Aplica-se às versões: PMv7, PMv7G, PMv8, PMv8G

Assunto:

Como iniciar um projeto de estruturas pré-moldadas?

Artigo:

O uso de concreto pré-moldado em edificações normalmente está associado à velocidade de construção, eficiência e versatilidade arquitetônica. Com o constante acréscimo da necessidade de processos construtivos que busquem as características acima de forma cada vez mais otimizada, pode-se concluir que a pré-fabricação das estruturas de concreto é um processo industrializado com grande potencial para o futuro. Todavia, segundo Leonardi (2006) geralmente a pré-fabricação ainda é vista pela maioria dos projetistas como se fosse apenas uma variante técnica das construções de concreto moldadas no local. Isso se deve a falta de profissionais com experiência neste tipo de concepção estrutural, gerando assim certa resistência por parte destes profissionais na escolha pela pré-fabricação. Além disso, a falta de conhecimentos a cerca do processo construtivo utilizando a pré-fabricação resulta em projetos que não aproveitam toda a potencialidade deste sistema, o que também pode ocultar as reais vantagens da pré-moldagem.

Com o intuito de auxiliar os usuários do Eberick Pré-moldado a conceber projetos de forma mais racionalizada através do programa, serão abordadas numa série de artigos, as etapas de projeto que podem ser realizadas no programa, até que seja obtida uma estrutura estável e cujos elementos estruturais possam ser dimensionados de acordo com a normalização vigente.

Para iniciar este trabalho, utilizaremos um modelo estrutural que foi previamente lançado no Eberick Pré-moldado. Este modelo pode ser visualizado na figura abaixo:

iniciando_projetos_de_estruturas_pre_moldadas_a.gifExemplo de estrutura pré-moldada

No modelo proposto foram lançados 3 pavimentos, sendo um de fundação, com 1,5m de altura e os demais com 3,5m de altura.  

Inicialmente, foram adotadas vigas pré-moldadas com seção de 25x60cm em 1º estágio, pilares pré-moldados com seção de 40x40cm e lajes alveolares de 25cm de espessura, sendo 5cm de capa de concreto. Os consolos dos pilares foram definidos como sendo trapezoidais, com 20cm de comprimento.

No pavimento de fundação, foram consideradas vigas baldrame moldadas in loco de 25x60cm. As fundações dos pilares pré-moldados são do tipo bloco com cálice.

Segue abaixo uma nova figura ilustrando o lançamento dos elementos estruturais em planta baixa:

iniciando_projetos_de_estruturas_pre_moldadas_b.gif

Croqui da estrutura do modelo

No modelo, adotou-se um carregamento de parede sobre as vigas do contorno da estrutura, considerando uma altura de 3,5m de parede e 15cm de espessura. Para as vigas da cobertura este carregamento considerou apenas 1m de altura de parede, correspondente ao peitoril da obra.

Com relação aos carregamentos sobre as lajes, foram adotadas cargas acidentais e de revestimento. As cargas acidentais foram de 700 kgf/m² no 1º pavimento e 200 kgf/m² na cobertura. Já a carga de revestimento foi de 200 kgf/m² para todas as lajes.

Verificando a estabilidade global da estrutura

Tendo definido a estrutura que será tomada como base para as análises realizadas em nossos artigos, podemos iniciar nossos estudos a partir da análise global da estrutura.

Após processar a estrutura (inicialmente somente com a opção ”Análise estática linear” marcada), pode-se clicar no botão “Resultados”. É importante comentar que, de antemão, já se pode prever que a estrutura apresenta problemas de estabilidade, uma vez que a mensagem de que a estrutura foi processada com avisos é emitida pelo programa.

iniciando_projetos_de_estruturas_pre_moldadas_c.png

Estrutura processada com avisos

Tendo clicado no botão “Resultados” podemos verificar que a estrutura apresenta os seguintes resultados:

iniciando_projetos_de_estruturas_pre_moldadas_d.gif

Resultados de processamento do pórtico

 Os resultados apresentados nos remetem às seguintes conclusões:

Relação de carga por área: O aviso "Relação carga por área não usual para edifícios" é emitido quando a razão entre o somatório total das cargas e a área total da estrutura for inferior a 900 kgf/m² ou superior a 1300 kgf/m². Esta relação é, na verdade, um parâmetro que pode ser utilizado para observar se os carregamentos considerados estão dentro dos valores usuais de projeto de edificações residenciais e comerciais, já que valores muito acentuados para esta relação podem indicar que as cargas não foram lançadas corretamente pelo usuário.

No exemplo, este valor foi de 1390 kgf/m² podendo ser considerado normal, já que a edificação será utilizada para fins comerciais  , porém com aplicação para uma loja, com sobrecarga de 700 kgf/m². Assim, neste caso o aviso será ignorado, uma vez que os carregamentos adotados para as lajes implicam realmente em maior relação carga/área.

Para maiores informações sobre este aviso, sugere-se a leitura do artigo Aviso “Relação de carga por área não usual para edifícios”.

Em relação aos deslocamentos horizontais, estes não apresentam problemas à estrutura, uma vez que os deslocamentos obtidos foram menores que os valores limite calculados para esta obra.

O Gama-Z, por outro lado, apresentou-se acima do valor limite estipulado no item 15.4.2 da NBR 6118:2007, para que a estrutura seja considerada como de nós fixos, sendo que neste caso os efeitos de 2ª ordem devem ser considerados. No Eberick pode-se verificar a análise de 2ª ordem através do processo P-Delta, o qual irá calcular os efeitos de 2ª ordem provenientes da não linearidade geométrica da edificação.  

Os resultados dos deslocamentos no topo da estrutura calculados pelo processo P-Delta apresentaram-se elevados, sendo que o ideal é obter valores até 15% para uma estrutura deste porte.

Inspeção visual da estrutura

A análise dos deslocamentos elásticos definidos para a aplicação de cargas verticais indicou deslocamentos verticais elásticos máximos de 5,53 cm em alguns pontos da sua estrutura.

Cabe somente destacar que tais deslocamentos foram verificados na região em que há vigas apoiando-se umas sobre as outras. Além disso, as vigas internas do projeto também estão com deslocamentos bastante expressivos, como se pode observar na figura.

Dessa constatação, depreende-se que o modelo estrutural proposto contém alguns pontos que podem ser melhorados no projeto, os quais serão comentados na seqüência.

iniciando_projetos_de_estruturas_pre_moldadas_e.gifPórtico unifilar da estrutura - deslocamentos

Dimensionamento dos elementos

Após processar a estrutura os elementos estruturais foram calculados, a fim de que fosse possível mapear as situações críticas do projeto, através da identificação dos elementos que apresentam problemas de dimensionamento.

Todas as lajes do pavimento Cobertura passam no dimensionamento. As lajes do pavimento Térreo, no entanto, encontram-se, em sua maioria, com erro de dimensionamento.

iniciando_projetos_de_estruturas_pre_moldadas_f.gifLajes do pavimento Cobertura

iniciando_projetos_de_estruturas_pre_moldadas_g.gifLajes do pavimento Térreo (lajes com erro em azul claro)

Em torno de 30% das vigas apresentam-se com erro de dimensionamento no pavimento Cobertura. Tais vigas podem ser visualizadas em vermelho na figura abaixo:

iniciando_projetos_de_estruturas_pre_moldadas_h.gifVigas da cobertura

Já em relação às vigas do pavimento Térreo tem-se que 45% das vigas deste pavimento estão com erro de dimensionamento:

iniciando_projetos_de_estruturas_pre_moldadas_i.gifVigas do pavimento Térreo

Por fim, as vigas baldrame, moldadas in loco, passaram no dimensionamento, podendo ser detalhadas normalmente.

Para o projeto lançado inicialmente, todos os pilares apresentaram erro de dimensionamento em pelo menos um dos pavimentos. Em virtude disso, as fundações também não puderam ser dimensionadas.

iniciando_projetos_de_estruturas_pre_moldadas_j.gifPilares da estrutura

A fim de facilitar a identificação dos elementos que deverão ser analisados posteriormente segue uma tabela listando tais elementos. Os demais aparentemente não apresentam erros, podendo ser dimensionados e detalhados normalmente.

iniciando_projetos_de_estruturas_pre_moldadas_k.gif

Lista de elementos estruturais com erro de dimensionamento

Verificados os pontos críticos da estrutura, pode-se partir para soluções que busquem eliminar tanto a instabilidade global da estrutura quanto o dimensionamento dos elementos em si.

Diante do exposto nos parágrafos anteriores, o propósito deste artigo foi o de apresentar uma estrutura pré-moldada com problemas de instabilidade global e de dimensionamento dos elementos pré-moldados, a fim de ilustrar as verificações iniciais que devem ser feitas na estrutura, bem como a identificação das situações críticas de projeto. Partindo desta identificação, poderão ser tomadas medidas que busquem obter uma estrutura estável, em que todos os elementos poderão ser dimensionados de acordo com a normalização vigente.

Nos próximos artigos iremos apresentar possíveis soluções para os problemas apresentados, tanto referentes à estabilidade do conjunto quanto ao dimensionamento de cada elemento estrutural do projeto modelo.

tag(s): estruturas pré-moldadas; dimensionamento; análise; pórtico, pilares pré-moldados, vigas pré-moldadas