APLICABILIDADE DE ESTRUTURAS EM AÇO EM EDIFÍCIO
Propaganda
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: [email protected] (2) Professor Assistente Doutor, Universidade Estadual Paulista (UNESP), Campus de Presidente Prudente, e-mail: [email protected] 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 construtores e corretores) e dos moradores. (arquitetos, engenheiros, 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); 4ª Etapa: Lançamento e análise da estrutura em aço. 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. Figura 1 – Os edifícios e sua localização em Presidente Prudente. 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 2 – Edifício Casemiro Bôscoli e principais pontos do seu entorno. 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. DORM. 2.60 DORM. DORM. SALA SALA 1.75 1.75 0.77 0.95 0.80 0.70 0.80 3.20 1.00 COPA W.C. W.C. 2.85 30 0.85 0.80 0.88 COZINHA A.S. 1.60 0.80 0.85 1.10 1.40 0.55 2.70 2.75 W.C. W.C. W.C. W.C. DORM. 2.85 1.80 0.70 3.30 ELEV. 1.18 0.90 1. DORM. 0.42 COZINHA 1.10 2.55 3.05 ELEV. 1.18 1.10 3.45 1.10 1.43 37 1. 0.55 0.46 ESCADARIA 2.00 0.65 COPA COPA 1.00 3.20 0.80 0.95 0.70 0.80 0.80 1.75 1.75 2.60 SALA DORM. 2.50 0.75 2.60 DORM. 3.20 3.20 SALA DORM. 2.55 0.42 3.05 A.S. A.S. 0.85 0.80 1.50 2.55 0.65 COZINHA A.S. 2.55 1.10 DORM. 0.55 COZINHA 0.85 1.60 1.10 2.70 1.40 W.C. DORM. 0.70 COPA 1.80 W.C. Após os levantamentos in loco foi elaborada digitalmente a planta do pavimento-tipo. Figura 4 – Planta do pavimento-tipo – Residencial Casemiro Bôscoli. N 3.20 DORM. SACADA 3.20 RESULTADOS – PLANTA BAIXA 2.60 0.75 2.60 SACADA SACADA 2.60 SACADA DORM. V1 RESULTADOS – ESTRUTURA EM CONCRETO ARMADO V26 V32 V39 V46 V52 V58 V3 V2 V42 V4 Localização dos pilares e das vigas do edifício Residencial Casemiro Bôscoli, em concreto armado. V6 V30 V24 V5 V48 V37 V54 V8 V7 V9 V60 V35 V28 V10 V50 V56 V11 V34 V45 V43 V40 V12 V27 V33 V55 V49 V16 V15 V13 V14 V17 V23 V29 V53 V36 V47 V18 V19 V41 V21 V20 Figura 5 – Localização dos pilares e vigas – Residencial Casemiro Bôscoli. V25 V31 V59 V38 V44 V22 V51 V57 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. P1 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). P2 P6 P3 P7 P10 P4 P5 P8 P9 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 P18 P19 P20 P24 P25 P21 P26 P22 P23 P27 P28 P29 P30 P31 P32 P33 P34 P35 P38 Figura 6 – Localização dos pilares em aço – Residencial Casemiro Bôscoli. P42 P36 P39 P43 P40 P44 P45 P37 P41 P46 RESULTADOS – PRÉ-DIMENSIONAMENTO ESTRUTURA EM AÇO DA 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; Q cobertura = 400 kgf/m². P20 P21 P22 A20 A21 A22 A25 A26 A27 P24 P25 P26 A obtenção do perfil estrutural deu-se pela utilização da seguinte fórmula empírica. P27 P29 A24 A29 P31 A31 A34 P33 A33 A35 P35 P34 P38 P42 P39 A38 A39 A42 A43 A44 P43 P44 Figura 7 – Área de influência para prédimensionamento dos pilares. onde: A = área necessária para a seção do pilar de aço em cm²; P = carga atuante no pilar em kgf. Assim, por meio de consultas as tabelas comerciais de perfil “I” soldado CVS, tivemos. Tabela 1 – Perfil “I” soldado CVS dos pilares em aço – Residencial Casemiro Bôscoli. 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 - - 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. 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 aparente. V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8 V9 V10 V11 V12 V13 V14 V15 V16 V17 V18 V19 V20 V21 V22 V23 V24 Perfil “I” soldado VS (cm) 30 x 12 20 x 12 20 x 12 30 x 12 30 x 12 20 x 12 20 x 12 20 x 12 20 x 12 20 x 12 25 x 12 20 x 12 20 x 12 20 x 12 20 x 12 20 x 12 20 x 12 30 x 12 30 x 12 20 x 12 20 x 12 30 x 12 20 x 12 20 x 12 Viga V25 V26 V27 V28 V29 V30 V31 V32 V33 V34 V35 V36 V37 V38 V39 V40 V41 V42 V43 V44 V45 V46 V47 V48 Perfil “I” soldado VS (cm) 20 x 12 20 x 12 20 x 12 20 x 12 25 x 12 20 x 12 20 x 12 20 x 12 20 x 12 25 x 12 30 x 12 30 x 12 25 x 12 20 x 12 25 x 12 20 x 12 20 x 12 20 x 12 20 x 12 20 x 12 20 x 12 20 x 12 20 x 12 20 x 12 V1 V40 V33 V46 V26 V2 V3 V36 V4 V5 V31 V42 V6 V24 V48 V8 V7 V10 V9 V28 V44 V11 V34 V29 V37 V39 V12 V13 V43 V27 V17 V23 V47 V41 V30 V18 V19 V20 V25 Figura 8 – Localização das vigas em aço – Residencial Casemiro Bôscoli. V14 V16 V15 V35 V32 V21 V38 V22 V45 V1 V26 V32 V1 V39 V46 V52 V2 V3 V36 V4 V42 V4 V46 V26 V3 V2 V40 V33 V58 V5 V5 V48 V37 V31 V6 V30 V24 V54 V60 V42 V6 V24 V8 V7 V9 V35 V28 V28 V10 V50 V10 V9 V8 V7 V48 V44 V11 V56 V11 V34 V34 V29 V45 V43 V40 V12 V27 V33 V49 V13 V16 V43 V27 V29 V53 V59 V17 V23 V47 V41 V30 V36 V47 V18 V18 V19 V41 V25 V31 V38 V19 V20 V21 V20 V44 V51 V22 Estrutura em concreto armado – Residencial Casemiro Bôscoli. V57 V14 V16 V15 V14 V17 V23 V39 V12 V55 V15 V13 V37 V25 V35 V32 V21 V38 V22 Estrutura em aço – Residencial Casemiro Bôscoli. V45 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 adotandose 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 UN • e-mail: [email protected] • e-mail: [email protected]
