto.

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3.6.2 Consumo de Aço

Igualmente ao volume de concreto, a solução com vigotas pré-fabricadas protendidas apresenta menor consumo de aço em comparação ao uso de vigotas pré-moldadas, como exibe o Gráfico 3.

Gráfico 3 – Consumo de Aço.

Enquanto com o uso de vigotas pré-moldadas o consumo é de 7.827,40 kg, com vigotas protendidas o consumo é de 5.694,20 kg, tendo, assim, uma diferença de 2.133,20 kg.

Portanto, fazendo uso de vigotas protendidas, a economia é de 29,82%, apresentado no Gráfico 4.

Gráfico 4 – Custo do Aço.

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3.6.3 Consumo de Vigotas

Analisando os dados, tem-se que o consumo de laje utilizando vigotas pré-fabricadas protendidas foi maior em relação às lajes pré-moldadas. A diferença de 4,87m², conforme o Gráfico 5, se dá pelo fato de haver menor quantidade de vigas no sistema usando vigotas protendidas.

Gráfico 5 – Consumo da Laje.

Como previamente esperado, o custo das lajes com vigotas protendidas foi 33,47% mais caro em comparação às lajes com vigotas pré-moldadas, como mostra o Gráfico 6.

Gráfico 6 – Custo da Laje.

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3.6.4 Consumo de Formas

Com a análise do Gráfico 7, percebe-se que o tipo de laje que apresenta maior consumo de formas é a laje com vigotas moldadas. Tal fato se dá porque ao usar laje pré-moldada, é necessário maior quantidade de vigas, aumentando assim o consumo de formas.

Gráfico 7 – Consumo da Forma.

Utilizando vigotas pré-fabricadas protendidas o consumo foi de 15,79m³, enquanto utilizando vigotas pré-moldadas o consumo foi de 18,77m³.

A diferença entre o consumo das duas lajes é de 2,97m³, havendo economia 15,84% se utilizar vigotas pré-fabricadas protendidas, conforme o Gráfico 8.

Gráfico 8 – Custo de Forma.

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3.6.5 Consumo de Escoras

Por fim, por apresentar maior necessidade de escoramento, o sistema de vigotas pré-moldadas apresentou consumo de 2.549 unidades, comparando às vigotas pré-fabricadas protendidas que apresentou consumo extremamente menor, resultando em 771 unidades, conforme o Gráfico 9.

Gráfico 9 – Consumo de Escoramento.

Portanto, fazendo uso de vigotas pré-fabricadas protendidas, haverá uma economia de 69,75% comparando ao uso de vigotas pré-moldadas, de acordo com o Gráfico 10.

Gráfico 10 – Custo do Escoramento.

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3.6.6 Custo Percentual

Percebe-se, seguindo a análise dos gráficos, que no sistema construtivo que faz uso de vigotas pré-moldadas, o material que apresentou maior consumo foi o aço (39%), seguido do concreto (26%), escoramento e laje (ambos 13%) e por fim as formas (9%), conforme o Gráfico 11.

Gráfico 11 – Percentual Material Usando Vigota Pré-moldada.

Ao utilizar vigotas pré-fabricadas protendidas, material que apresenta maior consumo, conforme o Gráfico 12, permanece sendo o aço (35%), seguido do concreto (27%), laje (24%), forma (9%) e por fim o escoramento (5%).

Gráfico 12 – Percentual Material Usando Vigota Pré-fabricada Protendida.

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Nota-se a diferença entre os dois sistemas referente a laje, onde, com o uso de vigotas moldadas representa 13% do consumo total, enquanto com o uso de vigotas pré-fabricadas protendidas representa 24%. No escoramento também houve significativa diferença, representa 13% com o uso de vigotas pré-moldadas e 5% com o uso de vigotas pré-fabricadas protendidas.

3.6.7 Custo Total

Após as análises e cálculos dos custos por material, tem-se o custo total de acordo com o tipo de laje escolhido. O Gráfico 13 abaixo apresenta os dados.

Gráfico 13 – Custo Total Por Material.

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E finalmente, o Gráfico 14 apresenta a comparação do custo total de cada sistema construtivo.

Gráfico 14 – Custo Total.

A diferença dos custos é de R$16.942,79. A economia total gerada utilizando vigotas pré-fabricadas protendidas é de 20,81%.

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4 CONCLUSÃO

Conforme apresentado neste estudo, o atual mercado da construção civil oferece uma variedade de produtos, com destaque neste trabalho em especial: as lajes pré-fabricadas e as lajes pré-moldadas protendidas.

Através da análise dos dois modelos propostos foi possível avaliar as vantagens econômicas do emprego das vigotas pré-fabricadas protendidas de concreto em comparação às vigotas pré-moldadas convencionais.

Conforme pode ser visto nos gráficos de custo apresentados, a economia obtida pela escolha do material mais nobre é evidente em todos os critérios analisados, exceto o custo direto da aquisição do produto propriamente dito.

Ao final obteve-se uma economia agregada de aproximadamente 21% no custo final da estrutura.

Porém, fato que merece destaque, é que tal economia só será possível ser alcançada caso o projeto estrutural já contemple essa opção em sua concepção. Maiores vãos e cargas lineares diretamente apoiadas nos panos de laje fizeram com que a quantidade de vigas da referida obra sofressem consideráveis diminuições, o que ocasionou uma economia dos insumos de concreto e aço em todo modelo estrutural, e consequente redução de custo.

Importante frisar que em uma solução estrutural deve-se analisar o todo, e não apenas um ou outro custo de forma isolada. Isso é o que ocorre na maioria dos casos onde o cliente, na maioria das vezes leigo, opta por uma solução com custo isolado mais atrativo deixando de obter uma economia agregada deveras vantajosa.

Desta forma, entende-se que cabe ao profissional de engenharia responsável pelo cálculo estrutural orientar seu cliente para que o mesmo possa visualizar o todo, permitindo que novas tecnologias, que vem de encontro com uma engenharia superior, possam realmente passar a fazer parte da rotina das construções brasileiras, no que tange aos cálculos estruturais.

4.1 RECOMENDAÇÕES PARA TRABALHOS FUTUROS

Para o estudo não levou-se em consideração a mão-de-obra para a execução, porém pode ser um fator que colabore com a diferença entre os custos.

Para a execução das lajes, tanto com vigotas protendidas quanto com vigotas pré-moldadas, o valor seria praticamente o mesmo por ser fornecido por metro quadrado. A

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diferença seria obtida para a execução das formas e armaduras, pois há significativa redução de vigas no sistema que utiliza vigotas pré-fabricadas protendidas.

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REFERÊNCIAS

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<http://www.abcp.org.br/cms/basico-sobre-cimento/historia/uma-breve-historia-do-cimento-portland/>. Acesso em: 10 mi. 2018.

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<http://awacomercial.com.br/blog/lajes-protendidas-ou-convencionais-diferencas-vantagens/>. Acesso em: 05 jun. 2018.

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<http://www.cabosdeacocablemax.com.br/cordoalhas.html#prot_7>. Acesso em: 28 mai. 2018.

CARVALHO, Roberto Chust. Estruturas em concreto protendido: pré-tração, pós-tração, cálculo e detalhamento. São Carlos: Pini, 2012.

CAUDURO E. L., Manual para a boa execução de estruturas protendidas usando cordoalhas de aço engraxadas e plastificadas. São Paulo, 2002.

CECHINEL, Marcelo. Apostila de Concreto Protendido. Palhoça: UNISUL, 2016.

FIGUEIREDO FILHO, Jasson R.; CARVALHO, Roberto Chust. Introdução ao estudo dos