Análise Crítica de Sistemas Estruturais Utilizando

UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
CENTRO DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ESTRUTURAL E CONSTRUÇÃO CIVIL
LUCAS FAÇANHA DE OLIVEIRA
ANÁLISE CRÍTICA DE SISTEMAS ESTRUTURAIS UTILIZANDO SOLUÇÕES EM
CONCRETO PRÉ-MOLDADO
FORTALEZA
2011
ii
LUCAS FAÇANHA DE OLIVEIRA
ANÁLISE CRÍTICA DE SISTEMAS ESTRUTURAIS UTILIZANDO SOLUÇÕES EM
CONCRETO PRÉ-MOLDADO
Monografia submetida a Coordenação do
Curso de Engenharia Civil da Universidade
Federal do Ceará, como requisito parcial para
obtenção do grau de Engenheiro Civil, em
Dezembro de 2011.
Orientador: Prof. Dr. Augusto Teixeira de
Albuquerque
FORTALEZA
2011
iii
LUCAS FAÇANHA DE OLIVEIRA
ANÁLISE CRÍTICA DE SISTEMAS ESTRUTURAIS UTILIZANDO SOLUÇÕES EM
CONCRETO PRÉ-MOLDADO
Monografia submetida à Coordenação do Curso de Engenharia Civil da Universidade Federal
do Ceará, como requisito parcial para obtenção do grau de Engenheiro Civil.
Aprovada em __/__/____
BANCA EXAMINADORA
_________________________________________________________
Prof. D.Sc. Augusto Teixeira de Albuquerque (Orientador)
Universidade Federal do Ceará – UFC
_________________________________________________________
Prof. D.Sc. Joaquim Eduardo Mota
Universidade Federal do Ceará – UFC
_________________________________________________________
Prof.ª D.Sc. Magnólia Maria Campelo Mota
Universidade Federal do Ceará – UFC
iv
À meus pais Eudeni e José Mário e à meus irmãos
Keivy e Mário que investiram suas vidas em mim,
minha eterna fonte de motivação, amor e
companheirismo.
v
“What we do in life echoes in eternity”
Máximus Décimus Meridius,
personagem do filme Gladiator
vi
AGRADECIMENTOS
Agradeço em primeiro lugar a Deus, este que sempre está ao nosso lado, mesmo
quando nosso pecado insiste na vã tentativa de nos afastar Dele,Aquele que nos leva em seus
braços e nos faz repousar em seu amor supremo e completo que nos envolve e protege.
Agradeço especialmente a minha avó Elizabeth grande referencial de caráter e a
meus pais Eudeni Moreira e José Mário por me gerarem e por se fazerem tão solícitos e
presentes quando as dificuldades se aproximavam, por cada sacrifício que cada um deles
fizeram para que hoje eu pudesse concluir este trabalho. Agradeço minha mãe em especial,
pela paciência e dedicação constante. Pelo amor que derrama na minha vida todos os dias e
pelo cuidado que toma para comigo. Posso dizer que devo muito do que sou a ela, minha
eterna fonte de sabedoria e dignidade.
Agradeço especialmente a meus irmãos que estiveram sempre a me apoiar sem
medir esforços, por cada conselho e conversa que me guiava em direção à vitória: Keivy-Lane
e Mário Júnior e a minha família: Jeanne Mota, Tonny, James, Amadeu Monteiro, Eurenir,
Euzenir, Eurides, Imaculada, Lucivaldo, Fram, Hildney, Romeu por tudo que foi feito para
que eu me aprimorasse humanamente e tecnicamente, por cada conversa de apoio que me
motivava a cumprir minhas metas e conquistar meus objetivos.
Agradeço por fim, a uma segunda família que aprendi a amar e compartilhar
minhas dores e meus sofrimentos, pessoas que me acompanharam e me motivaram desde
quando nos conhecemos, ou seja, desde meu ingresso na faculdade, são eles: Julien Souto,
Felipe Alisson, Vicente Castro, Luiza Kilvia, Luiz Gonzaga, Maria Viviane, Dênis Beviláqua,
Priscilla Paiva, Aline, Anderson, e muitos outros que também estiveram ao meu lado.
À todos, resta este sentimento de amor e carinho e a sensação de dever cumprido
para comigo, vocês todos são a base da minha vida e do meu “ser” humano.
vii
RESUMO
Com o advento da tecnologia, novas técnicas construtivas vão sendo elaboradas e
através destas torna-se possível aumentar a qualidade técnica e construtiva de obras de
engenharia. Entre uma das tecnologias emergentes neste século destaca-se o sistema estrutural
utilizando pré-moldado de concreto, que trata-se de uma verdadeira revolução industrial para
a construção civil, pois este sistema associa a racionalização de materiais e também a
produção de obras nos moldes da industrialização. Vale ressaltar, entretanto que diversos
sistemas encontram-se na fase de desenvolvimento e muitos deles apesar de ser tecnicamente
viável findam em não se popularizar devido a fatores diversos. Em 1993 uma equipe da
universidade Lehigh desenvolveu uma metodologia de estudo acerca dos critérios de
desempenho dos sistemas em pré-moldados, este trabalho visa aplicar estes critérios para
sistemas novos que foram lançados a partir do ano de 2000.Para isto foram coletados dados de
alguns sistemas lançados no mundo para avaliá-los. Ao todo foram coletados 9 sistemas que
foram desenvolvidos em países como EUA, Inglaterra, Holanda, Japão, entre outros.
Palavras chave: Concreto pré-moldado, sistemas estruturais, critérios, análise.
viii
LISTA DE FIGURAS
Figura 2.1 - Conectores de cisalhamento.................................................................................. 13
Figura 3.1- Seção da viga no meio do vão ............................................................................... 14
Figura 3.2 - Corte na extremidade da viga ............................................................................... 15
Figura 3.3 - Perspectiva da viga pré-moldada .......................................................................... 15
Figura 3.4 - Detalhe das placas do pilar ................................................................................... 16
Figura 3.5 - Detalhe do pilar ..................................................................................................... 16
Figura 3.6 - Detalhe inferior da ligação .................................................................................... 17
Figura 3.7 - Detalhe superior da ligação .................................................................................. 17
Figura 3.8 - Detalhe do shimpack ............................................................................................. 18
Figura 3.9 - Passagem de barras através da viga interligando as placas alveolares ................. 18
Figura 3.10 - Disposição final do sistema pré-concretagem .................................................... 19
Figura 3.11 - Perspectiva da montagem das vigas, da concretagem dos pockets e da montagem
da laje........................................................................................................................................ 19
Figura 3.12 - Barras de armadura passiva para a concretagem da capa ................................... 20
Figura 3.13 - Sistema Slimfloor ................................................................................................ 22
Figura 3.14 - Esquema da passagem de armaduras passivas complementares ........................ 22
Figura 3.15 - Viga metálica do sistema Delta Beam ................................................................ 24
Figura 3.16 - Ligações entre placa - viga - placa...................................................................... 25
Figura 3.17 - Viga lateral do sistema Delta Beam .................................................................... 25
Figura 3.18 - Detalhe ligação pilar - viga metálica .................................................................. 26
Figura 3.19 - Apoio da viga durante a montagem para o caso de pilar contínuo ..................... 27
Figura 3.20 - Seção da viga e do pilar considerando a continuidade da viga ........................... 27
Figura 3.21 - Detalhe solução estrutural para furos no pavimento ........................................... 28
Figura 3.22 - Vigamentos metálicos do sistema Grünbauer .................................................... 30
Figura 3.23 - Perspectiva sistema Grünbauer .......................................................................... 30
Figura 3.24 - Detalhe da ligação do sistema Grünbauer .......................................................... 31
Figura 3.25 - Sistema para içamento das vigas metálicas ........................................................ 31
Figura 3.26 - Esquema de produção da viga D-Beam® ........................................................... 33
Figura 3.27 - Seção montada e grouteada do sistema Girder-slab® ........................................ 33
Figura 3.28 - Layout da montagem de peças do sistema GirderSlab ....................................... 34
Figura 3.29 - Lançamento de groute no sistema ....................................................................... 35
Figura 3.30 - Detalhe da ligação entre as vigas e o pilar metálico ........................................... 35
Figura 3.31 - Vista superior da viga ......................................................................................... 37
Figura 3.32 - Seção da viga utilizada no sistema ..................................................................... 38
Figura 3.33 – Pilar do sistemaShallow Flat Soffit .................................................................... 39
Figura 3.34 - Sistema de apoio durante o assentamento das lajes completo ............................ 39
Figura 3.35 - Esquema das barras de aço parafusadas por sob a viga ...................................... 40
Figura 3.36 - Instalações das bordas temporárias através de seu parafusamento ..................... 40
Figura 3.37 - Representação Gráfica do sistema Splice Sleeve ................................................ 42
Figura 3.38–Seção da peça cotada de acordo com as medidas utilizadas na tabela supracitada
.................................................................................................................................................. 43
Figura 3.39 - detalhes construtivos da ligação viga-viga ......................................................... 45
Figura 3.40 - Esquema das armaduras do pilar em T, para o tipo 1 ......................................... 46
Figura 3.41 - Esquema das armaduras do pilar em T, para o tipo 2 ......................................... 46
Figura 3.42 - Conjunto de vigas e pilar em formato T, para o tipo 1 ....................................... 47
Figura 3.43 - Conjunto de vigas e pilar em formato T, para o tipo 2 ....................................... 47
Figura 3.44 - Sistemas de pré-moldado concretados separadamente, tipo 1 ............................ 48
Figura 3.45- Sistemas de pré-moldado concretados separadamente tipo 2 .............................. 48
ix
Figura 3.46- Sistemas de pré-moldado concretados separadamente tipo 3 .............................. 49
Figura 3.47- Sistemas de pré-moldado concretados separadamente tipo 4 .............................. 49
Figura 3.48 - Esquema de montagem dos quatro tipos de ligações .......................................... 50
Figura 3.49 - Pavimento do sistema ......................................................................................... 51
Figura 3.50 - Passagem de dutos sob o pavimento ................................................................... 52
Figura 3.51 - Seção tipo laje pré-moldado Plate Flooring ....................................................... 53
Figura 3.52 - Pavimento tipo utilizando estrutura de concreto................................................. 54
Figura 3.53 - Pavimento tipo utilizando estrutura metálica...................................................... 54
x
LISTA DE TABELAS
Tabela 2.1 - Classificação de peças de concreto pré-moldado quanto ao peso .......................... 6
Tabela 3.1 - Resistência do groute de acordo com sua temperatura de cura ............................ 44
Tabela 5.1 - Vãos vencidos e espessuras dos pilares metálicos ............................................... 68
Tabela 5.2 - Considerações acerca do número de peças e elementos dos diversos sistemas ... 75
Tabela 5.3 - Classificação dos sistemas de acordo com o número de peças ............................ 75
Tabela 5.4 - Desempenho dos sistemas no critério método de construção .............................. 76
Tabela 5.5 - Classificação dos sistemas de acordo com o método de construção .................... 76
Tabela 5.6 - Sistemas de serviço dos diversos sistemas estruturais ......................................... 77
Tabela 5.7 - Tabela comparativa entre os vãos dos pavimentos .............................................. 78
xi
LISTA DE QUADROS
Quadro 2.1 - Tipos de concreto pré-moldado ............................................................................. 5
Quadro 3.1 - Resumo das peças do sistema Midwest Office System ........................................ 21
Quadro 3.2 - Resumo das peças do sistema SlimFloor ............................................................ 23
Quadro 3.3 - Resumo das peças do sistema Delta Beam.......................................................... 29
Quadro 3.4–Resumo das peças do sistema Grünbauer ............................................................. 32
Quadro 3.5 - Resumo das peças do sistema Girderslab ........................................................... 36
Quadro 3.6 - Resumo das peças do sistema Shallow Flat Soffit .............................................. 42
Quadro 3.7 - Características físicas da peça metálica .............................................................. 43
Quadro 3.8 - Resumo das peças do sistema Splice Sleeve........................................................ 51
Quadro 3.9 - Resumo das peças do sistema Supranos Decks™ ............................................... 53
Quadro 3.10 - Resumo do sistema Prestressed Plate flooring ................................................. 55
xii
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS .............................................................................................................viii
LISTA DE TABELAS ............................................................................................................... x
LISTA DE QUADROS ............................................................................................................. xi
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................. 1
1.1 Justificativa .................................................................................................................. 2
1.2 Objetivos ...................................................................................................................... 3
1.3 Metodologia ................................................................................................................. 3
1.4 Estrutura do trabalho .................................................................................................... 4
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ...................................................................................... 5
2.1 Concreto Pré-moldado ................................................................................................. 5
2.2 Construções em aço ................................................................................................... 10
2.3 Construções mistas .................................................................................................... 11
3 SISTEMAS DE CONCRETO PRÉ-MOLDADO............................................................. 14
3.1 Midwest Office System ............................................................................................. 14
3.2 SlimFloor® ................................................................................................................ 21
3.3 Delta Beam ................................................................................................................ 24
3.4 Sistema Grünbauer .................................................................................................... 29
3.5 Sistema Girder-slab®................................................................................................. 32
3.6 Sistema Shallow Flat Soffit ........................................................................................ 37
3.7 Sistema Splice Sleeve® .............................................................................................. 42
3.8 Supranos Decks™ ...................................................................................................... 51
3.9 Sistema Prestressed Plate Flooring .......................................................................... 53
4 CRITÉRIOS ...................................................................................................................... 56
4.1 Estrutural .................................................................................................................... 56
4.2 Serviço ....................................................................................................................... 58
4.3 Arquitetônico ............................................................................................................. 60
5 ANÁLISE DOS SISTEMAS ............................................................................................ 62
5.1 Análise Midwest Office System .................................................................................. 62
5.2 Análise do sistema Slim Floor® ................................................................................ 63
5.3 Análise do sistema Delta Beam ................................................................................. 64
5.4 Análise do sistema Grünbauer .................................................................................. 66
5.5 Sistema Girder-slab® ................................................................................................ 68
5.6 Análise do sistema Shallow Flat Soffit ...................................................................... 69
5.7 Análise do sistema Splice Sleeve ............................................................................... 70
5.8 Análise do sistema Supranos Decks .......................................................................... 72
5.9 Análise do sistema Plate Flooring............................................................................. 73
5.10
Resumo das considerações ..................................................................................... 74
6 CONCLUSÕES ................................................................................................................. 79
6.1 Sugestões para futuros trabalhos................................................................................ 79
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................................................... 80
1
1
INTRODUÇÃO
O concreto pré-moldado é um método construtivo cujo campo de atuação vem se
expandindo no Brasil e no mundo e trata-se de um método relativamente recente bem como
relacionado diretamente aos processos de industrialização.
A necessidade do homem de aumentar a velocidade e a capacidade de produção
para suprir as necessidades da sociedade, serviu como fator motivacional para uma grande
evolução tecnológica, criando assim diversas indústrias que produzem desde objetos simples
como pequenos alimentos, como os complexos automóveis. Vale ressaltar que os focos dos
processos supracitados, tratam-se da quantidade e da velocidade de produção. O mesmo
raciocínio foi utilizado para a construção civil, que necessita deste ritmo acelerado e possui a
necessidade de suprir grandes quantidades.
O concreto pré-moldado é definido como o “elemento que é executado fora do
local de utilização definitiva na estrutura, com controle de qualidade” (NBR 9062) faz-se
notório que tal definição abrange diversas possibilidades, entretanto podemos utilizar a
definição dada por Brumati (2008) que explica melhor o conceito de pré-moldado:
É aquela em que os elementos estruturais, como pilares, vigas, lajes e outros, são
moldados e adquirem certo grau de resistência, antes do seu posicionamento
definitivo na estrutura.
O elemento pré-fabricado, por sua vez trata-se de um elemento pré-moldado que é
produzido em fábricas ou mesmo próximo ao canteiro de obras, entretanto o elemento préfabricado é confeccionado sobre critérios rigorosos de fabricação e com grande controle
tecnológico de materiais e montagem. Viero (2008) definiu concreto pré-moldado e préfabricado como:
Pré-moldado
Elemento que é executado fora do local definitivo de utilização, produzido em
condições menos rigorosas de controle de qualidade, sem a necessidade de pessoa,
laboratório e instalações congêneres próprias.
Pré-fabricado
Elemento pré-moldado, executado industrialmente, mesmo em instalações
temporárias em canteiros de obra, sob condições rigorosas de controle de qualidade.
Abaixo estão descritas uma série de vantagens que o torna um sistema com grande
viabilidade.
2
A adoção deste sistema estrutural possibilita um ritmo de produção acelerado,
pois se perde pouco ou nenhum tempo com fatores que podem atrasar a produção, entre eles a
montagem das formas para concretagem, a execução das armaduras das lajes, a eliminação da
cura do concreto como gargalo de produção.
Como vantagem do sistema estrutural de pré-moldados, pode-se citar também a
melhoria da qualidade do trabalho na construção civil, isto, pois diminui os efeitos da
“síndrome dos 3D’s”, do inglês: Dirty (sujo), Difficulty (difícil) e Dangerous (perigoso) El
Debs (2000).
Outra vantagem, trata-se da diminuição do desperdício de matérias primas como o
cimento, o agregado graúdo e miúdo, pois devido ao seu processo de produção industrializado
as peças de pré-moldado saem com os traços mais precisos e uniformes. Tal redução de
desperdício não só gera maior lucratividade ao processo como também é ecologicamente mais
correto, visto que as matérias primas supracitadas não são renováveis.
Apesar de todas as vantagens relacionadas ao uso do concreto pré-moldado, podese citar algumas possíveis causas de problemas que se não previstas e planejadas poderão
atrasar o cronograma da obra tornando-se um gargalo de produção.
Para a utilização do sistema estrutural um grande estudo e planejamento deverá
ser feito visando dimensionar as peças estruturais de modo que elas possuam o peso e volume
dentro de uma ordem de grandeza bem similar, pois em caso contrário a balança poderá ser
dimensionada incorretamente gerando custos excessivos devido ao superdimensionamento ou
atrasos na produção devido ao subdimensionamento.
O controle da estocagem das peças deverá seguir critérios rigorosos de controle de
volume para evitar perda excessiva de espaço ou atraso no cronograma da obra, bem como
possíveis danos a peças devido a armazenamento inadequado.
1.1
Justificativa
Este trabalho foi feito para servir como subsídio para descobrir quais as
circunstâncias que tornaram o sistema estrutural pré-moldado elaborado pela universidade de
Nebraska viável tecnicamente e inviável na prática e que medidas deverão ser adotadas de
forma a evitar que outros sistemas possam vir a cometer os mesmos erros.
3
Quais critérios permitem avaliar como se deve otimizar o uso do sistema de prémoldados de forma a torná-lo mais viável para as construtoras e para as fábricas.
Para que o planejamento e o cálculo estrutural possuam o menor número de erros
possíveis, estes necessitam conhecer o tipo de sistema que mais se encaixa com sua obra em
termos de dimensões, logística de armazenamento, design estrutural, transporte, entre outros.
1.2
Objetivos
1.2.1 Objetivo geral
O objetivo deste trabalho trata-se de aplicar critérios acerca dos diversos sistemas
estruturais utilizando o conceito de pré-moldados que são utilizados no mundo, de forma a
aumentar o conhecimento dos engenheiros sobre este novo conceito de construção.
1.2.2 Objetivos específicos
Este trabalho irá utilizar critérios que qualifiquem e classifiquem os diversos
sistemas estruturais e por fim elaborar um banco de dados acerca de sistemas estruturais
concebidos e que utilizam o pré-moldado de concreto catalogado de acordo com suas
vantagens e desvantagens;
1.3
Metodologia
Em 1993 foi publicado um documento cujo objetivo era analisar diversos sistemas
estruturais em pré-moldado emergentes no mundo para caracterizá-los e assim desenvolver
sistemas melhores. Para o desenvolvimento destes critérios, diversas entrevistas e reuniões
com produtores, construtores e desenvolvedores de sistemas estruturais em pré-moldado
foram realizadas, através deste estudo intitulado ATLSS Report Nº 93-07 que é um estudo
que faz parte de um projeto maior que trata-se do: Development of New Floor Framing
System for Gravity Loads. Os estudos foram realizados e foram retirados critérios com o
4
objetivo de analisar a qualidade dos sistemas. Desta forma, planeja-se abrir possibilidades
para a criação de sistemas estruturais mais eficientes, econômicos e de simples execução.
Vale frisar que não será objetivo deste trabalho concluir qual o sistema estrutural é o mais
eficiente em termos gerais, apenas os que se encaixam nos critérios adotados e que se
destacam neste campo, a hierarquia de importância entre os critérios não serão focos deste
estudo.
Os dados referentes a sistemas estruturais utilizados no mundo, foram recolhidos
através de uma intensa pesquisa bibliográfica em periódicos, publicações, empresas, entre
outros. Vale ressaltar ainda que a pesquisa procurou se concentrar em sistemas pré-moldados
desenvolvidos a partir do ano 2000.
1.4
Estrutura do trabalho
O capítulo 1 contém uma breve introdução acerca do assunto com o intuito de
inteirar o leitor acerca do assunto tratado neste trabalho, possui também alguns elementos de
vital importância para a realização do trabalho, tais como a justificativa do tema e os objetivos
do trabalho;
O capítulo 2 possui a revisão bibliográfica, mostrando as vantagens e
desvantagens do sistema de concreto pré-moldado, algumas considerações acerca de sua
rigidez, uma explanação sobre o sistema de produção, por fim algumas considerações sobre
construções mistas e construções em aço;
O capítulo 3 consiste em uma descrição dos diversos sistemas utilizando o
concreto pré-moldado como sistema estrutural, para isso, os sistemas adotados tais como o
“delta-beam”, “Slimfloor”, entre outros, são apresentados e ilustrados;
O capítulo 4 apresenta a explanação acerca dos critérios adotados para classificar
o sistema, alguns desses critérios foram desenvolvidos através de reuniões entre diversos
profissionais da área que procuravam obter ou desenvolver sistemas melhores;
No capítulo 5 será apresentado às classificações dos sistemas de acordo com os
critérios que foram explicados no capítulo anterior;
O capítulo 6 apresentará as conclusões do autor acerca do trabalho desenvolvido,
bem como algumas propostas de trabalho que poderão vir a complementar este trabalho.
5
2
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
A fundamentação teórica versará acerca de concreto pré-moldado e apresentará
algumas explanações sobre logística e algumas considerações acerca da estabilidade das
estruturas de concreto pré-moldado. Versará sobre construções metálicas e por fim explanará
um pouco sobre construções mistas.
2.1
Concreto Pré-moldado
Segundo Serra apud Vasconcelos (2002) a origem do concreto pré-moldado, deuse a partir do surgimento das primeiras peças de concreto armado. Nota-se que algumas peças
produzidas por Joseph Monier como as primeiras vigas armadas ou os primeiros jarros já
foram executadas fora do lugar onde iriam ser utilizadas. No Brasil a primeira obra em prémoldados foi o hipódromo da Gávea no Rio de Janeiro no ano de 1926, segundo Iglesia(2006)
os elementos pré-moldados foram aplicados nas estacas das fundações e nas cercas dos
hipódromos.
Este sistema pode ser classificado de diversas formas, como quanto ao local de
produção, quanto à incorporação de material, quanto a categoria do peso dos elementos,
quanto ao papel desempenhado pela aderência.
Quadro 2.1 - Tipos de concreto pré-moldado
FONTE: Concreto pré-moldado: fundamentos e aplicações (2000), Mounir K. El Debs. pág.: 15
6
Os pré-moldados classificados como pré-fabricado de fábrica tratam-se das peças
confeccionadas em instalações fixas e distantes das obras. Os pré-moldados de canteiro, são
aqueles confeccionados em instalações provisórias próximas a obra que irá receber seus
produtos, estas instalações podem ser mais complexas ou não. As peças classificadas como
seção completa, são aqueles que vão para obras com toda a seção resistente já concretada, ou
seja, estes não dependem de concreto moldado in loco, a peça de estrutura parcial por sua vez
dependerá de concretagem in loco, pois esta sairá de fabrica com sua seção incompleta.
A classificação da categoria quanto ao peso é de fato muito relativa, ficando
difícil então sua classificação, entretanto segundo El Debs(2000) a classificação quanto ao
peso dá-se de acordo com o quadro abaixo:
Tabela 2.1 - Classificação de peças de concreto pré-moldado quanto ao peso
Peças de concreto
Peso até 0,3 kN
Peso variando de 0,3 a 5kN
Peso superior a 5kN
Classificação
Elemento leve
Elemento de peso médio
Elemento pesado
Os pré-moldados que têm uma concepção normal são os que desempenharão
papel independentemente de sua estética. Os pré-moldados com uma concepção arquitetônica
por sua vez, são os utilizados para detalhes estéticos do projeto, podendo exercer função
estrutural ou não.
Apesar de todas as suas vantagens, o concreto pré-moldado possui algumas
características que devem ser estudadas atentamente antes da concepção de seu projeto
estrutural. Um deles trata-se da rigidez de suas ligações, segundo Almeida (2010) teremos a
seguinte consideração para a rigidez da estrutura.
Em geral, as ligações são os itens mais importantes no projeto de
estruturas de concreto pré-moldados e mistas, tanto no que se refere a produção,
como para o comportamento da estrutura montada. Contudo existem dificuldades
durante a fase de execução das ligações, principalmente daquelas que transmitem e
procuram reproduzir um comportamento similar ao de uma estrutura monolítica.
Além disso, também permanecem algumas duvidas sobre este tipo de estrutura, no
que diz respeito: ao seu comportamento em serviço, na determinação dos valores
reais dos parâmetros de projeto e na confirmação das hipóteses e modelos de calculo
adotadas, como por exemplo, a determinação do valor da rigidez ou semi-rigidez.
(ALMEIDA, 2010, Pag. 25)
7
Segundo Almeida (2010), os estudos realizados sobre a rigidez das ligações entre
peças do sistema pré-moldado, somente poderão ser aplicados sobre a condição de
similaridades entre os modelos estruturais, ou seja, o estudo acaba se tornando pontual.
Sabe-se que as considerações de engaste e rigidez entre as ligações será a
responsável pela modelagem das distribuições de carga, segundo Miotto (2002), estas
considerações para o concreto pré-moldado trata-se de um estado de semi-rigidez que pode
gerar falhas na modelagem de cargas na estrutura, como por exemplo, o caso de considerar a
ligação como livre onde esta possui uma certa rigidez.
Segundo Miotto (2002) o conceito de semi-rigidez datam do começo deste século,
entretanto, os primeiros estudos acerca do assunto são atribuídos a Wilson e Moore que
estudavam a rigidez da ligação viga-pilar rebitadas em estruturas metálicas.
Segundo El Debs (2000), a estabilidade global das estruturas é associada à
capacidade resistiva das estruturas a cargas horizontais, como por exemplo, ao vento ou ao
desaprumo e a forma como estas são dissipadas nas fundações em segurança. Para o cálculo
da verificação da estabilidade calcula-se um parâmetro α.
h
Nk
(EI)eq
Onde h é a altura total do prédio, medida do topo da fundação,
soma de todas as cargas atuais já atuantes na estrutura, por fim o item
(2.1)
trata-se da
torna-se a
rigidez a flexão necessária. Para um edifício menor do que 3 pavimentos limite de α é de: 0,2
+0,1n. Para edifícios de quatro pavimentos o α limite será o de 0,6.
El Debs (2000) nos apresenta ainda alguns princípios que devem ser levados em
conta para o dimensionamento ou projeto de estruturas utilizando o pré-moldado. O primeiro
princípio diz respeito as ligações que devem assegurar a rigidez e a estabilidade global da
estrutura, o segundo princípio trata-se de uma recomendação ao projetista, que sugere ao
mesmo que se deva ser levado em conta as tolerâncias de fabricação e montagem. O terceiro
princípio por sua vez, afirma que a análise das ligações se estendem as extremidades dos
elementos que a circundam. Por fim o último princípio afirma que se deve prever as
acomodações das ligações até que esta adquira a sua capacidade.
8
A industrialização na construção trata-se de uma série de métodos e processos que
visam aumentar a produtividade, a qualidade do serviço, diminuir custos, e o tempo de
produção. Para atingir estes objetivos, recorre-se ao planejamento, segregação de atividades,
investimentos e desenvolvimento de novas tecnologias, gestão do tempo e do espaço. Vale
ressaltar ainda que a industrialização da construção pode vir a ter seus problemas, como
explicita Brumati (2008):
A industrialização apresenta caráter repetitivo; bem representado pela pré-moldagem
que reduz os desperdícios e reflete diretamente na produtividade da mão-de-obra.
No entanto, antes de se tornarem muito repetitivas, os procedimentos e os processos
devem ser altamente coerentes, para não se correr o risco de reproduzirem em larga
escala, também os erros. (BRUMATI,2008, pag. 8)
No final da década de 60 surgiu o conceito de industrialização de ciclo fechado,
que se trata da idéia de que uma empresa ou prestadora de serviço terá exclusividade sobre o
processo de produção de um determinado elemento, de forma que diferentes empresas não
possuem similaridade entre seus produtos, ou seja, diferentes empresas não poderão combinar
seus produtos, empobrecendo e limitando a produção e as possibilidades de adaptação as
necessidades demandadas.
A industrialização de ciclo aberto consiste em um processo mais dinâmico e
completo, sua linha de ação consiste na integração de produtos e insumos de forma a permitir
que os mesmos derivem diversas formas entre si formando produtos mais complexos e
satisfazendo as necessidades de clientes de acordo com a situação apontada em projeto. Podese notar facilmente que este sistema é mais evoluído e se adapta bem melhor a situações
adversas.
A ausência da necessidade da montagem das formas diminui o dispêndio das
construtoras com os materiais utilizados para o cimbramento, para a montagem das
armaduras. Devido à ausência desta necessidade, pode-se diminuir a mão-de-obra empregada
e com isto diminuir alguns outros custos como impostos.
A utilização de concretos pré-moldados também possui algumas desvantagens em
sua utilização, o que pode tornar seu uso inviável, entre eles pode-se citar:
A necessidade de um controle rigoroso da produção, isto pois os materiais devem
ser utilizados na proporção certa nas fábricas, visto que a segurança estrutural do edifício
também está no escopo da fábrica de pré-moldados, sua produção deve ser rápida o suficiente
para cumprir a demanda da obra sem virar um gargalo de produção.
9
Faz-se necessário também a utilização de uma mão-de-obra especializada, pois a
montagem das peças deve ser precisa e sem muita margem a erros, visto que a busca para a
correção de um erro executivo para este tipo de sistema estrutural pode vir a atrasá-la.
Para alguns canteiros de obra que possuem pouco espaço para armazenagem de
materiais de construção, o espaço consumido para estocagem das peças pré-moldadas pode vir
a ser um problema de ordem logística.
Outro problema que pode influenciar a escolha deste sistema estrutural trata-se do
uso de maquinaria que em alguns casos deverá ser específica ou de grande porte para erguer
as peças.
Existem ainda fatores que podem vir a ser vantajosos ou mesmo desvantajosos de
acordo com a situação apresentada. Entre eles a necessidade de um alto nível de
planejamento, detalhamento e integração dos projetos estruturais, arquitetônicos, elétricos e
hidro sanitários, afinal, este sistema possui pouca ou nenhuma suscetibilidade a erros de
projetos, o que é explicado pela elevada precisão e pouca flexibilidade para resolução de
problemas sem o devido planejamento. Este “excesso” de planejamento pode ser visto como
uma grande vantagem se o analisarmos de acordo com a lei de Sitter, esta afirma que os
gastos efetuados com a resolução de problemas durante a execução de uma estrutura é cinco
vezes maior do que a resolução do mesmo durante sua fase de planejamento.
Segundo Pederiva Jr (2009), o uso de concreto pré-moldado possui diversas
vantagens que encontram-se citadas abaixo.
A produção em escala industrial, pois este sistema possui como filosofia a
produção em série e como já foi dito anteriormente, este tipo de filosofia diminui gastos e
gera recursos.
O uso de materiais com alto desempenho. Vale ressaltar que o sistema de prémoldados possui demandas próprias em relação ao comportamento dos materiais, este
processo de adaptação dos insumos e técnicas gera o desenvolvimento de novas tecnologias.
Planejamento da produção, uma vez que independentemente da origem da peça de
pré-moldado a sua produção deverá possuir sempre um ciclo de produção e para isso se faz
necessário a prática de um planejamento da obra.
A reutilização de formas também pode ser uma vantagem não apenas econômicos,
como também suas vantagens podem se tornar latentes em relação à preservação do meio
ambiente, pois se sabe que a construção civil é um grande consumidor de madeira.
10
A adaptabilidade deste tipo de sistema a tecnologias mais recentes como as
construções mistas, pro-tensão, leanconstruction.
A velocidade de construção, que é uma das vantagens mais atrativas, pois a
diminuição dos tempos de execução da estrutura acarreta em redução de custos com impostos
ou salários de colaboradores.
2.2
Construções em aço
Segundo Souza (2010), a tecnologia de construir estruturas em aço surgiu antes da
tecnologia das estruturas executadas em concreto armado, entretanto ele ressalta que no Brasil
sua implantação foi tardia e lenta, o que contribuiu para que sua popularização ocorresse de
forma mais suave. Franca (2003) afirma que as estruturas em aço tornaram-se mais populares
desde 1789, época em que ocorreu a tomada da bastilha, segundo ele a ascensão da revolução
industrial revolucionou os processos construtivos de forma a torná-lo apto ao
desenvolvimento tecnológico. Este autor relata ainda que a primeira obra composta por aço
foi feita entre os anos de 1777 e 1779, tal estrutura pesava cerca de 300 toneladas de ferro e
trata-se de uma ponte que passa por sobre o rio Severn.
Franca (2003) relata ainda que o principal motivo para a ausência da popularidade
das estruturas metálicas no Brasil trata-se da falta de hulha que era um dos minerais utilizados
para a fabricação de aço, bem como as motivações culturais com a chegada da empresa
Wayss&Freytag, cujo sistema produtivo baseava-se em concreto armado.
O Brasil por não possuir hulha de boa qualidade, aliado a uma politica exploratória
portuguesa, não conseguiu entrar no rol das nações industrializadas, permanecendo
como nação essencialmente agrícola. (Franca2003 pag.: 3)
As construções em aço possuem uma rápida instalação o que pode vir a diminuir
os prazos da obra, pois não se perde tempo com a cura, ou com a espera que o elemento
adquira a devida rigidez.
Entretanto, vale frisar que apesar das óbvias vantagens contidas na estrutura
metálica, o mesmo possui alguns fatores que devem ser levados em consideração pelo
projetista para a correta escolha do sistema estrutural. Entre estas características cita-se a
11
necessidade de uma manutenção constante preventiva ou preditiva para que se evite a
corrosão da estrutura, necessita de grandes cuidados com a mão-de-obra, pois esta deverá ser
especializada e bem instruída para que se evitem erros construtivos, o projetista estrutural
deverá tomar grandes cuidados com a esbeltez da estrutura, visto que devido a grande
resistência do aço, a estrutura ficará menos espessa podendo provocar deformações,
vibrações, entre outros.
Segundo Martins (2000), um dos defeitos da construção em aço trata-se da
diminuição da resistência do mesmo quando exposto a altas temperaturas, de forma que a
estrutura deverá ser protegida contra as ações das elevadas temperaturas.
Segundo Franca (2003), existem diversos critérios para escolha do sistema
estrutural, entre eles o método construtivo, o tratamento arquitetônico, os sistemas de
instalações prediais, entre outros. Vale ressaltar que essa imensa gama de critérios acaba por
restringir e limitar as opções que o engenheiro projetista possui, a construção em aço é uma
das mais esbeltas necessitando assim além destes critérios supracitados, as considerações de
estado limite de serviço.
A soldagem é um processo onde a ligação entre as peças é conseguida através do
calor que é cedido ao metal, existem diferentes tipos de processo de soldagem, entre eles os
tradicionais: arco elétrico, resistência elétrica, chama e as novas técnicas: feixe de elétrons e
laser.
Sabe-se que a resistência entre as ligações metálicas, soldadas ou rebitadas já é
tema de estudo a um longo tempo, segundo Franca (2003) temos que, em 1917, Wilson e
Moore já iniciaram seus estudos acerca das ligações com rebites, já em 1947, Hetchtman e
Johnston se aprofundaram em pesquisas envolvendo ligações parafusadas, rebitadas e
soldadas. A partir destes estudos começou-se a considerar as ligações como semirrígidas e
alguns outros autores se destacaram entre eles: Jones, Morris e Parker.
2.3
Construções mistas
As estruturas mistas são técnicas que utilizam perfis metálicos envolto em
concreto, para Gilson (2010) as construções mistas passaram a se popularizar a partir da
década de 60, pois a partir desta data foram desenvolvidas tecnologias construtivas que
12
garantiram a melhor combinação do sistema aço-concreto, segundo a definição dada por este
autor, um sistema aço-concreto é feito com um perfil de aço laminado ou soldado ou formado
a frio e esta seção trabalha em conjunto com o concreto. As interações entre os dois tipos de
materiais dá-se de muitas formas, entre elas através de conectores de cisalhamento, morsas,
ressaltos e até mesmo por atrito.
Segundo Nardin (2008) o revestimento de uma estrutura metálica com concreto
confere algumas características especiais à mesma, tais como: o aumento da resistência às
instabilidades locais da seção de aço, diminuição da altura total do conjunto laje-viga,
diminuição no uso de mão-de-obra, proteção contra o fogo e um aumento na rigidez e
capacidade resistente do elemento.
Segundo Gilson (2010) a contribuição resistente da fração metálica das estruturas
mistas podem chegar até 90% da carga total, onde no concreto armado a fração metálica
normalmente não chega a 40% da resistência. Entre as vantagens do sistema em construção
mista, teremos a redução do prazo e do peso da obra pelo óbvio motivo que as seções de aço
não precisam ser tão esbeltas, visto que suas resistências à tração e compressão são bem
parecidas e possuem altos valores, teremos uma redução no consumo de aço, bem como uma
maior resistência contra altas temperaturas e patologias no aço e por fim um aumento na
rigidez da estrutura.
Os conectores de cisalhamento surgiram com o intuito de viabilizar a utilização de
estruturas mistas e consistem em peças metálicas que aumentam a adesão do aço ao concreto,
visto que a força de tração que ocorre na sua interface é uma força que geralmente não é
levada em conta devido a sua ductilidade e não confiabilidade, isto segundo Gilson (2010).
Estes sistemas existem em diversas formas, segue abaixo ilustrados alguns tipos usuais de
conectores.
13
Figura 2.1 - Conectores de cisalhamento
FONTE: Alva &Malite (2005) pag.: 02
Segundo Catai (2005), a estrutura mista destaca-se devido a sua economia de aço
quando comparado a estruturas metálicas e peso próprio menor do que a mesma estrutura
produzida com concreto armado ou protendido.
Alva &Malite (2005) ressaltam que um dos princípios da utilização das estruturas
mistas trata-se de obter uma sinergia da resistência do concreto e sua capacidade resistiva a
ações laterais e o menor peso do aço bem como a maior capacidade de vencer vãos maiores
quando utilizado em estrutura do tipo pórtico.
14
3
SISTEMAS DE CONCRETO PRÉ-MOLDADO
Os sistemas de concreto pré-moldado são desenvolvidos por fabricantes,
universidades, entre outros. Tais sistemas tendem a melhorar a trabalhabilidade destas peças e
apresentar uma logística apurada, para se evitar gastos excessivos de recursos.
3.1
Midwest Office System
O Midwest Office System está sendo desenvolvido pela Universidade de
Nebraska e têm como característica principal a pequena espessura de sua laje que possui 41
cm de altura total do pavimento, tal esbeltez proporciona um decréscimo no peso da estrutura.
As vigas do sistema proposto têm 120 cm de largura, possuindo seção acentuada para
compensar sua reduzida altura e estabelecer uma seção resistente de concreto suficiente para
suportar o peso.
Vale ressaltar, entretanto que para manter essa esbeltez a continuidade da viga
teve que ser considerada para algumas situações, segundo Albuquerque (2007) a continuidade
foi considerada para o peso próprio da laje, para o peso da capa de concreto e para a
sobrecarga de utilização, a única situação em que não foi considerada a continuidade trata-se
do peso próprio da viga.
Figura 3.1- Seção da viga no meio do vão
FONTE: Albuquerque (2007)
15
Figura 3.2 - Corte na extremidade da viga
FONTE: Albuquerque (2007)
Visando otimizar a construção da estrutura pré-moldada considerou-se que a
estrutura não precisaria de formas para a concretagem da capa, para isso alguns métodos
foram adotados, entre eles a soldagem temporária de placas metálicas ancoradas nas
extremidades da viga e uma reentrância (Pocket) de 1,5 m.
Placas para ancoragem
Figura 3.3 - Perspectiva da viga pré-moldada
FONTE: Albuquerque (2007)
A ligação entre a viga e o pilar dá-se através de armaduras passivas que são
inseridas nas reentrâncias da viga supracitada na seção do pilar que é vazada e revestida
internamente por uma peça metálica. No pilar também existem quatro chapas metálicas
16
dispostas duas a duas de cada lado da seção. Uma cantoneira metálica em “L” será soldada na
placa de ancoragem das duas vigas e na chapa superior do pilar, conforme o desenho. Esta
ligação permite que os esforços de tração sejam suportados pelos perfis metálicos e os
esforços de compressão sejam absorvidos pelas placas.
Figura 3.4 - Detalhe das placas do pilar
FONTE: Albuquerque(2007)
Figura 3.5 - Detalhe do pilar
FONTE: Albuquerque(2007)
17
Figura 3.6 - Detalhe inferior da ligação
FONTE: Albuquerque (2007)
Figura 3.7 - Detalhe superior da ligação
FONTE: Albuquerque (2007)
Esta etapa de soldagem tem como um de seus objetivos garantir a estabilidade da
ligação durante a montagem das lajes. São instaladas placas de alta resistência (Shimpacks)
entre a zona inferior das vigas e os pilares.
18
Figura 3.8 - Detalhe do shimpack
FONTE: Albuquerque (2007)
Após o termino desta etapa dispõe nas reentrâncias das vigas as armaduras que
terão como finalidade resistir ao peso da capa de concreto que será disposta na próxima etapa
de construção, algumas barras metálicas são passadas pelas luvas metálicas.
Figura 3.9 - Passagem de barras através da viga interligando as placas alveolares
FONTE: Albuquerque (2007)
19
Figura 3.10 - Disposição final do sistema pré-concretagem
FONTE: Albuquerque (2007)
Por fim as reentrâncias das vigas são concretadas obtendo-se o sistema da figura
abaixo.
Figura 3.11 - Perspectiva da montagem das vigas, da concretagem dos pockets e da montagem da laje
FONTE: Albuquerque (2007)
Dispõe-se por fim algumas barras na face superior da viga e espera-se que o
concreto inserido nos pockets adquira certa resistência. Terminado todo este processo, a capa
20
pode ser concretado e finaliza-se a montagem do pavimento. Para isso, algumas barras de aço
deverão ser colocadas a fim de resistir os efeitos das cargas acidentais.
Figura 3.12 - Barras de armadura passiva para a concretagem da capa
FONTE: Albuquerque (2007)
3.1.1 Processos Construtivos
1. O processo inicia-se com o erguimento do pilar que deverá ser nivelado e
colocado em prumo;
2. As vigas serão colocadas nos seus devidos lugares e as placas que estão
presentes no pilar e nas vigas deverão ser soldadas através de uma
cantoneira em “L”.Em seguida deve-se instalar os shimpacks;
3. As placas alveolares deverão ser assentadas nesta fase da construção;
4. As armaduras passivas deverão ser colocadas nos pockets das vigas e
através da parte oca do pilar bem como as armaduras que ligarão as placas
alveolares e as vigas;
5. O sistema deverá ser concretado, onde o concreto fresco deverá ser curado,
vale ressaltar que esta fase termina apenas quando o sistema adquirir uma
certa resistência;
21
6. O capeamento deverá ser aplicado e por fim o sistema estrutural estará
pronto para uso.
3.1.2 Tabela resumo
Temos abaixo o quadro resumo do sistema.
Quadro 3.1 - Resumo das peças do sistema Midwest Office System
3.2
Elemento
Material
Ligações
Lajes
Lajes compostas de concreto
protendido ou concreto armado
As lajes se ligarão as vigas através
de armaduras passivas e concreto
proveniente do capeamento
Viga
Vigas composta por concreto
armado e protendido, com a
presença de conectores metálicos
As vigas se ligarão com pilares
através de armaduras passivas e
concreto moldado em loco
Pilar
Os pilares possuirão armaduras
passivas e seções ocas onde
passarão tubos metálicos
O pilar se ligará com as vigas
através do capeamento, de
armaduras passivas e conectores
de cisalhamento
SlimFloor®
O sistema SlimFloor® começou a se popularizar na Europa recentemente
possuindo uma altura de pavimento que gira em torno de 28 a 32 cm. Esta tecnologia é
distribuída pela Acelormital e trata-se de um sistema que se encaixa nas definições de
construção mista utilizando elementos pré-moldados e vigas metálicas assimétricas de forma a
aproveitar sua rigidez de duas formas, como fôrma para a concretagem da capa e como
elemento rígido para sustentar o sistema estrutural. Vale ressaltar que este sistema utiliza um
capeamento que permite a inserção de armaduras, de acordo com o critério do projetista.
22
Figura 3.13 - Sistema Slimfloor
FONTE: SlimFloor®Aninnovativeconcept for floors – Catálogo de produtos da empresa AcerlorMittal
Como vantagem deste sistema tem-se que o pavimento ficará mais esbelto
tornando o pé-direito maior e diminuindo o peso da estrutura, vale ressaltar que tal efeito pode
vir a diminuir seções de pilares diminuindo os custos de produção. Cita-se também a
possibilidade de descartar o cimbramento, pois a viga metálica suporta distancias de até 12
metros sem a necessidade de utilização de escoras no meio dos seus vãos.
Os pilares deste sistema serão metálicos e em formato “H”. Por fim, as vigas serão
soldadas nos mesmos, garantindo-se a rigidez necessária para se evitar a utilização de
escoramento.
A colocação de armadura passiva se dará através da passagem desta barra por
cima do perfil metálico e por dentro das peças de lajes vazadas. Conforme o esquema abaixo.
Figura 3.14 - Esquema da passagem de armaduras passivas complementares
FONTE: SlimFloor® Aninnovativeconcept for floors – Catálogo de produtos da empresa AcerlorMittal
23
3.2.1 Processos Construtivos
1. O primeiro passo para a montagem do sistema trata-se do assentamento do
pilar que deverá seguir os critérios da construção em aço;
2. As vigas deverão ser parafusadas, rebitadas ou soldadas de acordo com os
desígnios do projeto estrutural metálico;
3. As placas alveolares deverão ser instaladas durante esta etapa do
procedimento;
4. As armaduras passivas deverão ser instaladas;
5. O capeamento deverá ser executado e o concreto deverá envolver toda a
viga metálica, com exceção de sua face inferior;
6. Após o capeamento, deve ser feito um período de cura e então o sistema
estará montado.
3.2.2 Tabela resumo
Temos abaixo o quadro resumo do sistema.
Quadro 3.2 - Resumo das peças do sistema SlimFloor
Elemento
Material
Ligações
Lajes
Lajes compostas de concreto
protendido ou armado em formato
de placa vazada ou duplo TT
As lajes se ligarão ao concreto
que envolverá a viga, de forma a
estabelecer sua estabilidade.
Viga
viga metálica envolta em concreto
denotando um sistema misto
A viga se ligará ao pilar através
de soldagem ou parafusamento
Pilar
O pilar deverá ser confeccionado
em aço e possuirá uma seção H
O pilar se ligará as vigas através
da ligação metálica e de concreto
24
3.3
Delta Beam
Delta Beam trata-se de uma viga metálica oca com furos em sua superfície
externa, em seus lados existem abas que permitem a colocação de peças pré-moldadas de
concreto, de forma que estas se apoiem entre vigas.
Figura 3.15 - Viga metálica do sistema Delta Beam
FONTE: Catalogo Delta Beam, disponível em:
http://www.deltabeam.nl/templates/userimages/downloads/Folder%20Deltabeam_technical_ENG.pdf
Após a montagem do sistema, as peças de lajes pré-moldadas se apoiarão na viga
metálica e então o capeamento deverá ser aplicado de forma que se formará certa espessura
por sobre a laje, entretanto, o sistema deverá passar por uma etapa de concretagem em que o
concreto deverá ser inserido através dos furos laterais da viga formando-se um sistema misto
e coeso de concreto e aço, vale ressaltar que a viga possui micro furos próximo a sua
superfície superior para que o ar contido internamente venha a sair.
O sistema permite ainda que sejam inseridas barras de aço ligando as placas de
concreto, pois estas passarão entre os furos da viga, garantindo uma maior estabilidade para o
pavimento de concreto como um todo. Vale frisar que o sistema só poderá passar pelo
processo de capeamento quando o concreto utilizado na viga possuir a resistência necessária
para suportar o carregamento.
25
Figura 3.16 - Ligações entre placa - viga - placa
FONTE: Catalogo Delta beam, disponível em:
http://www.deltabeam.nl/templates/userimages/downloads/Folder%20Deltabeam_technical_ENG.pdf
O sistema Delta Beam possui ainda vigas projetadas com o propósito de ocupar os
espaços laterais da construção, para isso o sistema utiliza vigas não simétricas que findam em
economizar concreto e evitar que o mesmo atravesse a viga através dos vazios e ocorra com
isso perda de material.
Figura 3.17 - Viga lateral do sistema Delta Beam
FONTE:http://trinity.siteadmin.fi/File.aspx?id=636914&ext=pdf&routing=419671&webid=508568&name=DB_
2011_FINAL
Para o caso da utilização de pilar em concreto armado o sistema pode ainda
garantir a continuidade do mesmo, pois as armaduras percorrerão o interior da viga metálica e
26
formarão um sistema monolítico como o concreto do pilar. Para o melhor entendimento devese observar a ilustração abaixo:
Figura 3.18 - Detalhe ligação pilar - viga metálica
FONTE:http://trinity.siteadmin.fi/File.aspx?id=636914&ext=pdf&routing=419671&webid=508568&name=DB_
2011_FINAL
A ligação entre o pilar e a viga metálica se dá através de duas formas, na primeira
a consideração é a de que o pilar é contínuo, o que impede de estabelecer um monolitismo
entre os elementos estruturais, para este caso incluem-se durante a concretagem do pilar,
peças metálicas que servirão como apoio para as vigas, conforme a figura abaixo. No segundo
caso, admite-se que a viga é continua, de forma que a seção da mesma passará por dentro da
seção de concreto do pilar, para isso se deve passar as armaduras internas do pilar por dentro
da seção da viga, vale frisar que todo este sistema será concretado junto garantindo que a
seção da viga esteja ligada monoliticamente a seção do pilar.
27
Figura 3.19 - Apoio da viga durante a montagem para o caso de pilar contínuo
FONTE:http://trinity.siteadmin.fi/File.aspx?id=636914&ext=pdf&routing=419671&webid=508568&name=DB_
2011_FINAL
Figura 3.20 - Seção da viga e do pilar considerando a continuidade da viga
FONTE:http://trinity.siteadmin.fi/File.aspx?id=636914&ext=pdf&routing=419671&webid=508568&name=DB_
2011_FINAL
28
Para a abertura de shafts ou de outros orifícios necessários ao edifício, o sistema
provê uma solução estrutural simples que se trata de uma barra metálica que apoia a laje
vazada e permite então a formação do espaço necessário.
Figura 3.21 - Detalhe solução estrutural para furos no pavimento
FONTE:http://trinity.siteadmin.fi/File.aspx?id=636914&ext=pdf&routing=419671&webid=508568&name=DB_
2011_FINAL
3.3.1 Processos Construtivos
1. O pilar deverá ser projetado e concretado de acordo com as especificações
escolhidas, ou seja, considerando a continuidade do pilar ou da viga;
2. O sistema de vigamentos deverá ser içado e encaixado nos pilares de
acordo com o tipo de continuidade escolhida;
3. As armaduras deverão ser posicionadas transpassando as vigas e ligando
as peças pré-moldadas da laje;
4. O sistema de vigamentos deverá ser concretado junto com as armaduras e
as seções vazadas dos pilares;
5. Após o enrijecimento do concreto moldado em loco o sistema estará apto
para receber o capeamento.
29
3.3.2 Tabela resumo do sistema Delta Beam
Temos abaixo o quadro resumo do sistema.
Quadro 3.3 - Resumo das peças do sistema Delta Beam
3.4
Elemento
Material
Ligações
As lajes se apoiarão em principio
a viga metálica, entretanto para a
fase de utilização da estrutura
deverá ser considerada a atuação
de barras metálicas ligando as
peças
Lajes
Lajes compostas de concreto
protendido ou armado
Viga
Viga metálica adaptável para
receber concreto em seu interior,
tornando-se desta forma uma
estrutura mista
A viga deverá se ligar em pilares
de concreto, em outras vigas de
forma a longitudinal ou
transversal
Pilar
O pilar deverá ser em concreto e
poderá ser concretado antes do
assentamento da viga ou mesmo
apos a montagem das mesmas
A pilar poderá se ligar a viga
através de peças metálicas
engastadas dentro da seção do
mesmo ou através de
monolitismo, devido ao fato
destas peças dividirem uma seção
Sistema Grünbauer
O sistema holandês fabricado pela empresa Grünbauer, trata-se também de uma
estrutura mista com utilização de pré-moldados, tal sistema consiste em uma viga metálica
que sustenta peças de lajes vazadas ou do tipo duplo T, de forma que as mesmas possam se
apoiar na estrutura metálica.
30
Figura 3.22 - Vigamentos metálicos do sistema Grünbauer
FONTE: Site empresa Grünbauer em: http://www.grunbauer.nl/ned/hoed.htm
Estas vigas apoiarão as lajes vazadas e por sobre o sistema e será aplicadoum
capeamento para que se garanta a estabilidade entre as placas bem como o monolitismo entre
as estruturas pré-moldadas. Vale ressaltar que a altura das peças de concreto ficará igual em
nível à viga metálica.
A ligação entre a viga e o pilar se dará através de pinos e ganchos projetados para
garantir a estabilidade das vigas durante sua montagem e vida útil. A idéia básica deste
sistema trata-se de soldar uma chapa metálica nas laterais do pilar e enfim soldar uma peça
cilíndrica nesta chapa para que esta sirva de travamento entre as peças estruturais.
Figura 3.23 - Perspectiva sistema Grünbauer
FONTE: Site empresa Grünbauer em: http://www.grunbauer.nl/ned/hoed.htm
31
Figura 3.24 - Detalhe da ligação do sistema Grünbauer
FONTE: Site empresaGrünbauer em: http://www.grunbauer.nl/ned/hoed.htm
A montagem do sistema é facilitado devido a um sistema especial para içamento
desenvolvida e patenteada pela empresa fabricante. Trata-se de dois pequenos orifícios feitos
nas extremidades das vigas, onde podem ser inseridos dois pinos que serão amarrados nos
cabos da balança, para assim agilizar o processo de erguimento de peças.
Figura 3.25 - Sistema para içamento das vigas metálicas
FONTE: Site empresa Grünbauer em: http://www.grunbauer.nl/ned/montage.htm
32
3.4.1 Processos construtivos
1. Os pilares metálicos com os encaixes devem ser erguidos;
2. As vigas devem ser erguidas e conectadas aos pilares de forma a resistir ao
peso durante a montagem;
3. As peças de laje devem ser então assentadas;
4. Um camada de groute deve ser inserida entre as peças de pré-moldado, de
forma a dar mais resistência a peça;
3.4.2 Resumo das peças do sistema Grünbauer
Temos abaixo o quadro resumo do sistema.
Quadro 3.4–Resumo das peças do sistema Grünbauer
Elemento
3.5
Material
Ligações
Lajes
As lajes serão peças pré-moldadas
As lajes descarregarão suas cargas
vazadas que serão suportadas
nas vigas
pelas vigas
Viga
As vigas serão elementos
metálicos com encaixes especiais
para ser sustentada pelos pilares
As vigas se apoiarão nos pilares
através de encaixes especiais
Pilar
Os pilares serão compostos em
estrutura metálica, entretanto estes
possuirão encaixes especiais para
sustentar a viga
Os pilares se sustentarão através
de ligações metálicas tais como
solda ou parafusamento
Sistema Girder-slab®
O sistema Girder-slab® trata-se também de um sistema misto utilizando uma viga
metálica intitulada pelo fabricante de D-beam®, tal viga trabalha em contato direto com o
aço, para isso ela possui aberturas que permitem que o groute passe através da mesma e
penetre também em parte da peça pré-moldada de concreto.
33
Figura 3.26 - Esquema de produção da viga D-Beam®
FONTE: http://www.girder-slab.com/downloads/GSDGv1.4.pdf no site da empresa Girder-Slab
A viga que inicialmente possui forma em WF é dividida em duas vigas iguais
conforme o esquema acima, uma barra metálica é soldada na superfície que foi cortada,
formando a seção final que sustentará o piso de concreto, vale frisar que restarão alguns
espaços entre a barra e o perfil, tal vazio servirá para a passagem de barras de armadura
passiva.
O sistema do pavimento será composto por peças duplo T, ou peças de concreto
ocas e protendidas que se apoiarão nas vigas metálicas conforme a figura abaixo.
Figura 3.27 - Seção montada e grouteada do sistema Girder-slab®
FONTE: http://www.girder-slab.com/downloads/GSDGv1.4.pdf no site da empresa Girder-Slab
34
O pavimento deverá ser montado apoiando-se as peças na viga que trabalhará para
resistir aos esforços resultantes do peso das lajes vazadas. Ao termino da montagem, o
sistema deverá adquirir o seguinte layout.
Figura 3.28 - Layout da montagem de peças do sistema GirderSlab
FONTE: http://www.girder-slab.com/downloads/GSDGv1.4.pdf no site da empresa Girder-Slab
O groute deverá ser lançado e ocupará uma parte do volume das lajes que ficarão
separadas pelo sistema metálico e a área vazada da viga. Desta forma haverá uma ligação
mais estável entre a viga e as peças das lajes. Dependendo da necessidade do projetista poderá
ser aplicado um capeamento por sobre o sistema de forma a melhorar a estabilidade entre as
placas laterais. O detalhe o lançamento pode ser verificado abaixo.
35
Figura 3.29 - Lançamento de groute no sistema
FONTE: http://www.girder-slab.com/downloads/GSDGv1.4.pdf no site da empresa Girder-Slab
As emendas entre as vigas e os pilares serão parafusadas de acordo com as
especificações do projeto estrutural metálico, logo a seção deverá obter a seguinte
conformação.
Figura 3.30 - Detalhe da ligação entre as vigas e o pilar metálico
FONTE: http://www.girder-slab.com/downloads/GSDGv1.4.pdf no site da empresa Girder-Slab
36
3.5.1 Processos construtivos
1. Os pilares de aço deverão ser erguidos, nivelados e colocados no prumo
para então receber a D-beam® que será parafusada junto ao pilar;
2. As placas de concreto vazadas deverão ser assentadas e dispostas por sobre
a D-beam®;
3. As placas vazadas deverão ser quebradas nas extremidades que receberão
as armaduras, tal rasgo se deve a necessidade do concreto entrar na peça
vazada;
4. O aço deverá ser disposto unindo as lajes ocas e transpassando a D-beam®
de forma que se garanta a continuidade do sistema;
5. O groute deverá ser aplicado passando por dentro da D-beam® e
adentrando as placas de laje vazadas;
6. O capeamento só poderá ser aplicado após o sistema adquirir uma maior
resistência.
3.5.2 Quadro resumo do sistema GirderSlab
Temos abaixo o quadro resumo do sistema.
Quadro 3.5 - Resumo das peças do sistema Girderslab
Elemento
Material
Ligações
Lajes
Lajes executadas em placas de
concreto vazadas
As lajes se unirão
monoliticamente com a viga pós
concretada e com a placa mais
próxima que seja concêntrica
Viga
Vigas patenteadas D-beam® com
As vigas se ligarão com os pilares
estrutura metálica e formato
e com as placas vazadas de forma
perfurado, tornando possível a
a obter um sistema coeso
passagem de armaduras
Pilar
Os pilares deverão ser parafusadas
nas vigas metálicas de forma a
sustentar o sistema durante sua
montagem
Pilar executado em aço
37
3.6
Sistema Shallow Flat Soffit
O sistema Shallow Flat trata-se de uma derivação do Midwest Office System,
entretanto, algumas características foram observadas e questionadas, o que levou a motivação
de algumas mudanças.O sistema Shallow Flat consiste em pilares contínuos vazados, uma
viga parcialmente continua com uma espessura média de 254mm, a pavimentação deste
sistema será através de lajes vazadas que se apoiarão por sobre a viga.
A viga deste sistema possui uma seção mais larga que a viga utilizada no Midwest
Office System, chegando a 1219 mm, sua estratégia é aumentar a espessura da seção para
compensar sua altura, outro ponto é aumentar o numero de fios de protensão para cada linha
protendida de forma a aumentar a capacidade resistente para a flexão.
Figura 3.31 - Vista superior da viga
FONTE: Morcous(2011)
38
Figura 3.32 - Seção da viga utilizada no sistema
FONTE: Morcous (2011)
Este sistema prevê a utilização de algumas peças que servirão como apoio durante
a montagem do sistema, a primeira delas trata-se de uma barra se aço que será parafusada no
pilar, conforme o esquema abaixo, o apoio trata-se da peça metálica número 1. A chapa
metálica número 2 será engastada ao pilar, visto que tal peça deverá ser utilizada durante a
vida útil da estrutura, apesar de seu foco principal estar apenas na montagem do sistema.
39
Figura 3.33 – Pilar do sistemaShallow Flat Soffit
FONTE: Morcous (2011)
Figura 3.34 - Sistema de apoio durante o assentamento das lajes completo
FONTE: Morcous (2011)
40
A seguir algumas peças metálicas são parafusadas por baixo da viga para servir de
escora para as peças de laje vazadas, desta forma, elimina-se a necessidade da viga possuir
uma forma específica apenas para o apoio das lajes durante a montagem.
Figura 3.35 - Esquema das barras de aço parafusadas por sob a viga
FONTE: Morcous (2011)
Em seguida, barras de aço unirão os espaços entre as placas de forma a garantir a
estabilidade das mesmas.
Figura 3.36 - Instalações das bordas temporárias através de seu parafusamento
FONTE: Morcous (2011)
41
3.6.1 Processos construtivos
1. O pilar será erguido e colocado em nível e no prumo, em seguida deve-se
parafusar os apoios metálicos que ajudarão a apoiar os vigamentos durante
a construção;
2. As vigas se apoiarão sobre os apoios e uma cantoneira em “l” deverá ser
soldada unindo as duas vigas opostas e o pilar;
3.
Barras metálicas serão parafusadas por baixo das vigas transversalmente,
de forma servir de apoio para as placas vazadas de concreto;
4. As placas vazadas de laje deverão ser assentadas utilizando-se os apoios
parafusados na viga;
5. Barras metálicas de reforço deverão ser instaladas ligando-se as juntas
entre as placas vazadas e passando por sobre a viga e outras barras deverão
ser postas ligando as vigas opostas e passando por dentro da seção do
pilar;
6. As barras metálicas e os conectores de cisalhamento deverão ser
grouteados;
7. A segunda camada metálica de reforço para a continuidade deverá ser
instalada;
8. Uma malha deverá ser posta por sobre o pavimento, de forma a atuar no
capeamento;
9. A camada de capeamento deverá ser aplicada deixando assim o sistam
pronto para uso, logo após seu enrijecimento;
10. As barras metálicas para apoio das vigas e das placas de laje deverão ser
desparafusados.
3.6.2 Quadro resumo do sistema Shallow Flat Soffit
Temos abaixo o quadro resumo do sistema.
42
Quadro 3.6 - Resumo das peças do sistema Shallow Flat Soffit
3.7
Elemento
Material
Ligações
Lajes
Lajes compostas de concreto
protendido ou concreto armado
As lajes se ligarão as vigas através
de armaduras passivas e concreto
proveniente do capeamento
Viga
Vigas composta por concreto
armado e protendido, com a
presença de conectores metálicos
As vigas se ligarão com pilares
através de armaduras passivas e
concreto moldado em loco
Pilar
Os pilares possuirão armaduras
passivas e seções ocas onde
passarão tubos metálicos
O pilar se ligará com as vigas
através do capeamento, de
armaduras passivas e conectores
de cisalhamento
Sistema Splice Sleeve®
O sistema Splice Sleeve® consiste em tubos metálicos de alta resistência que
servem como encaixe para as demais peças de concreto, seu design prevê a utilização de
groute em seu interior encaixando barras metálicas, que percorrerão a estrutura de concreto.
Estas peças possuem o design abaixo ilustrado.
Figura 3.37 - Representação Gráfica do sistema Splice Sleeve
FONTE: Caderno de detalhes da empresa Splice Sleeve
43
Tal peça é composta conforme o padrão de qualidade, visando evitar erros de
projeto, ou acessos. O quadro abaixo possui maiores detalhes acerca dos moldes físicos do
sistema.
Quadro 3.7 - Características físicas da peça metálica
FONTE: Caderno de detalhes da empresa Splice Sleeve
Figura 3.38–Seção da peça cotada de acordo com as medidas utilizadas na tabela supracitada
FONTE: Caderno de detalhes da empresa Splice Sleeve
A pavimentação deste sistema se dará através de placas alveolares ou então
utilizando lajes duplo T. A sua idéia consiste basicamente em unir as armaduras das peças
pré-moldadas de forma que se garanta a estabilidade entre elas, para isso existem
44
metodologias para inserir estes tubos metálicos nas estruturas pré-moldadas ainda na fase de
concretagem da mesma visando viabilizar a utilização de groute que poderá ser lançado
através de bombeamento para dentro da seção, ou então apenas será lançado, dependendo da
posição da peça a ser grouteada. Vale ressaltar, que a empresa desenvolveu um produto de
grouteamento próprio cujo nome trata-se de SS Mortar® sendo produzido pela empresa
“Splice Sleeve Japan”. A resistência do groute pode variar de acordo com a temperatura em
que o sistema é curado, para a obtenção deste valor o fabricante dispôs uma tabela com os
valores de sua resistência.
Tabela 3.1 - Resistência do groute de acordo com sua temperatura de cura
FONTE: Caderno de detalhes da empresa Splice Sleeve
O sistema possui grande aplicabilidade, podendo juntar desde peças de vigas até
placas de fachadas que poderão se encaixar e possuir sua estabilidade garantida após o
grouteamento.
As vigas poderão se ligar através de suas armaduras que poderão ser unidas
garantindo assim a continuidade da armadura das mesmas, entretanto vale ressaltar que
mesmo após a aplicação de groute no sistema Splice Sleeve, o espaço entre vigas será
concretada para se obter a resistência necessária garantindo a qualidade e segurança da
estrutura. Abaixo temos um esquema da ligação entre vigas.
Legenda
1. Armadura passiva da viga pré-moldada ;
2. Peças de vigas pré-moldadas;
3. Sistema Splice Sleeve;
4. Orifício da tubulação Splice Sleeve por onde será injetado o groute;
5.
Concreto moldado em loco para a finalização da viga.
45
Figura 3.39 - detalhes construtivos da ligação viga-viga
FONTE: Caderno de detalhes da empresa Splice Sleeve
O sistema prevê também a ligação entre pilares, vigas e os pilares do andar
superior, para isso, diversas formas de construção foram consideradas, as opções escolhida
pela empresa para se obter a melhor conformação das peças e sistemas será exposta abaixo.
3.7.1 Conjunto de vigas e pilar em formato T
Este conjunto é formado por pilares em formato T onde as peças metálicas devem
ficar na parte inferior, de forma que as armaduras sobressalentes na parte superior do pilar
possam ser grouteados nas peças metálicas do sistema Splice Sleeve.
Uma outra forma de executar este mesmo design de sistema trata-se de utilizar a
lógica inversa, ou seja, as barras metálicas ficarão sobressalentes e serão ancoradas na face
superior do pilar.
46
Figura 3.40 - Esquema das armaduras do pilar em T, para o tipo 1
FONTE: Caderno de detalhes da empresa Splice Sleeve
Figura 3.41 - Esquema das armaduras do pilar em T, para o tipo 2
FONTE: Caderno de detalhes da empresa Splice Sleeve
47
Figura 3.42 - Conjunto de vigas e pilar em formato T, para o tipo 1
FONTE: Caderno de detalhes da empresa Splice Sleeve
Figura 3.43 - Conjunto de vigas e pilar em formato T, para o tipo 2
FONTE: Caderno de detalhes da empresa Splice Sleeve
3.7.2 Conjunto de pilar e vigas encaixados separadamente
Este subsistema utiliza a idéia de que as peças não serão pré-moldadas já ligadas,
restando então ao sistema garantir a conexão entre estes elementos. Vale ressaltar que este
subsistema possui quatro tipos de montagem que utilizam estratégias de ataque diferentes.
48
Figura 3.44 - Sistemas de pré-moldado concretados separadamente, tipo 1
FONTE: Caderno de detalhes da empresa Splice Sleeve
Figura 3.45- Sistemas de pré-moldado concretados separadamente tipo 2
FONTE: Caderno de detalhes da empresa Splice Sleeve
49
Figura 3.46- Sistemas de pré-moldado concretados separadamente tipo 3
FONTE: Caderno de detalhes da empresa Splice Sleeve
Figura 3.47- Sistemas de pré-moldado concretados separadamente tipo 4
FONTE: Caderno de detalhes da empresa Splice Sleeve
Como se pode observar nas figuras acima teremos quatro formas de unir os
sistemas, para o primeiro, o sistema Splice Sleeve está inserido na base do pilar do pavimento
imediatamente superior, para os segundo sistema, teremos que esta peça metálica será inserida
dentro da viga, que é o ponto médio entre os pilares, para o terceiro subsistema, têm-se que as
barras de aço do pilar transpassarão a viga e se ligarão com o sistema no pilar acima, vale
frisar que as armaduras do pilar inferior estarão contidas e grouteadas dentro da viga, por
50
fim,para o quarto sistema, sabe-se que as peças se encaixarão também na base do pilar,
entretanto este último utiliza concreto moldado em loco.
Figura 3.48 - Esquema de montagem dos quatro tipos de ligações
FONTE: Caderno de detalhes da empresa Splice Sleeve
3.7.3 Processos construtivos
1. O elemento deverá ser erguido e encaixado no elemento do pavimento
inferior;
2. Os elementos devem ser postos no prumo e nivelados;
3. As peças metálicas deverão ser grouteadas através da injeção bombeada
deste material ou ainda dependendo de sua disposição, apenas a aplicação
de groute já satisfaz as necessidades da peça. Garantindo assim a
estabilidade da estrutura.
3.7.4 Quadro resumo do sistema Splice Sleeve
Temos abaixo o quadro resumo do sistema.
51
Quadro 3.8 - Resumo das peças do sistema Splice Sleeve
Elemento
Material
Ligações
Viga
As vigas serão pré-moldadas em
concreto podendo possuir tubos
metálicos especiais para as
ligações
As vigas se ligarão aos pilares e a
outras vigas através de conectores
metálicos, através do trespasse de
armaduras e através de groute que
será injetado
Pilar
Os pilares se ligarão a outros
Os pilares serão em concreto prépilares através das armaduras
moldado e de forma análoga as
passivas, através de uma viga que
vigas possuirão os conectores
conectará as duas peças e através
metálicos
dos conectores metálicos
Lajes
3.8
Supranos Decks™
O sistema de decks da empresa americana Supranos systems, possui como
característica uma rápida montagem da estrutura devido a sua grande área superficial. O
suporte a esse sistema trata-se de uma estrutura metálica por sobre a qual o deck é montado.
Figura 3.49 - Pavimento do sistema
FONTE: http://www.supranosusa.com/brochure/brochure0909_2.pdf
As treliças abaixo do elemento são soldados nas vigas metálicas para garantir sua
estabilidade, para a camada superior, existe o acabamento em groute que une as juntas não
52
permitindo assim a presença de faixas vazias. Vale frisar que na passagem de pilares, deve-se
quebrar o elemento para adaptá-lo a estrutura metálica.
Vale ressaltar que o pré-moldado é construído invertido, para que assim a treliça
metálica na parte inferior da placa seja soldada e após o termino dos processos, o produto é
virado e entregue na posição em que deverá ser montado na estrutura.
Para a passagem de tubulações que para o seu caso possui obstáculos, ao contrário
dos demais, existe a possibilidade de execução de curvas de dutos e eletrodutos. A estratégia é
transpassar suas armaduras metálicas inferiores, conforme o esquema abaixo ilustrado.
Figura 3.50 - Passagem de dutos sob o pavimento
FONTE: http://www.supranosusa.com/brochure/brochure0909_2.pdf
3.8.1 Processos construtivos
1. Os sistemas estruturais metálico serão montados;
2. As placas deverão ser assentadas e soldadas as vigas;
3. Uma camada de grouteamento será aplicada entre as juntas das placas;
3.8.2 Quadro resumo do sistema Supranos Decks
Temos abaixo o quadro resumo do sistema.
53
Quadro 3.9 - Resumo das peças do sistema Supranos Decks™
Elemento
Material
Ligações
Lajes
As lajes serão executadas em
estrutura mista de forma que a
treliça metálica adentre a
superfície do concreto
As treliças metálicas das lajes
serão soldadas a estrutura
metálica de forma a garantir sua
estabilidade
Viga
Os vigamentos serão executados
em estrutura metálica
Pilar
3.9
O Pilar de forma análoga as vigas,
serão compostas em seções
metálicas
As vigas e pilares possuirão sua
ligações características em
estrutura metálica
Sistema Prestressed Plate Flooring
Este sistema foi desenvolvido pela empresa Acheson-Glover, e consiste em peças
de lajes que se apoiam em estruturas de cunho misto ou mesmo em estruturas de concreto
armado, vale ressaltar que este sistema de lajes é protendido, e que possui também armaduras
passivas em sua camada de capeamento.
Figura 3.51 - Seção tipo laje pré-moldado Plate Flooring
FONTE: http://acheson-glover.gundan.unite.net/commercial/wp-content/uploads/AG-Precast-Flooring.pdf
Esta seção necessita de um capeamento que aumentará significativamente a altura
do pavimento, tornando-a com a altura equivalente a (A+H+T). Vale ressaltar que uma malha
deverá ser colocada na seção que será moldada em loco. Por fim após a montagem e
concretagem do restante da seção teremos as seguintes formas:
54
Figura 3.52 - Pavimento tipo utilizando estrutura de concreto
FONTE: http://acheson-glover.gundan.unite.net/commercial/wp-content/uploads/AG-Precast-Flooring.pdf
Figura 3.53 - Pavimento tipo utilizando estrutura metálica
FONTE: http://acheson-glover.gundan.unite.net/commercial/wp-content/uploads/AG-Precast-Flooring.pdf
3.9.1 Processos construtivos
1. Os sistemas estruturais em concreto armado, ou metálico serão montados;
2. As peças de lajes serão assentadas;
3. As armaduras que comporão o capeamento deverão ser instaladas;
4. A camada de concreto para o capeamento deverá ser aplicada.
55
3.9.2 Quadro resumo do sistema Prestressed Plate Flooring
Temos abaixo o quadro resumo do sistema.
Quadro 3.10 - Resumo do sistema Prestressed Plate flooring
Elemento
Material
Ligações
Lajes
As peças de lajes serão
protendidas e deverão passar por
uma etapa de capeamento
As peças de lajes serão ligadas
através de uma malha e de
armaduras passivas dispostas no
pavimento
As vigas e pilares serão
executadas utilizando-se
estruturas moldadas no local
As vigas e pilares possuirão sua
ligações características em
estrutura em concreto armado ou
em estrutura metálica
Viga
Pilar
56
4
CRITÉRIOS
Os critérios de avaliação foram pesquisados e desenvolvidos em 1993 através de
uma pesquisa realizada e publicada pelo Center of Advanced Technology for Large Structural
System (ATLSS). Tal documento foi desenvolvido através de reuniões com fabricantes,
consumidores, pesquisadores e projetistas sobre o assunto onde todos discutiam a eficiência
dos diversos sistemas emergentes naquele período, vale lembrar que este documentos trata-se
de uma das partes do projeto ADC-10, Development of new floor framing systems for gravity
loads.
Vale frisar que nem todos os critérios foram escolhidos, pois em alguns casos a
necessidade de equipamentos especiais, bem como a necessidade de deslocamento entre
indústrias espalhadas em todo o planeta inviabilizaria o estudo.
4.1
Estrutural
Este critério procura identificar o quanto à estrutura do sistema pré-moldado pode
satisfazer as necessidades da estrutura, ou seja, quão bem o sistema poderá ser erguido e o
quão bem ele se comportará.
4.1.1 Operações de fabricação
O custo total da estrutura é afetada pelos custos da mão de obra, dos materiais e
do número de peças que precisam ser montados, vale frisar bem a importância do custo do
tipo de mão de obra.
Este critério trata-se do número de peças diferentes que compõem o sistema, pois
sabe-se que uma grande falta de similaridade de peças irá influenciar no processo de
produção. A complexidade das peças por sua vez, não serão considerados como fatores
primordiais pois as peças serão executadas repetitivamente e em grande escala o que pode-se
presumir que os custos iniciais podem ser espalhados entre as diversas peças.
57
Outro aspecto a ser levado em conta, trata-se do processo de adição de barras para
outras operações como para o capeamento, groutemento de juntas, entre outros. O que deve
ser levado em consideração é a exigência de quebras para a peça pré-moldada.
4.1.2 Operações de construção
Este critério trata-se do processo de erguimento da estrutura, pois apesar de
unitariamente influenciar muito pouco no valor total da obra, vale ressaltar que o processo de
construção em sistemas pré-moldados é extremamente repetitivo, ou seja, pequenas
incrementações unitárias acabam por gerar um montante significante. Para isso algumas
necessidades no processo de montagem do sistema serão catalogados.
Esta avaliação definirá quais sistemas possuem peças que não precisem ser
nivelados, rotacionados, encaixados ou deverão permanecer erguidos por algum motivo
construtivo: soldagem, parafusamento, entre outros.
A utilização de armadura passiva complementar no capeamento, ou na estrutura
do sistema será avaliada devido ao fato de existir a necessidade de programar toda a logística
de compra de armaduras dentro das especificações do projeto estrutural, bem como a
necessidade de existir mão de obra para a colocação destas armaduras.
A necessidade de escoras para o sistemas foi avaliado devido ao fato de existir
dispêndio de recursos com mão de obra, madeira ou hastes de ferro e a necessidade de existir
uma programação para a retirada de escoras. Vale frisar ainda que a presença de escoras
poderá vir a atrasar alguns serviços que ocorrerão nos andares inferiores ao da concretagem.
A necessidade de solda de certos equipamentos poderá vir a diminuir o ritmo de
montagem da estrutura, além de existir a real necessidade de contratar mão de obra adequada
e tomar diversos cuidados com o concreto que estará próximo a zona de solda, podendo o
mesmo esquentar e gerar microfissuras ou vir a desenvolver futuramente alguma patologia.
A utilização de groute gerará a necessidade logística de possuir estoque para
suprir a necessidade e demandará mão de obra. Também a utilização de armaduras
complementares, irá diminuir o ritmo de produção devido à coordenação entre funções.
58
4.2
4.2.1
Serviço
Método do serviço de instalação
O método do serviço de instalação versa sobre a forma como os dutos serão
instalados no pavimento, como por exemplo a necessidade de passar tubulações por peças
pré-moldadas pode resultar em diferentes metodologias de montagem. Para alguns sistemas é
necessário fazer as adequações das instalações ao pavimento estrutural, enquanto para outros
basta apenas montar e erguer a peça.
Para a análise deste critério foram elaboradas notas que irão classificar
qualitativamente o sistema, para isto utilizou-se os seguintes critérios.
1.
O sistema de montagem mais eficiente, para este sistema a idéia é que os
dutos serão montados no chão e nenhum tipo de deslocamento do mesmo
deverá ser realizado para o término desta atividade;
2. Este sistema trata-se do segundo mais eficiente, a idéia do sistema é muito
parecido com o supracitado, entretanto, neste caso as tubulações deverão
ser erguidas e fixadas ao teto do sistema;
3.
Este sistema por sua vez seria o menos eficiente em termos de agilidade
de operação, pois este considera quebras, emendas, passagem de tubos
por dentro de peças, pequenos espaços para trabalho, entre outros fatores.
4.2.2
Coordenação entre a ocupação do sistema estrutural e os sistemas de serviço
Este critério analisa quais sistemas podem ser montados sem a necessidade de
adequações entre o sistema estrutural e o sistema de serviço, como por exemplo, os sistemas
que requerem a quebra de algumas peças estruturais e um outro sistema cujos equipamentos
podem ficar alojados no capeamento. Para a consideração deste critério, utilizou-se a idéia de
que os sistemas podem ser classificados em três tipos que são a seguir descritos.
1. Os sistemas da categoria número um não requer nenhum tipo de
coordenação entre os sistemas de serviço e o sistema estrutural;
59
2. Os sistemas da categoria número dois, são os que os dutos dos serviços
elétricos necessitam passar pelo capeamento, ou pela seção concretada in
loco;
3. Os sistemas desta categoria por sua vez requerem que exista uma
coordenação entre os diversos tipos de sistemas de serviço e o sistema
estrutural.
4.2.3 Manutenção dos sistemas de serviço
A manutenção dos sistemas hidráulicos ou elétricos é facilitada quando existe a
possibilidade de acessá-los, desta forma não é necessário fazer perfurações no pavimento para
encontrar o defeito. Como por exemplo, no caso do sistema Midwest Office System, os dutos
passam por baixo do pavimento possibilitando assim que a manutenção acesse estes pontos,
entretanto existe o sistema utilizando lajes do tipo duplo T no qual os dutos poderão passar
por dentro de uma faixa de concreto, para este caso, em uma situação de mau funcionamento,
a solução seria quebrar parte do piso estrutural, podendo causar problemas diversos.
1. Os dutos são suspensos por baixo do pavimento e este não oferece
nenhuma restrição ao seu acesso;
2. Os sistemas de serviços podem mover-se em direções paralelas, entretanto
quando este deseja se mover em sentidos perpendiculares é necessário
adaptar-se a pequenos orifícios feitos nas peças estruturais;
3. Os sistemas de serviço são posicionados nas partes ocas do sistema
estrutural como por exemplo vigas ou lajes, tornando seu acesso lateral
inviável;
4. Os dutos de serviço são posicionados em pontos chave do sistema
estrutural, ou seja não se pode deslocá-los de nenhuma forma;
5. O sistema não apresenta acessibilidade nenhuma aos dutos que percorrem
o pavimento, ou seja, os dutos estão envoltos no pavimento.
60
4.2.4 Capacidade de serviço
A capacidade de serviço versa sobre o impacto do sistema estrutural na instalação
dos sistemas de serviço, como por exemplo um sistema AVAC que será embutido no concreto
poderá ter sua capacidade influenciada pela limitação de espessura. Com por exemplo, uma
tubulação levando água fria deverá ter seu diâmetro reduzido devido a um hipotético ponto
durante a concretagem, logo, para que o abastecimento não seja influenciado, a velocidade de
escoamento deverá aumentar, o que fará com que a perda de carga também aumente.
Outro fator que poderá influenciar a capacidade do sistema, trata-se das
disposições das peças que controlarão os sistemas de serviço, a idéia é que o sistema tenha
flexibilidade suficiente para adaptar-se a todos os tipos de disposição proposta pelo arquiteto.
Como por exemplo o tradicional sistema de lajes do tipo duplo T, tal sistema não pode ter
furos em suas almas, por isso, é necessário que os dutos acompanhem o sentido da alma da
laje pré-moldada.
4.3
Arquitetônico
4.3.1 Modificação arquitetônica
Este critério trata-se da capacidade que uma estrutura utilizando um dado sistema
de pré-moldado possui de adaptar-se a outras situações diversas, como uma mudança na
funcionalidade de um edifício. Como por exemplo, no caso de um escritório que devido a
motivos diversos deve passar por uma reforma e tornar-se uma escola.
Outro fato que poderá vir a servir como fator para este critério, trata-se da
necessidade de adaptabilidade para a acessibilidade dos usuários do edifício, como por
exemplo, a instalação de novas escadas e instalações elétricas e hidráulicas.
4.3.2 Versatilidade espacial e funcional
Este critério analisa a adaptabilidade de sistemas quanto a forma da estrutura,
visto que os pré-moldados tendem a ser modulares, para alguns comprimentos de vãos peças
61
maiores podem não se adaptar tão facilmente de forma que a estrutura deverá se adaptar ao
sistema construtivo, o que pode gerar descontentamento ou mesmo resistência.
Outra perspectiva deste critério é a capacidade do mesmo de comportar grandes
aberturas para escadas ou shafts, ou seja, elementos com pequenos vãos poderão não se
adaptar corretamente a este critério.
4.3.3
Versatilidade da espessura do sistema
Este critério analisa a altura do pavimento, sabe-se que a menor espessura de
pavimento é algo aspirado pela maioria dos sistemas, para isso diversas técnicas são aplicadas
entre elas aumento da largura da viga, utilização de outros materiais, entre outros. Para este
critério levou-se em conta que existe uma relação direta entre a profundidade do pavimento e
a altura do prédio. Vale frisar que a altura do prédio irá influenciar de diversas formas, tais
como as condições de estabilidade, o número de pavimentos e suas limitações devido ao
gabarito do prédio ou mesmo o aumento dos esforços de compressão nos pilares e fundações
devido a pavimentos mais pesados.
62
5
5.1
ANÁLISE DOS SISTEMAS
Análise Midwest Office System
5.1.1 Estrutural
O Midwest Office System é composto por 3 tipos de peças: a viga faixa, o pilar e
as placas de pavimentação que serão as lajes alveolares. Portanto classifica-se o sistema como
possuindo a necessidade de construir 3 peças: dois do tipo ciclo fechado e uma do tipo ciclo
aberto.O sistema possuirá 10 elementos, entre eles: as lajes vazadas, as armaduras das lajes
vazadas, a viga-faixa, as placas de ancoragem que estarão ligadas na viga faixa, as armaduras
metálicas da viga, os pilares, a armadura interna, a armadura metálica que reveste a parte oca
do pilar, as duas placas que estarão ligadas ao pilar e as placas que não estarão ligadas ao
concreto, entretanto servirão para unir as placas supracitadas. Para as instalações dos sistemas
não são previstas quebras de peças de concreto.
Para as operações de erguimento das peças, nota-se que será necessário manter a
peça suspensa até que se nivele o pilar, por sua vez as vigas faixa permanecerão suspensas até
que o processo de soldagem entre as placas metálicas da viga e do pilar esteja concluído.
Nota-se ainda a necessidade de armadura complementar que entrarão nos pockets, vale frisar
ainda que estas armaduras deverão ser positivas e negativas. Para o sistema não se faz uso de
escoramentos visto que as placas de pavimentação serão sustentados pelas vigas e estas pelo
próprio pilar.
5.1.2 Serviço
Sabe-se que os dutos de água e esgoto percorrerão o lado inferior do pavimento,
portanto estes possuirão uma superfície sem barreiras podendo o sistema adquirir o número
ótimo de curvas ou pontos que poderão vir a gerar perda de carga. Os eletrodutos também
possuirão a mesma vantagem, possuindo então a possibilidade de minimizar distâncias. Vale
ressaltar que não existirá nenhuma barreira estrutural para as tubulações, visto que as mesmas
poderão passar pelo shaft.
63
Para o Midwest Office System, a acessibilidade aos sistema de serviço será de
grande facilidade, pois os mesmos não serão embutidos no concreto. Sabe-se também que a
capacidade dos dutos de serviço não serão influenciados pelo pavimento, visto que este
sistema não prevê um limite para as bitolas dos dutos, o sistema estrutural pode se adaptar
bem ao sistema de serviço, pois não possui restrições quanto ao numero de tubulações, nem
força o sistema a passar por um determinado percurso.
5.1.3 Arquitetônico
A viga do sistema pode conseguir suportar até 10 m. A espessura total do
pavimento trata-se de 41 cm. O fator que eleva o valor do pavimento é a viga que é a peça
mais espessa apesar de ser construída com uma grande largura para compensar a reduzida
espessura da mesma, entretanto vale ressaltar que os dutos e os componentes do AVAC
ficarão sob o pavimento, ou seja, de acordo com o dimensionamento das bitolas dos mesmos,
o pavimento tenderá a ficar mais espesso.
5.2
Análise do sistema Slim Floor®
5.2.1 Estrutura
O sistema Slim Floor® é composto por três tipos de peças as placas de lajes
vazadas que são peças de ciclo aberto, as vigas metálicas que são peças de ciclo fechado, e os
pilares metálicos que por sua vez são peças também de ciclo aberto, vale ressaltar que para
este tipo de estrutura será necessário um projeto estrutural para as peças executadas em aço.
O sistema é composto por 4 elementos, as peças de concreto que comporão as
lajes, as armaduras passivas internas a estas, as vigas metálicas especialmente projetadas para
assentamento das placas e os pilares de concreto. Nenhum tipo de quebra esta previsto no
projeto das estruturas deste sistema.
Para o içamento deste sistema teremos a necessidade de manter as vigas metálicas
suspensas durante o processo de parafusamento ou soldagem, o que poderá vir a atrasar a
64
construção do mesmo. O sistema não utilizará escoras, entretanto utilizará processos de
soldagem, armadura passiva complementar, será necessário um processo de grouteamento.
5.2.2 Serviço
Os dutos do sistema Slim Floor® percorrerão a parte inferior da laje e esta não
apresentará reentrâncias ou rugosidades, de forma semelhante aos sistema supracitados,
teremos que as curvas poderão adquirir uma forma ótima pois não serão influenciadas pela
estrutura. A passagem de dutos entre pavimentos será através do uso de shafts.
A acessibilidade apresentada para o sistema de serviço é análoga ao do sistema
estrutural supracitado e utilizando-se a mesma lógica sabe-se que as bitolas dos dutos não
serão condicionados de acordo com as necessidades do sistema estrutural, também não existe
nenhuma restrição do Slim Floor® quanto ao número de dutos que poderão passar pelo
pavimento.
A utilização de lajes do tipo duplo T terá como consequências a dificuldade de
implantação do sistemas de serviço, isto devido a dificuldade em perfurar peças estruturais
para a passagem de dutos e peças, bem como sua manutenção poderá vir a ser prejudicada
pelo fato do sistema não possuir mobilidade horizontal. O método construtivo para este tipo
de sistema será a montagem dos dutos no pavimento.
5.2.3 Arquitetônico
Devido a viga ser feita de material metálico, esta poderá alcançar até 12 m e
utilizar um pavimento com a espessura de 20 cm já considerando o capeamento. Entretanto
vale ainda lembrar que ainda será instalado o sistema de serviço, portanto, este valor
aumentará um pouco devido ao diâmetro dos tubos.
5.3
Análise do sistema Delta Beam
5.3.1 Estrutural
65
O sistema Delta Beam possui três peças para sua montagem, as placas de
pavimentação, poderão ser peças vazadas ou outros sistemas de cadeia aberta, as vigas
metálicas ocas que servirão para apoiar o pavimento e os pilares que serão em estrutura
metálica ou então em concreto armado. O sistema será composto por até cinco elementos, a
viga metálica, as placas vazadas para a pavimentação e suas armaduras e os pilares que
poderão ser metálicos ou de concreto armado e as suas armaduras. O sistema não necessitará
ainda de quebras para a instalação de armaduras ou outros sistemas de serviço.
Para o içamento deverão existir alguns procedimentos que poderão vir a atrasar
em alguns segundo o processo de assentamento, no caso do executante optar por um sistema
estrutural em concreto armado moldado em loco, o mesmo necessitará de encaixe entre as
armaduras ou então no caso do executante optar por uma estrutura metálica a viga necessitará
de um sistema de parafusamento para ligar-se ao pilar. O sistema não utilizará escoramentos
ou solda, tornando assim mais viável devido à falta de dispêndio de recursos com
cimbramentos e mão de obra especializada, entretanto o sistema demandará a utilização de
groute e armaduras passivas complementares.
5.3.2 Serviço
As tubulações elétricas e hidráulicas serão sob o pavimento podendo assumir a
forma estabelecida pelo projetista. Vale ressaltar que as peças estruturais não precisarão
passar por curvas ou passagens excessivas e estas peças não necessitarão ser perfuradas ou
adaptadas pra se obter a passagem dos dutos, ou seja, o sistema estrutural é bem adaptável à
passagem dos sistemas de serviços, pois também possui um sistema para introdução de furos
em lajes sem prejudicá-la ou alterá-la. Semelhante ao sistema supracitado, o fato de possuir os
dutos por baixo do pavimento, torna este sistema acessível para se realizar a manutenção dos
dutos e AVAC, vale frisar que a bitola destes não possuirão um dimensionamento limitado
pelo sistema estrutural, podendo assim dizer que estes poderão adquirir a eficiência máxima
possível na norma regulamentadora de cada um dos sistemas de serviço.
Para o caso de utilização do sistema em lajes duplo T, teremos que os sistemas de
serviço poderão passar por uma difícil fase de implantação do sistema, pois este necessitaria
da atenção de um especialista estrutural para que as peças não sejam danificadas e findem em
desenvolver problemas estruturais. Para o sistema de manutenção, teremos dificuldades
66
relacionadas a impossibilidade do sistema se deslocar horizontalmente e ao fato de que os
sistemas deverão sempre passar pelos mesmos furos que já foram realizados durante a etapa
construtiva.
5.3.3 Arquitetônico
O sistema Delta Beam possui um grande diferencial em relação aos vãos que o
mesmo pode suportar, este sistema pode suportar até 14 m entre pilares. O sistema possuirá
ainda uma espessura que variará entre 20,3 e 40,6 cm sem contar o capeamento, dependendo
do perfil de viga utilizada. Vale ressaltar que as peças de lajes vazadas deverão ficar na
mesma espessura que a viga.
5.4
Análise do sistema Grünbauer
5.4.1 Estrutural
O sistema Grünbauer por sua vez possuirá apenas as placas de pavimentação, a
viga metálica e os pilares que deverão ser executados em estrutura metálica, portanto teremos
a necessidade do sistema de possuir um projeto estrutural, bem como todos os cuidados,
vantagens e desvantagens de um sistema estrutural composto em aço.
O sistema será composto por quatro elementos, as placas vazadas de
pavimentação que se apoiarão nas vigas metálicas e estas por sua vez apoiar-se-ão nos pilares
metálicos. As placas passarão por um processo de quebras apenas para que as mesmas se
encaixem nos pilares.
As operações de içamento apesar de possuir um sistema patenteado e
especializado apenas para estas situações necessitarão de um curto espaço de tempo a mais
para que os encaixes que formam a ligação viga-pilar sejam executados e este conjunto
permaneça estático, vale ressaltar que não há a necessidade de grouteamento, as peças não
necessitarão de soldas para conseguir a estabilidade, bem como não se fará necessário a
utilização de armaduras passivas complementares, também não necessitarão de um sistema de
escoras para a concretagem do capeamento.
67
5.4.2 Serviço
Para a utilização de lajes do tipo vazadas, as tubulações elétricas e hidráulicas
seguirão por baixo do pavimento sem existir a necessidades de passar por barreiras, elevações
ou desvios excessivos de forma que os dutos não precisarão vira sofrer um acréscimo na perda
de carga devido ao sistema estrutural, considera-se a utilização de shafts para a passagem de
dutos entre os pavimentos. A utilização de lajes do tipo duplo T, dificultará a forma como o
sistema será instalado, pois este variará sua forma de passagem de acordo com o sistema
estrutural, de forma, que os projetos deste sistema não poderão seguir um encaminhamento
totalmente livre.
De forma análoga aos sistemas supracitados, a utilização de lajes do tipo vazadas
conseqüentemente permitirá que os dutos permaneçam com as mesmas bitolas e não
necessitem efetuar quebras no pavimento,otimizando assim os sistema de serviço, a
acessibilidade ao sistema também se dará devido ao fato de o mesmo não estar envolto em
concreto. Conforme os demais sistemas, para a utilização de lajes duplo T teremos que o
sistema não possuirá grande facilidade de manutenção pois este não poderá se deslocar
livremente e seus percursos estarão amarrados pelos furos já realizados nos sistemas
estruturais durante a etapa de construção.
5.4.3 Arquitetônico
O sistema Grünbauer, também possui uma grande resistência e consegue vencer
vãos com grandes extensões, desta forma teremos a tabela seguir com os dados apresentados
pelo fabricante.
68
Tabela 5.1 - Vãos vencidos e espessuras dos pilares metálicos
Espessura
Vãos (m)
150 mm
180 mm
200 mm
265 mm
320 mm
400 mm
3,6 - 4,5 - 5,4
4,5 - 5,4 - 6,3 - 7,2
5,4 - 6,3 - 7,2 - 8,1
6,3 - 7,2 - 8,1 - 9,0
7,2 - 8,1 - 9,0 - 9,9 - 10,8
10,8 - 11,7 - 13,6 - 14,5
FONTE: http://www.grunbauer.nl/ned/watvloer.htm
5.5
Sistema Girder-slab®
5.5.1 Estrutural
O sistema Girder-slab®, possuirá 3 peças, as placas de pavimentação, uma viga
metálica desenvolvida e patenteada pela empresa e o sistema estrutural que deverá ser
exclusivamente metálico, visto que o mesmo não possui adaptabilidade para sistemas com
pilares em concreto armado.
O sistema possuirá ainda 4 elementos que são eles as placas de concreto vazadas,
suas armaduras, as vigas metálicas intituladas D-beam®, os pilares de aço que deverão ser
executados segundo um projeto estrutural. As placas passarão por um processo de quebra para
seu assentamento, durante o processo de colocação das armaduras passivas.
Para o içamento deste sistema, será necessário um acréscimo durante seu processo
de suspensão, isso devido ao fato que o sistema precisará ser ligado ao pilar para conseguir
oferecer estabilidade suficiente para a montagem das placas de concreto vazadas. O sistema
não necessitará de escoras, entretanto o mesmo demandará solda, um processo de
grouteamento, e de adição de armaduras passivas complementares.
5.5.2 Serviço
Para o caso de sistema do tipo placas vazadas, os dutos percorrerão a face inferior
do pavimento, essa estratégia tem a vantagem de permitir que os mesmos não necessitem de
diversas curvas verticais para chegar ao seu destino, sendo assim estes tendem a apresentar a
69
menor perda de carga possível. Os dutos não precisarão transpassar nenhum tipo de peça
estrutural para chegar ao seu destino, de forma que o design da estrutura não irá interferir nos
sistemas de serviço. Para o caso de utilização de placas duplo T, teremos a preocupação de
perfurar o menor número de peças estruturais possíveis.
A acessibilidade aos sistemas de serviços se dará facilmente visto que estes não
ficarão cobertos com concreto estrutural e o diâmetro destes não será afetado pelo sistema
estrutural. O pavimento também não gera nenhum tipo de empecilho para a quantidade de
dutos que comportará. A acessibilidade ao sistema quando este utiliza o sistema tipo laje
duplo T será um pouco mais complicado, pois estas peças deverão passar sempre pelos
mesmos furos que foram feitos durante a fase de execução e o sistema não poderá se mover
lateralmente livremente.
5.5.3 Arquitetônico
A viga poderá suportar uma extensão entre pilares de até 8,53 m, segundo o
fabricante a melhor utilização deste sistema varia entre 7,92 m e 8,53 m .O pavimento do
sistema variará entre 25 cm e 30 cm, já se considerando um capeamento de 5 cm, conforme
recomendado pela empresa.
5.6
Análise do sistema Shallow Flat Soffit
5.6.1 Estrutural
O Shallow Flat Soffité composto por três tipos de peças: a viga faixa, o pilar e as
placas de pavimentação que serão as lajes alveolares.O sistema possuirá 11 elementos, entre
eles as lajes vazadas, as armaduras das lajes vazadas, a viga-faixa, as placas de ancoragem
que estarão ligadas na viga faixa, as armaduras metálicas da viga, os pilares, a armadura
interna, a armadura metálica que reveste a parte oca do pilar, as barras que serão parafusadas
sob a viga faixa, as duas placas que estarão ligadas ao pilar e as placas que não estarão ligadas
ao concreto, entretanto servirão para unir as placas supracitadas. Vale ressaltar que o sistema
não prevê quebra de nenhuma de suas peças por motivos construtivos.
70
Para o processo de erguimento dos componentes do sistema, nota-se que será
necessário manter a peça suspensa até que se nivele o pilar. Nota-se ainda a necessidade de
armadura complementar que entrarão nos espaços vazios do pilar, vale frisar ainda que estas
armaduras deverão ser positivas e negativas. Para o sistema não se faz uso de escoramentos
visto que as placas de pavimentação serão sustentados pelas vigas e estas pelo próprio pilar.
5.6.2 Serviço
Para este sistema, os dutos percorrerão a face inferior do pavimento, portanto, os
mesmos não passarão por barreiras ou limitações que venham a gerar perdas de carga devido
ao sistema estrutural, sua passagem entre pavimentos também se dará através da utilização de
shafts.
Semelhante aos demais, o acesso aos sistemas será de grande facilidade, visto que
estes estarão livres sob o pavimento, vale ressaltar ainda que os dutos não serão limitados pelo
sistema estrutural, desta forma as bitolas destes poderão variar obedecendo as normas
vigentes a estes sistemas, o número de dutos não será limitada pelo sistema estrutural, apenas
pela arquitetura do mesmo.
5.6.3 Arquitetônico
O sistema shallow Flat Soffit, quando utilizando um sistema de protensão, pode
chegar a suportar pavimentos de 9,75 m utilizando-se uma espessura de apenas 22,9 cm. Vale
ressaltar que apesar da diminuta resistência em relação aos demais sistemas, este utiliza
apenas concreto, em um lugar como o Brasil cuja cultura construtiva utiliza em grande parte
apenas sistema construtivos utilizando concreto, este sistema possuirá uma vantagem inicial
superior aos demais.
5.7
Análise do sistema Splice Sleeve
71
5.7.1 Estrutural
O sistema Splice Sleeve é composto por três peças, as peças de laje, as vigas, os
pilares e os conectores metálicos. O sistema será composto por 7 elementos, as peças de lajes
pré-moldadas e suas armaduras internas, as vigas pré-moldadas e suas armaduras internas, os
pilares e suas armaduras e os conectores metálicos do sistema Splice Sleeve. O sistema prevê
quebra em peças de pré-moldado apenas nas proximidades do pilar, justamente pela falta de
apoio.
Para o erguimento das estruturas, teremos que o pilar e a viga deverão ser
conectados e nivelados, o que demandará uma certa quantidade de tempo. O sistema prevê
ainda a utilização de armaduras passivas, a utilização de groute, vale ressaltar entretanto que o
sistema não demandará a utilização de escoras e soldas.
5.7.2 Serviço
O sistema de serviço será instalado abaixo do pavimento e de forma análoga aos
demais sistemas,teremos dois tipos de comportamento, para o caso da utilização de lajes
vazadas, o formato dos dutos não serão afetados pela estrutura do pavimento, podendo
percorrer o caminho mais retilíneo até seu destino, entretanto, para a utilização de lajes do
tipo duplo T, teremos que os sistemas deverão percorrer caminhos paralelos ao sentido
longitudinal das placas de pavimentação e a passagem perpendicular através destes deverá ser
acompanhada por um especialistas da área. O sistema utilizará shaft para a passagem de peças
entre pavimentos.
A acessibilidade para o caso de placas vazadas, será garantido pois o mesmo não
possuirá nenhuma camada de concreto revestindo-o, como conseqüência e de forma análoga
aos demais sistemas, a bitola dos dutos não será alterada devido ao sistema estrutural e o
sistema de serviço não será limitado pelo sistema estrutural. Para o caso da utilização de lajes
tipo duplo T teremos que estas bitolas deverão ser controladas e dependendo da situação estas
poderão até mesmo ser reduzidas devido ao sistema estrutural.
72
5.7.3 Arquitetônico
O sistema Splice Sleeve não possui uma forma definida para as peças de concreto
de forma que suas seções podem atingir os mais variados tamanhos, formas e aplicações. Para
este sistema então, teremos que as limitações não serão referentes ao Splice Sleeve, mas sim
de acordo com as características geométricas e físicas das peças de concreto. Portanto,
considera-se que este sistema não possui dados aplicáveis a este critério do trabalho.
5.8
Análise do sistema Supranos Decks
5.8.1 Estrutural
O sistema Supranos Decks será composto de três peças, entre elas as placa de
lajes, as vigas metálicas e os pilares em estrutura metálica, vale ressaltar que para este tipo de
construção um projeto estrutural será requerido, tendo vistas para estrutura armada em aço. O
sistema não prevê quebra de nenhuma de suas peças por motivos construtivos.
O sistema Supranos será composto por 5 elementos, as placas de lajes, as
armaduras passivas internas a estas placas e a treliça metálica que ficará externa ao concreto
da placa, também comporão o sistema as vigas e pilares metálicos.
Para o processo de içamento da estrutura, teremos que as placas serão apoiadas
sobre a laje e só então soldadas, portanto a etapa de erguimento das placas não contabilizará o
tempo perdido durante a soldagem das peças. O sistema utilizará groute, soldagem da treliça
metálica e não necessitará de escoramentos ou armaduras passivas.
5.8.2 Serviço
O sistema Supranos Decks também instalará os sistemas de serviço sob o
pavimento, entretanto este possuirá barreiras físicas que serão as treliças metálicas o que
conseqüentemente fará com que o traçado dos dutos se amoldem aos espaços vazados das
lajes que possuirá uma conformação de treliças dispostas no sentido longitudinal das lajes.
73
A acessibilidade não será tão fácil como para os demais sistemas, pois a mão de
obra terá gastos de tempo para adaptações dos tubos nos espaços compreendidos entre as
barras metálicas das treliças estruturais. As bitolas dos dutos possuirão limitações para seus
valores, ou seja, o maior diâmetro das tubulações que passarão por baixo do pavimento serão
limitados pelos valores dos espaços entre as barras estruturais do sistema, sabe-se entretanto
que o sistema não possuirá limitações para o número de eletrodutos e tubulações.
5.8.3 Arquitetônico
O sistema poderá suportar distâncias de pavimentos variando entre 3,05 m e 12,19
m, no entanto vale ressaltar que sua espessura de pavimento será em torno de 43 cm, já
considerando uma espessura de 3 cm para o capeamento. Entretanto vale ressaltar que esta
espessura trata-se exclusivamente da pavimentação, sendo necessário adicionar um valor para
a espessura das vigas metálicas que possuirão valores variáveis de acordo com o projeto
estrutural e sua demanda de carga.
5.9
Análise do sistema Plate Flooring
5.9.1 Estrutural
O sistema Plate Flooring similar aos demais, utiliza três peças para sustentar a
estrutura, serão elas: as peças do pavimento que serão pré-moldadas, as vigas e pilares que
serão metálicos ou em concreto, portanto este sistema possui duas peças moldados em loco e
uma pré-moldada.
O sistema será composto por 6 peças, as placas de concreto que comporão o
pavimento, as armaduras internas das placas, as vigas e suas armaduras moldadas em loco e
os pilares e suas armaduras também moldados em loco.
Durante o processo de erguimento das placas não existe a necessidade de manter
as mesmas suspensas por muito tempo devido a ausência da necessidade de executar soldas,
ou conexões que demandem mais tempo que o necessário, o sistema não utilizará escoras e
nem groute.
74
5.9.2 Serviço
Para este sistema, os dutos também ocuparão a face inferior do pavimento, essa
metodologia permite que os dutos obtenham os traçados mais retilíneos e assim não
necessitem de diversas curvas verticais ou horizontais para chegar ao seu destino, ou seja, o
sistema tende a apresentar a menor perda de carga possível. Os dutos não precisarão
transpassar nenhum tipo de peça estrutural para chegar ao seu destino, de forma que o design
da estrutura não irá interferir nos sistemas de serviço.
A acessibilidade aos sistemas de serviços se dará facilmente visto que estes não
estarão envolvidos com concreto estrutural o que não afetará o diâmetro destes. O pavimento
também não gerará nenhum tipo de empecilho para a quantidade de dutos que comportará.
5.9.3 Arquitetônico
O sistema Plate Flooring apresenta um valor variável para a espessura do
pavimento, isto devido à possibilidade de se obter diversas espessuras para a viga metálica ou
em concreto armado. Entretanto sabe-se que sua espessura variará segundo o valor do
capeamento que variará entre 5 cm e 14,5 cm, desta forma, o sistema conseguirá vencer vãos
entre 3 m e 7 m.
5.10 Resumo das considerações
Para o final deste capítulo, tem-se um resumo que organizará e complementará as
descrições e análises dos sistemas citados durante este trabalho. As tabelas abaixo contém a
classificação dos sistemas.
75
Tabela 5.2 - Considerações acerca do número de peças e elementos dos diversos sistemas
Sistema
Número de Peças
Pré-moldadas
Midwest Office System
Slim Floor®
Delta Beam
Sistema Grünbauer
Sistema Girder-slab®
Sistema Shallow Flat Soffit
Sistema Splice Sleeve®
Supranos Decks™
Sistema Prestressed Plate Flooring
3
1
1
1
1
3
3
1
1
Número de peças
Convencionais
Número de
Elementos
Pontuação
10
4
5
4
4
11
7
5
6
16
11
12
11
11
17
13
12
13
2
2
2
2
2
2
Tabela 5.3 - Classificação dos sistemas de acordo com o número de peças
Colocação
Sistemas
Pontuação
1
1
1
2
2
3
3
4
5
Slim Floor®
Sistema Grünbauer
Sistema Girder-slab®
Delta Beam
Supranos Decks™
Sistema Splice Sleeve®
Sistema Prestressed Plate Flooring
Midwest Office System
Sistema Shallow Flat Soffit
11
11
11
12
12
13
13
16
17
76
Tabela 5.4 - Desempenho dos sistemas no critério método de construção
Operações
Sistemas
Midwest Office System
SlimFloor®
Delta Beam
Sistema Grünbauer
Sistema Girder-slab®
Sistema Shallow Flat Soffit
Sistema Splice Sleeve®
Supranos Decks™
Sistema Prestressed Plate
Flooring
Fôrmas
Parafusamento Soldagem Grouteamento
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Quebra
Armadura Concretagem Desempenho
de peças complementar
in loco
X
X
5
X
X
X
5
X
3
X
2
X
X
5
X
X
5
X
2
X
3
X
X
Tabela 5.5 - Classificação dos sistemas de acordo com o método de construção
Posição
1
1
2
2
2
3
3
3
3
Sistema
Sistema Grünbauer
Sistema Splice Sleeve®
Delta Beam
Supranos Decks™
Sistema Prestressed Plate Flooring
Midwest Office System
SlimFloor®
Sistema Girder-slab®
Sistema Shallow Flat Soffit
Pontuação
2
2
3
3
3
5
5
5
5
X
3
77
Tabela 5.6 - Sistemas de serviço dos diversos sistemas estruturais
Sistema
Método do serviço de
instalação
Coordenação entre a
ocupação do sistema
estrutural e os sistemas de
serviço
Manutenção dos sistemas
de serviço
Midwest Office System HC
SlimFloor® HC
SlimFloor® Duplo T
Delta Beam HC
Delta Beam Duplo T
Sistema Grünbauer HC
Sistema GrünbauerDuplo T
Sistema Girder-slab® HC
Sistema Girder-slab® Duplo T
Sistema Shallow Flat Soffit
Sistema Splice Sleeve® HC
Sistema Splice Sleeve® Duplo T
Supranos Decks™
Sistema Prestressed Plate Flooring
2
2
3
2
3
2
3
2
3
2
1
2
3
1;2
1
1
3
1
3
1
3
1
3
1
1
3
2
2
1
1
2
1
2
1
2
1
2
1
1
2
5
5
78
Tabela 5.7 - Tabela comparativa entre os vãos dos pavimentos
Sistema
Distâncias dos vãos *
Espessura do pavimento **
Midwest Office System
SlimFloor®
Delta Beam
Sistema Grünbauer
Sistema Girder-slab®
Sistema Shallow Flat Soffit
Sistema Splice Sleeve®
Supranos Decks™
Sistema Prestressed Plate Flooring
12,00
14,00
3,60 – 14,50
7,92 -8,53
9,75
3,05 – 12,19
3,00 – 7,00
41
20
20,3 - 40,6
15 - 40
25 - 30
33,2
10,5 - 19,5
* Espaços máximos
considerado
** Espessuras
máximas e
mínimasobservadas
- Dados não
encontrados,
insuficientes ou
dependentes de
outras peças
79
6
CONCLUSÕES
Conclui-se por outro lado que a escolha do melhor sistema variará de acordo com
o tipo de aplicação que será feita, isto porque o contexto e o critério em questão influirá
consideravelmente, por exemplo, temos um hipotético sistema que atinge grandes vãos e um
outro que atinge vãos menores, entretanto os métodos construtivos do segundo são mais
viáveis economicamente, teremos então um caso onde a eficiência dos dois sistemas é
mensurada de acordo com uma necessidade pontual. Se a necessidade do cliente for grandes
vãos o primeiro será a melhor escolha, caso a necessidade maior seja economia de recursos o
segundo sistema oferecerá maior viabilidade.
O objetivo geral deste trabalho foi atingido no capítulo 5 onde as tabelas de
critérios serviram para comparar os diversos sistemas e assim conseguir uma análise crítica e
comparativa entre os mesmos.
6.1
Sugestões para futuros trabalhos
Uma sugestão para um futuro trabalho seria um novo sistema que procure
abranger a nota máxima no maior número de critérios possível. Poderia ser desenvolvido um
sistema de forma a obter um modelo que se adapte as diversas situações, aumentando sua
viabilidade econômica, técnica, arquitetônica e de serviço.
Uma outra opção seria um trabalho que buscasse estabelecer hierarquias entre os
critérios e desta forma eleger o melhor sistema de acordo com a situação de projeto.
80
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
PRIOR, R.C., P.S., S.R., S.S., Z.W.J. Van. Indentification and preliminar assesment of
existing precast concrete floor systems. 1993. ATLSS ReportNº.93-07. Lehigh University
ALBUQUERQUE, A.T. Otimização de pavimentos de edifícios com estrutura de concreto
pré-moldado utilizando algoritmos genéticos. 2007. Tese (Doutorado em Engenharia de
Estruturas) – Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Paulo.
ALMEIDA, S.F. Analise experimental estática e dinâmica da rigidez de ligações vigapilar de concreto pré-moldado. 2010. Tese (Doutorado em Engenharia de Estruturas) –
Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade São Paulo, São Paulo.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 8800: Projeto de
estruturas de aço e estruturas mistas de aço e concreto de edifícios - Execução. Rio de Janeiro,
2008.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 9062: Projeto e
execução de estruturas de concreto pré-moldado. Rio de Janeiro, 1983.
BRUMATI, D.O. Uso de Pré-moldado, estudo e viabilidade. 2008. Monografia
(Especialização em Construção Civil) – Universidade de Minas Gerais, Vitória.
CATAI, E. Análise dos efeitos da retração e fluência em vigas mistas. 2005. Dissertação de
mestrado – Universidade de são Carlos (Ufscar)
EL DEBS, M. K.Concreto pré-moldado: fundamentos a aplicações. São Carlos: EESCUSP.
FRANCA, M.P.A., Estudo da eficiência dos contraventamentostreliçados em edifícios
com estrutura de aço. Recife, 2003. Dissertação de mestrado – Universidade Federal de
Pernambuco (UFPE)
GILSON Q., P.R.J., M.A.G. Manual de construção em aço – Estruturas mistas – Vol1.
2010 Rio de Janeiro. Instituto Aço Brasil – Centro de Construção em Aço.
IGLESIAS, T.B. Sistemas construtivos em concreto pré-moldado. 2008. Monografia
(Graduação em engenharia Civil) – Universidade Anhembi Morumbi, São Paulo.
MARTINS, M.M. Dimensionamento de estruturas de aço em situação de incêndio. 2000.
Dissertação de mestrado – Universidade Federal de Minas Gerais – UFMG
MIOTTO, A.M. Ligações viga-pilar de estrutura de concreto pré-moldado: Análise com
ênfase na deformabilidade ao momento fletor. 2002. Tese (Doutorado em Engenharia de
estruturas) – Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Paulo.
81
MORCOUS, G., T.M.K. Shallow Flat Soffit precast concrete floor system. 2010. Artigo
apresentado no 3rd fib International Congress.
MORCOUS, G., T.M.K., E.H.M.S. Construction of a Shallow Flat Soffit Precast Floor
System. 2011. apresentado no 47th ASC Annual International Conference Proceedings.
NARDIN, S. de.Avaliação da influência da posição dos conectores de cisalhamento no
comportamentode vigas mistas parcialmente revestidas. 2008. Artigo submetido a (REM)
– Revista da escola de Minas.
PEDERIVA JR, P.F. Comparação dos custos envolvidos na construção de pavilhões com
estruturas pré-moldadas e moldadas in loco. 2009. Monografia (Graduação em Engenharia
Civil) – Universidade Regional do Noroeste do Rio Grande do Sul, Ijuí, Rio Grande do Sul.
SERRA S.M.B. , F.M.A. , P.B.N. Evolução dos Pré-fabricados de Concreto. 2005. Artigo
Científico - Núcleo de Estudos e Tecnologia em Pré-moldados (NET-PRÉ), Departamento de
Engenharia Civil da Universidade Federal de São Carlos. São Carlos
SOUZA, A.S.C. Dimensionamento de elementos estruturais em aço. 2010. São Carlos:
EESC-USP.
VIERO, L.K. Industrialização da construção civil pré-fabricados em concreto. 2008.
Monografia (Graduação em Engenharia Civil) – Santa Maria, Rio Grande do Sul.
http://webs.demasiado.com/forjados/tipologia/semiprefa/slimfloor/index.htm
25/07/2011
http://www.peikko.com/product-group/c=Deltabeamacessado em 05/08/2011
http://www.acheson-glover.com/acessado em 20/08/2011
http://www.grunbauer.nl/ned/hoed.htmacessado em 21/08/2011
http://www.grunbauer.nl/ned/watvloer.htmacessado em 21/08/2011
http://www.girder-slab.com/homepage.aspacessado em 13/09/2011
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