3. Estruturas pré fabricadas de concreto armado: fabricação e montagem

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1 3. Estruturas pré fabricadas de concreto armado: fabricação e montagem Prof a. Ph.D. Jamilla Lutif Teixeira Jamilla.teixeira@ufes.br

2 SUMÁRIO 3.1 INTRODUÇÃO Resumo histórico Tipos de concreto pré-fabricados Principais usos Princípios básicos dos projetos 3.2 SISTEMAS CONSTRUTIVOS Sistemas estruturais Aplicação dos sistemas estruturais Estabilidade da estrutura Produção e montagem

3 SUMÁRIO 3.3 ELEMENTOS PRÉ-FABRICADOS Pilares Vigas Pisos e coberturas Escadas 3.4 LIGAÇÕES ENTRE ELEMENTOS PRÉ-MOLDADOS Tipos de ligações estruturais Comportamento estrutural das ligações Mecanismos para transferência de forças

4 INTRODUÇÃO Estrutura em concreto pré-fabricada: 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. Recordando: segundo a NBR Elemento pré-moldado: Elemento que é executado fora do local de utilização definitiva na estrutura, com controle de qualidade menos rigoroso. Elemento pré-fabricado: Elemento pré-moldado, executado industrialmente, mesmo em instalações temporárias em canteiros de obra, sob condições rigorosas de controle de qualidade.

5 O emprego do concreto pré-fabricado pode ser considerado como industrialização da construção INTRODUÇÃO racionalização da execução de estruturas de concreto A Construção Civil é considerada uma indústria atrasada quando comparada a outros ramos industriais. baixa produtividade grande desperdício de materiais baixo controle de qualidade Possível solução: utilização de elementos pré-fabricados de concreto

6 INTRODUÇÃO Construção civil brasileira processo de mudanças e melhorias Com a inflação controlada competitividade em alta aumenta a importância da gestão e da produtividade Põe em evidência a industrialização do processo construtivo A utilização do pré-fabricado em concreto proporcionou um grande avanço

7 INTRODUÇÃO A pré-moldagem aumenta o grau de desenvolvimento tecnológico e social: maior oferta de equipamentos, valorização da mão-de-obra mais rigor com a qualidade dos produtos PRÉ-FABRICADOS VS PRÉ MOLDADOS IN LOCO QUAL ESCOLHER?????

8 INTRODUÇÃO Podem ser adquiridas junto a empresas especializadas, ou moldadas no próprio canteiro da obra, para serem montadas no momento oportuno. A decisão de produzi-las na própria obra depende sempre de características específicas de cada projeto.

9 INTRODUÇÃO

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12 Em engenharia não existem soluções prontas para vencer a batalha entre custos e benefícios. Somente um bom planejamento, baseado nas necessidades específicas de cada obra, na sua localização e no recursos disponíveis para sua execução é que podem definir a melhor alternativa.

13 3.1.1 Resumo histórico Pode-se dizer que a pré fabricação nasceu nas grandes construções de pedra com elementos muito repetitivos. Parthenon Grécia século V a.c.

14 3.1.1 Resumo histórico a firma Coighet tinha viabilizado tecnicamente a pré-fabricação de vigas de concreto armado no cassino de Biarritz. Seu desenvolvimento é geralmente relacionado com o grande impulso no quarto de século que se seguiu à Segunda Guerra Mundial.

15 3.1.1 Resumo histórico Hoje o concreto pré-fabricado tem avançado na Europa e nos Estados Unidos com o chamado novo concreto pré-fabricado soluções personalizadas para fugir das mesmices arquitetônicas maior flexibilidade de projeto e produção No Brasil o concreto pré-fabricado tem sido pouco explorado: sistema tributário que penaliza o emprego de elementos préfabricados de fábricas, conservadorismo dos agentes envolvidos com a construção falta de conhecimento de alternativas em concreto préfabricado escassez de oferta de equipamentos

16 3.1.2 Tipos de concreto pré-fabricados Podem ser classificados de diversas formas: quanto à seção transversal, quanto ao processo de execução, quanto a sua função estrutural. Uma classificação de interesse é em relação à concepção:

17 3.1.3 Principais usos Campos de aplicação: a) edificações b) construção pesada c) outras obras civis como infra-estrutura urbana Edificações: estruturas de edifícios industriais, comerciais, habitacionais equipamentos urbanos de uso múltiplo (hospitais, terminais rodoviários e ferroviários, complexos esportivos, etc) A aplicação da pré-moldagem não se restringe à estrutura principal podendo ser utilizada nos fechamentos.

18 3.1.3 Principais usos Projetos residenciais totalmente préfabricados

19 3.1.3 Principais usos Edifícios residenciais de múltiplos pavimentos

20 3.1.3 Principais usos Fachadas em concreto pré-fabricado

21 3.1.3 Principais usos

31 3.1.3 Principais usos Construção pesada: pontes de grande porte túneis usinas de geração de energia elétrica obras portuárias Outras obras civis: pontes de pequeno e médio porte canais muros de arrimo galerias reservatórios de água estádios silos

32 3.1.4 Princípios básicos dos projetos Só é possível obter um bom projeto se a estrutura for concebida em pré-moldado e não uma adaptação ao sistema tradicional. É preciso considerar: respeito à filosofia do projeto de estruturas pré-moldadas (ex.: sistemas de contraventamento próprio, grandes vãos...); uso de soluções padronizadas (modulação, padronização entre fabricantes e interna de detalhes...); simplificação dos detalhes; obter vantagens do processo de industrialização.

33 3.2 SISTEMAS CONSTRUTIVOS Cada material ou sistema construtivo tem suas próprias características que influenciam: - na tipologia; - no comprimento do vão; - na altura da edificação; - nos sistemas de contraventamento. Para se usufruir de todas as vantagens do concreto préfabricado deve-se conceber a estrutura de acordo com a filosofia do sistema: - grandes vãos; - condições específicas de estabilidade; - detalhes simples.

34 3.2.1 Sistemas estruturais Existe um grande número de sistemas e soluções técnicas para as construções pré-moldadas com um número limitado de São eles: sistemas estruturais básicos. - Estruturas em esqueleto e aporticadas; - Estruturas em painéis estruturais; - Estruturas para pisos; - Sistemas para fachadas; - Sistemas celulares.

35 UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO Sistemas estruturais Estruturas em esqueleto e aporticadas Consistem de elementos lineares vigas, pilares, de diferentes formatos e tamanhos combinados para formar o esqueleto da estrutura. Apropriados para construções que precisam de alta flexibilidade na arquitetura. A tendência é construir espaços abertos livres entre as paredes portantes e usar divisórias leves para definir o layout interno. Possibilidade do uso de grandes vãos e para alcançar espaços abertos sem a interferência de paredes. Construções industriais, shopping centers, estacionamentos, centros esportivos grandes escritórios. SARTOR E SILVA, 2008

36 3.2.1 Sistemas estruturais Estruturas em esqueleto e aporticadas Estrutura em esqueleto Estrutura aporticada VIERO, 2008

37 3.2.1 Sistemas estruturais Estruturas em painéis estruturais Painéis pré-fabricados utilizados para fechamentos internos e externos, para caixas de elevadores, núcleos centrais, etc. Muito utilizados em construções residenciais, tanto para casas quanto para apartamentos. Pode ser considerada como uma forma industrializada de paredes moldadas no local, tijolos convencionais ou paredes de alvenaria. A superfície é lisa nos dois lados, e pronta para receber pintura ou papel de parede.

38 3.2.1 Sistemas estruturais Estruturas em painéis estruturais HABITAÇÃO POPULAR MÉXICO - SISTEMA PRÉ-MOLDADO

39 3.2.1 Sistemas estruturais Estruturas em painéis estruturais HABITAÇÃO POPULAR MÉXICO - SISTEMA PRÉ-MOLDADO

40 3.2.1 Sistemas estruturais Estruturas em painéis estruturais Fachada de casa popular com placas cimentícias Estrutura de painéis combinada com estrutura em esqueleto Bricka apud SARTOR E SILVA,

41 3.2.1 Sistemas estruturais Estruturas para pisos Produtos pré-fabricados mais antigos. Lajes montadas para formar a estrutura de piso e coberturas e que distribui a carga concentrada e transfere as forças horizontais para os contraventamentos. Principais tipos: painéis alveolares protendidos; painéis com nervuras protendidas (seções T ou duplo T); painéis maciços de concreto; lajes mistas; laje com vigotas pré-moldadas.

42 Vantagens: UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO Sistemas estruturais o Rapidez; o Ausência de escoramento; o Diversidade de tipos; o Grandes vãos; o Economia. Estruturas para pisos Pisos e coberturas de grandes vãos

43 3.2.1 Sistemas estruturais Estruturas para pisos Critérios mais importantes na escolha do tipo de sistema mais apropriado: a) Capacidade portante para o vão; b) Tipologias das faces inferiores dos elementos de lajes: Podem ser: nervuradas ou planas; lisas ou rugosas; com ou sem isolamento térmico. c) Peso próprio: pode variar entre menos de 100 kg (ex. lajes com vigotas) até toneladas (painéis duplo T). d) Isolamento acústico e) Resistência ao fogo: os pisos de concreto protendido podem resistir entre 60e 120 minutos. Para proteção acima de 90 minutos é preciso aumentar o recobrimento. f) Custos com mão de obra

44 3.2.1 Sistemas estruturais Estruturas para pisos Critérios mais importantes na escolha do tipo de sistema mais apropriado: a) Capacidade portante para o vão: a.1 - Para grandes vãos e cargas: lajes com nervuras protendidas;

45 3.2.1 Sistemas estruturais Estruturas para pisos Critérios mais importantes na escolha do tipo de sistema mais apropriado: a) Capacidade portante para o vão: a.2 - Para grandes vãos e cargas moderadas: lajes alveolares protendidas;

46 3.2.1 Sistemas estruturais Estruturas para pisos Critérios mais importantes na escolha do tipo de sistema mais apropriado: a) Capacidade portante para o vão: a.3 - Para vãos menores e cargas moderadas: lajes de placas prémoldadas;

47 3.2.1 Sistemas estruturais Estruturas para pisos Critérios mais importantes na escolha do tipo de sistema mais apropriado: a) Capacidade portante para o vão: a.4 - Para vãos e cargas menores: lajes com vigotas pré-moldadas.

48 3.2.1 Sistemas estruturais Estruturas para pisos A escolha do tipo mais apropriado também é função de: Disponibilidade no mercado e de transporte; Facilidade de montagem; Custo dos serviços.

49 3.2.1 Sistemas estruturais Estruturas para coberturas

50 3.2.1 Sistemas estruturais Estruturas para coberturas

51 3.2.1 Sistemas estruturais Sistemas para fachadas Painéis maciços ou sanduíche, com ou sem função estrutural. Diversos formatos e execuções, desde um simples fechamento até os mais requintados painéis em concreto arquitetônico. Adequadas para qualquer tipo de construção. Podem ser executadas em diversas cores, além do cinza. As fachadas que suportam carga têm função dupla, decorativa e estrutural.

52 3.2.1 Sistemas estruturais Sistemas para fachadas Fachadas estruturais: suportam as cargas verticais dos pavimentos e dos painéis superiores, dispensam o uso de pilares nas bordas e as vigas para apoio de pisos, a construção fica protegida internamente desde o início da obra. Fachadas arquitetônicas de concreto: geralmente empregadas em combinação com as estruturas de esqueleto, onde a estrutura interna é composta de pilares e vigas, possuem funções de fechamento e de acabamento, fixados na estrutura, que pode ser de concreto pré-moldado, concreto moldado no local ou metálica.

53 3.2.1 Sistemas estruturais Sistemas para fachadas Painéis estruturais pré-moldados de concreto armado

54 3.2.1 Sistemas estruturais Sistemas para fachadas Montagem de painel estrutural Corbioli apud SARTOR E SILVA, 2008 Painel estrutural ABCIC apud PEZZIN, 2008

55 3.2.1 Sistemas estruturais Sistemas celulares Blocos de banheiros, cozinhas, garagens... Vantagens: rápido, a fabricação totalmente industrializada e podem ser montados completamente na fábrica. Desvantagens: transporte e menor flexibilidade arquitetônica. SARTOR E SILVA, 2008 VIERO, 2008

56 UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO Aplicação de sistemas estruturais a) Residências e apartamentos: painéis estruturais ou de fechamento e fachadas; impossibilidade de alterações futuras. b) Edifícios para escritórios; grandes espaços internos com vãos de até 20 m; fachadas pré-fabricadas (portantes ou não); lajes alveolares protendidas. c) Hotéis e hospitais; grandes dimensões em planta laje alveolar ou nervurada. d) Prédios escolares; fachadas com grandes vãos; estrutura em esqueleto ; laje alveolar ou duplo T. PEZZIN, 2008

57 UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO Aplicação de sistemas estruturais e) Edifícios industriais e armazéns: vãos maiores soluções simples para coberturas e fachadas grandes cargas (painéis alveolares ou nervurados protendidos) f) Estacionamentos: grandes vãos com poucos pilares sistemas de estrutura em esqueleto g) Complexos esportivos: saguões grandes estruturas aporticadas arenas e arquibancadas esqueleto com painéis estruturais pisos de elementos protendidos alveolar ou duplo T PEZZIN, 2008

58 Vídeo 02c Pré-moldados de concreto Aplicação de sistemas estruturais

59 PRÓXIMA AULA Estabilidade da estrutura Produção e Montagem de Pré-fabricados de Concreto 3.3 ELEMENTOS PRÉ-FABRICADOS Pilares Vigas Pisos e coberturas Escadas 3.4 LIGAÇÕES ENTRE ELEMENTOS PRÉ-MOLDADOS Tipos de ligações estruturais Comportamento estrutural das ligações Mecanismos para transferência de forças