Concreto armado ou protendido? Um estudo de caso realizado no Sistema CAD/TQS

Com a disseminação de novas tecnologias aliada a uma grande diversidade e aprimoramento dos métodos construtivos, a protensão vem ganhando espaços em regiões que por tradição não era utilizada. Em certos lugares a protensão era vista não como um benefício, mas, como uma necessidade para atender premissas do projeto arquitetônico. Poderíamos citar casos de projetos que seriam necessários vencer vãos que para o concreto armado não seria o mais adequado, no qual as peças teriam que ter uma altura tal que arquitetonicamente as tornariam inviável. O caso citado, pode se comparar a estruturas de edificações que estão localizadas em regiões submetidas ao gabarito na altura. Como o pé-esquerdo dessas edificações tem altura definida pelo gabarito os elementos não teriam altura (inércia) suficientes para vencer os vão sem a utilização da protensão. Contudo, ainda está ocorrendo que um maior entendimento por parte dos construtores está fazendo com que alguns métodos construtivos que outrora eram mistificados, ganhe espaço no meio técnico e acadêmico com processos viáveis.

Figura 1 – Modelo 3D BIM da estrutura em laje lisa protendida

Pensar em protensão como solução técnica para vencer vãos que só com concreto armado não seria possível, é sem dúvida, uma subutilização do sistema. Sua utilização não é simplesmente a inserção de cabos nas lajes ou vigas na estrutura do prédio. Sua utilização deve vir acompanhada de vários benefícios, tanto para a estrutura, como para a integração com os demais sistemas e subsistemas que compõe a edificação. Benefícios tais como:

  • Para a estrutura: a protensão trás benefícios na durabilidade, reduzindo fechas e consequentemente as fissuras, haja vista, que as peças trabalham comprimidas. Como diria nosso professor Roberto Chust “onde houver a tração, que eu leve a compressão”.
  • Para a edificação: com a possibilidade da utilização de um sistema de lajes lisas, há um grande facilidade na execução da estrutura. Outro grande benefício seria nas instalações prediais, pois as tubulações podem correr embaixo da lajes sem precisar passar por furos nas vigas. Ou ainda, no sistema de vedações, que ficariam mais racionalizados devido a inexistência de capeaços na alvenaria.

Para um melhor entendimento, realizou-se um estudo caso,  comparando dois sistemas estruturais de uma edificação residencial com 13 lajes. Tem-se na figura abaixo as formas de duas soluções propostas para o empreendimento.

Figura 2 – Formas do Tipo – Laje Lisa Protendida x Laje Maciça

Pode-se perceber que a estrutura em laje lisa protendida é bem mais “limpa”, pela a utilização de pouquíssimas vigas. Com a utilização da protensão, foi possível a redução de dois pilares, assim como dois blocos de coroamento na estrutura do prédio. Com a redução do peso próprio da estrutura, foi possível reduzir 10 estacas de 18 metros de comprimento em alguns blocos de coroamento. Outro ponto sensível da análise foi a redução das flechas nas lajes, trazendo benefícios de durabilidade para sistemas tais como; vedação e revestimento (vide Figura 3 e 4).

Figura 3 – Flecha não linear (2,60cm) laje maciça no sistema CAD/TQS – Residencial Mariniz Stella

Figura 4 – Flecha linear ELU (1,23cm) laje protendida no sistema CAD/TQS – Residencial Mariniz Stella

Figura 5 – Vista 3D dos cabos de protensão

Falando-se em estabilidade, podemos comparando o deslocamento de topo das duas estruturas. A em lajes lisas protendida se desloca mais em relação a de laje maciça. Porém, as duas estão bem abaixo do limite máximo estabelecido na NBR 6118/2014.

Figura 6 – Deslocamento do topo – estrutura em laje maciça

Figura 7 – Deslocamento do topo – estrutura em laje lis protendida

Mesmo com a retirada de dois pilares a estrutura em laje lisa protendida apresentou um bom comportamento estrutural. Foi utilizada a análise P-Delta para as considerações dos esforços de 2ª ordem. O máximo valor encontrado RM2M1 foi de 1,180. Isto significa que os esforços de 2ª ordem foram no máximo de 18% dos de 1ª ordem.

Para a análise de custo, utilizou-se as composições de uma empresa especializada em execução de estruturas;

e de uma outra empresa especializada na execução da protensão:

E por fim, chegou-se a análise de custo para os dois sistemas estruturais utilizados:

Figura 8 – Custo da estrutura em laje maciça

Figura 9 – Custo da estrutura em laje protendida

Como visto na comparação acima, utilização do sistema estrutura com laje lisa protendida apresentou um custo menor de produção da estrutura. Falando-se em termos globais da edificação, só uma análise mais criteriosa poderia quantificar o valor de uma possíveis redução no custo e/ou velocidade de construção do empreendimento. Como visto, o benefício da utilização da protensão pode ser bem mais explorado, principalmente na racionalização de materiais, velocidade na produção da estrutura e do empreendimento.

Flávio Roberto

Engenheiro civil formado pela Universidade Federal da Paraíba, Mestrado Engenharia de Estrutura pela Universidade Federal da Pernambuco e em Tecnologia de Construção de Edifício pelo Instituto Federal de Ciência e Tecnologia da Paraíba, Pós Graduado em Estrutura de Concreto e Fundações pela Universidade da Cidade de São Paulo.

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Técnica de injeção de fissuras

Em virtude da última postagem, recebi muitas mensagens pelo direct solicitando maiores explicações sobre a tecnologia de injeção de fissuras nas estruturas de concreto armado. Então, farei esta postagem pra explicar um pouco melhor.   A técnica consiste basicamente em se aplicar os bicos de injeção, ora em furos realizados com brocas de diâmetro específico, ora aderidos sobre a superfície do concreto, espaçados estrategicamente no caminho (path) da fissura; vedar a fissura ou quaisquer outros vazios que possam estar conectados com as fissuras na região entre bicos (ou próximos deles) com uma resina tixotrópica, geralmente a epoxídica; aplicar (injetar) nos bicos, uma resina mais fluida, ou até materiais inorgânicos; escolher uma direção de aplicação mais adequada ao material adotado e mais adequada em função do grau de preenchimento da fissura que se deseje. (a) (b) (c) Fig. 1 – Detalhe da sequência de atividades (a) realização dos furos; (b) aplicação dos bicos de perfuração; (c) colmatação das fissuras com resina tixotrópica   Existem duas situações gerais em que a injeção é adotada como forma de recuperação. A primeira ocorre quando é necessário colmatar uma fissura que esteja submetida a um fluxo de algum fluido, ou esteja na possibilidade de ocorrer (em muros de arrimo ou contenções em contato com água). Nessas situações, é mais indicado a utilização de selantes como material de injeção, as resinas acrílicas e poliuretânicas e/ou a resinas poliuretânicas hidro expansivas. Caso o fluxo seja atual e contínuo, primeiramente, injeta-se a resina hidro expansiva e depois o selante de poliuretano. Nessas situações as fissuras podem possuir causa ainda ativa, ou seja, fissuras cuja causa ainda não foi sanada. Na segunda situação, o objetivo é reestabelecer a monoliticidade do elemento estrutural, de modo que as transferência de carregamento ocorra normalmente e a rigidez do elemento estrutural seja reestabelecida.

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Arquitetos Importantes

Nascido em Sandrio, Italia no ano de 1891, Pies Luigi Nervi viveu sua infância entre paisagens cheias de geleira e caminhando entre picos nevados. Foi um jovem prodígio fascinado pela matemática e pelo cálculo convencional e isso deu seguimento a sua formação fazendo-o se inscrever para engenheiro civil na Bolonha. Uma vez concluída sua carreira, em 1913, o engenheiro se dedica a construção de fabricas e pontes de onde viajava constantemente entre Bolonha e Florença, acumulando experiências e conhecimentos. Os dias passaram entre suas viagens quando seus olhos foram abertos e toda a Itália encontrava-se sob a mudança no jeito de viver e sobreviver, estava se iniciando a Primeira Guerra Mundial. Ainda assim, essa infeliz situação não freou o trabalho de Nervi. Alistado no corpo de engenheiro, combateu de frente, onde sua engenhosidade e criatividade foram significativas para consertar pontes e construir caminhos essenciais em meio a Guerra. Dois anos depois de concluída a primeira Guerra mundial, fundou seu próprio escritório onde começou a ganhar fama e prestigio e teve seu primeiro grande feito, a construção do Cinema-Teatro Angus, uma sala onde se fez presente grandes produções cinematográficas de todo o mundo. Ao final do trabalho, ficou claro que os telhados seriam a sua marca registrada. A construção espetacular mostrava uma abertura para ficar no centro da obra onde um problema matemático complexo era resolvido. Em 1929, vence concurso de construção que lhe permitiu construir o estádio Municipal de Florença, também conhecido como Stadio Comunale Artemio Franchi. Ao concluir a obra, em 1932, as pessoas ficaram chocadas com a construção e com sua forma oval e assimétrica onde se destacava o teto tribuna. O convés se estendia para a frente, apoiando longas vigas de concreto em formas de X e que se escondiam entre as arquibancadas. Isso deixou um precedente

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Arquitetos Importantes

Eugène-Emmanuel Viollet-Le-Duc nasceu na capital Francesa no dia 27 de janeiro de 1814, vindo de uma família burguesa que cultivava a pratica das artes e cultura, iniciou sua carreira na área da arquitetura e no desenho no ano de 1830, onde seus estudos e experiencia vasta, lhe proporcionaram um domínio sobre estilos arquitetônicos, técnicas construtivas e sobre a arquitetura da idade média. Quando terminou os estudos, optou por aprender a pratica da arquitetura, Indo trabalhar no ateliê dos amigos Jean-Jacques Huvé e Achille Leclère, ao invés de estudar na (École des Beaux-Arts) Escola de Belas Artes, por achar que se tratava de uma escolha de estudo muito arcaica. Para aumentar o interesse e experiencia pela arquitetura medieval, decidiu fazer uma viagem pela Itália e França, aprofundando o conhecimento sobre a arquitetura Clássica e Grega. Sua carreira se consolidou principalmente na área do restauro, mais precisamente em catedrais e castelos medievais, se tornando um dos principais integrantes da comissão encarregada da preservação dos monumentos históricos. Em 1836, participou da restauração em Saint Chapelle, mais tarde considerado pelo próprio Viollet como um laboratório experimental. Seus trabalhos e experiencia se somaram com o passar dos anos com um currículo bastante vasto, podendo-se destacar a Igreja de Vézelay, Notre-Dame de Paris, Carcassone, Saint-Sernin de Toulouse, e Amiens. No ano de 1849 Viollet-Le-Duc e Mérrimée, publicaram uma introdução técnica sobre a restauração dos edifícios diocesanos. Texto considerado fundamental, tendo grande influência na formação de profissionais da área. No inicio de tudo, sua função se limitava apenas em restaurar as formas originais dos monumentos. Porém, mais tarde, passou a acrescentar aos edifícios elementos de sua própria autoria, passando a ser visto com reservas por arquitetos e arqueólogos do século XX. Foi nomeado inspetor geral dos edifícios diocesanos em 1853, ficando encarregado do resguardo de várias igrejas

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