Wagner de Carvalho Pereira

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA CENTRO DE TECNOLOGIA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL Wagner de Carvalho Pereira SISTEMA PRÉ-MOLDADO DE CONCRETO: ESTUDO DE CASO APLICAÇÃO DO SISTEMA AO PRÉDIO DA BIBLIOTECA DA UNIPAMPA Santa Maria, RS 2017

2 Wagner de Carvalho Pereira SISTEMA PRÉ-MOLDADO DE CONCRETO: ESTUDO DE CASO APLICAÇÃO DO SISTEMA AO PRÉDIO DA BIBLIOTECA DA UNIPAMPA Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Engenharia Civil do Centro de Tecnologia da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM, RS), como requisito parcial para a obtenção do grau de Engenheiro Civil. Orientador: Prof. Dr. André Lübeck Santa Maria, RS 2017

3 Wagner de Carvalho Pereira SISTEMA PRÉ-MOLDADO DE CONCRETO: ESTUDO DE CASO APLICAÇÃO DO SISTEMA AO PRÉDIO DA BIBLIOTECA DA UNIPAMPA Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Engenharia Civil do Centro de Tecnologia da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM, RS), como requisito parcial para a obtenção do grau de Engenheiro Civil. Aprovado em 12 de julho de 2017: André Lübeck, Dr. (UFSM) (Presidente/Orientador) Joaquim César Pizzutti dos Santos, Dr. (UFSM) Rogério Cattelan Antocheves de Lima, Dr. (UFSM) Santa Maria, RS 2017

4 RESUMO SISTEMA PRÉ-MOLDADO DE CONCRETO: ESTUDO DE CASO APLICAÇÃO DO SISTEMA AO PRÉDIO DA BIBLIOTECA DA UNIPAMPA AUTOR: Wagner de Carvalho Pereira ORIENTADOR: Prof. Dr. André Lübeck O sistema pré-moldado de concreto é um modelo construtivo que permite uma maior agilidade na execução de obras. Por ser um produto industrializado, é fabricado com um rigoroso controle de qualidade o que garante um alto desempenho estrutural e maior durabilidade quando comparado com a produção moldada in loco. Além disso, tem-se uma otimização dos materiais evitando desperdícios e uma redução da mão de obra na execução e montagem da estrutura. Basicamente, os tipos de estruturas são agrupados nos sistemas em esqueleto (lajes, vigas e pilares), em painéis estruturais e mistos (esqueleto e painéis). Esse sistema construtivo foi escolhido para viabilizar a construção da futura biblioteca da Unipampa RS. A partir do projeto feito no software AutoCAD, utilizou-se o software CAD 3D Sketchup para modelagem dos elementos pré-moldados que compõe a estrutura da edificação, apresentando cada um dos elementos necessários, avaliados em termos de etapas construtivas e interferência com o projeto arquitetônico, resultando em uma maquete virtual que demonstra cada etapa da montagem dos elementos pré-moldados. Assim, com o resultado final obtido, demonstrou-se que o concreto pré-moldado é viável como sistema estrutural e de vedação e é aplicável ao projeto em estudo, tornando-se mais uma alternativa de método construtivo para a sua execução. Palavras-chave: Pré-moldado, Modelagem, Maquete virtual.

5 ABSTRACT PRE-MOLDED CONCRETE SYSTEM: CASE STUDY APLICATION OF THE SYSTEM ON THE BUILDING OF UNIPAMPA S LIBRARY AUTHOR: Wagner de Carvalho Pereira ADVISOR: Prof. Dr. André Lübeck The pre-molded concrete system is a constructive model, which allows a greater agility in the execution of buildings. As an industrialized product, it is builted with a strict quality control, which guarantees a higher structural performance and a bigger durability when compared to the in loco type of molded production. Besides, it is noticed an optimization of the materials, avoiding wastage and a reduction of the manpower in the execution and assembly of the structure. Basically, the structures types are grouped in the systems frames (slabs, beams and pillars), in structural panels and mixed (frame and panels).this constructive system was chosen to enable the construction of the forthcoming Unipampa s library RS. From the project made in the AutoCAD software, the CAD 3D software was used to modeling of the pre-molded elements, which integrate the edification s structure, showing every one of the necessary elements, evaluated in terms of constructive stages and interference with the architectural project, resulting in a virtual mockup, which demonstrates each stage of the pre-molded elements assembly. Hence, with the obtained result, it was showed that the pre-molded concrete is viable as a structural and fencing system, and it is applicable to the current project, becoming another constructive method option to its execution. Key-words: Pre-molded, Modeling, virtual Mockup.

6 LISTA DE FIGURAS Figura 1: Planta baixa do pavimento térreo Figura 2: Planta baixa do pavimento superior Figura 3: Corte AA' Figura 4: Corte EE' Figura 5: Exemplo de estrutura aporticada pré-moldada Figura 6: Exemplo de uma estrutura pré-fabricada tipo esqueleto Figura 7: Exemplo de fechamento com painéis pré-moldados Figura 8: Exemplo de painel de piso alveolar protendido Figura 9: Exemplo de painel para fachadas Figura 10: Exemplo do sistema de células de concreto pré-moldado Figura 11: Exemplo de ligação isostática Figura 12: Exemplo de ligação rotulada Figura 13: Exemplo de pinos duplos e neoprene Figura 14: Exemplo de ligação por concretagem vertical simples Figura 15: Exemplo de ligação semi-rígida de alto coeficiente αr Figura 16: Exemplo de ligação engastada Figura 17: Ligação pilar-bloco com cálice Figura 18: Bloco pilar porta com cálice Figura 19: Bloco para quatro pilares Figura 20: Blocos de fundação do modelo Figura 21: Blocos de fundação do modelo vista superior Figura 22: Exemplo de viga baldrame Figura 23: Vigas baldrames do modelo Figura 24: Vigas baldrames do modelo vista superior Figura 25: Exemplos de seções de pilares Figura 26: Exemplos de console trapezoidal Figura 27: Exemplo de console retangular Figura 28: Exemplo de console para laje alveolar Figura 29: Pilares do modelo Figura 30: Exemplo dos pilares do modelo com seção de topo reduzida Figura 31: Vigas do primeiro pavimento do modelo Figura 32: Vigas do segundo pavimento do modelo... 49

7 Figura 33: Laje do primeiro pavimento Figura 34: Vista da laje do mezanino no primeiro pavimento Figura 35: Laje da cobertura Figura 36: Arremate de alumínio vertical Figura 37: Junta horizontal dos painéis alveolares de concreto Figura 38: Exemplo de arremate com caixilho Figura 39: Painéis de fechamento do modelo sem cantoneiras e pilares portas Figura 40: Modelo sem cantoneiras e pilares portas Figura 41: Painéis de fechamento do modelo com cantoneiras e pilares portas Figura 42: Pilar porta vista externa Figura 43: Pilar porta vista interna Figura 44: Treliças metálicas colocadas entre pilares e ao longo da fachada para fixação das placas cimentícias Figura 45: Placas cimentícias fixadas nas treliças Figura 46: Vista geral com as treliças metálicas para fixação Figura 47: Vista geral com as placas cimentícias Figura 48: Alvenaria de blocos de concreto Figura 49: Planos de esquadrias Figura 50: Tesouras metálicas (treliças) Figura 51: Terças metálicas Figura 52: Telhas, calhas, rufos e algerosas Figura 53: Telhado com os reservatórios Figura 54: Regiões do telhado Figura 55: Telhas de fechamento da treliça da fachada Figura 56: Laje dos reservatórios com os dois ralos nos cantos Figura 57: Fixação da alvenaria no pilar com tela galvanizada Figura 58: Alvenaria, escada e elevador Figura 59: Alvenaria de fechamento do auditório no primeiro pavimento Figura 60: Alvenaria do segundo pavimento Figura 61: Alvenaria de fechamento do auditório no segundo pavimento Figura 62: Estrutura da caixa do elevador Figura 63: Fechamento da caixa do elevador com blocos de concreto Figura 64: Exemplo de escada reta Figura 65: Exemplo de escada pré-moldada monobloco... 80

8 Figura 66: Exemplo de corte com Gerber especial Figura 67: Escada do modelo Figura 68: Apoio do primeiro lance da escada Figura 69: Apoio do segundo lance da escada Figura 70: Primeiro lance da escada apoiado Figura 71: Segundo lance da escada apoiado Figura 72: Terceiro lance de escada apoiado Figura 73: Apoio da escada na viga Figura 74: Vista frontal da alvenaria, escada e elevador Figura 75: Pilares de apoio da arquibancada Figura 76: Detalhe do apoio da escada e da viga jacaré Figura 77: Vigas jacaré Figura 78: Vigas apoiadas Figura 79: Detalhe apoio das vigas centrais de apoio da escada Figura 80: Escada da arquibancada Figura 81: Laje da arquibancada Figura 82: Vista lateral da laje da arquibancada Figura 83: Vista geral Figura 84: Vista geral Figura 85: Fachada lateral Figura 86: Fachada lateral Figura 87: Fachada frontal Figura 88: Fachada posterior Figura 89: Primeiro pavimento Figura 90: Segundo pavimento Figura 91: Vista superior do auditório no primeiro pavimento Figura 92: Vista superior do auditório no segundo pavimento Figura 93: Banheiros no primeiro pavimento Figura 94: Banheiros e cozinha no segundo pavimento Figura 95: Atendimento, guarda-volumes, gerador, reservatório inferior e central de no primeiro pavimento Figura 96: Administração, recebimento, processamento e arquivo morto no segundo andar Figura 97: Vista geral do primeiro pavimento

9 Figura 98: Vista geral do segundo pavimento Figura 99: Fachada lateral 1 com plano frontal Figura 100: Fachada lateral 1 interna sem plano frontal Figura 101: Fachada lateral 2 com o plano frontal Figura 102: Fachada lateral 2 interna sem o plano frontal Figura 103: Fachada frontal Figura 104: Fachada posterior Figura 105: Corte BB' Figura 106: Corte CC' Figura 107: Corte DD' Figura 108: Corte FF'

10 LISTA DE TABELAS Tabela 1: Sobrecargas máximas Tabela 2: Dimensões das placas cimentícias... 58

11 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO JUSTIFICATIVA OBJETIVOS Objetivo Geral Objetivos Específicos Estrutura do trabalho METODOLOGIA APRESENTAÇÃO DA EDIFICAÇÃO ELEMENTOS PRÉ-MOLDADOS APLICADOS AO MODELO Pré-moldado de concreto Vantagens e desvantagens do uso do pré-moldados de concreto Sistemas estruturais pré-moldados Tipos de ligações Ligação isostática: Ligações rotuladas Ligações semi-rígidas Ligação binária formada pelos pinos Ligação por concretagem vertical simples Ligação por concretagem vertical e solda Ligação engastada Aplicação no modelo Bloco de fundação Vigas baldrames Pilares Vigas Lajes alveolares de piso Painéis pré-moldados Cobertura Alvenarias Elevador Escadas Arquibancada auditório... 85

12 3.13 Edificação após a montagem da estrutura e finalização da arquitetura CONCLUSÔES REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANEXO A - FACHADAS E CORTES DA EDIFICAÇÃO REAL

13 13 1 INTRODUÇÃO O processo de construção está em constante evolução, de forma a atender cada vez melhor às necessidades e os desafios de se produzir edifícios com qualidade, segurança e dentro do prazo estipulado durante o planejamento da obra. O aperfeiçoamento e racionalização dos métodos construtivos podem contribuir para aumentar a eficácia do processo de construção, e é dentro desse contexto que o concreto pré-moldado vem ganhando espaço nos canteiros de obras brasileiros. Os pré-moldados aliam a praticidade e versatilidade do concreto armado ao controle e racionalização dos procedimentos industriais de produção. Assim, principalmente, em obras onde a repetibilidade dos elementos é constante, o pré-moldado torna-se uma alternativa viável. Além de ser prático, rápido e, em muitos casos, mais econômico, o concreto pré-moldado ainda tende a possuir uma qualidade e durabilidade superior ao concreto moldado in loco. A alta tecnologia e controle empregados em sua produção permite alcançar um material de alto desempenho, que se adéqua perfeitamente às necessidades da obra. Outra possibilidade proporcionada pelo pré-moldado de concreto é viabilizar construções rápidas em locais de acesso remoto. Como as peças são produzidas na fábrica e transportadas até o local de emprego, no canteiro acontece apenas o serviço de montagem, utilizando equipamentos de içamento móvel, assim, sem precisar contar com uma infraestrutura de canteiro pesada, é possível ter a estrutura e vedações da edificação prontas, abrindo frente para os serviços de acabamento e instalações, que demandam instalações menores de canteiro de obras. Justamente neste sentido, este trabalho irá aplicar a proposição do projeto estrutural em concreto pré-moldado para um edifício projetado para abrigar a futura biblioteca da Universidade Federal do Pampa Unipampa, campus São Gabriel RS. Naquele campus da Unipama outros prédios acadêmicos foram executados em estrutura de concreto pré-moldado pois não há grandes construtoras na região e o uso do pré-moldado foi a única alternativa encontrada para atender as demandas daquela universidade.

14 JUSTIFICATIVA Com o pré-fabricado, a execução da obra é realizada em curto prazo, com baixo custo de mão de obra e manutenção. Há uma redução significativa na perda de materiais, ou seja, uma obra sustentável, barata, prática e eficiente. Por outro lado, universidades relativamente novas como a Universidade Federal do Pampa, inseridas em municípios pequenos do interior do país, tendem a ter dificuldade de construir suas edificações pela falta de empresas de médio e grande porte nas regiões inseridas e pela grande quantidade de edificações a serem realizadas em curto espaço de tempo. Assim, o uso de pré-moldados de concreto como sistema estrutural e de vedação pode ser adotado como uma alternativa capaz de viabilizar algumas dessas obras. Dessa forma, justifica-se a proposta de aliar o emprego do sistema de prémoldados em um projeto real desenvolvido pela Unipampa. 1.2 OBJETIVOS Objetivo Geral O objetivo principal do trabalho é demonstrar a viabilidade de utilização do sistema construtivo em concreto pré-moldado para a construção de uma edificação com fins educacionais Objetivos Específicos Identificar e modular os elementos estruturais e de vedação necessários para a execução da edificação; Detalhar as ligações e encaixes entre elementos; Propor pequenas adequações no projeto arquitetônico de maneira a viabilizar o sistema; Demonstrar as fases construtivas do sistema para o prédio em estudo;

15 Estrutura do trabalho Este trabalho está dividido em quatro capítulos, organizados de forma a alcançar o objetivo do estudo. O primeiro capítulo introduz o trabalho, apresenta as características do tema em estudo e define os objetivos do mesmo. O segundo capítulo apresenta a metodologia empregada na elaboração do projeto e apresenta o modelo a ser estudado. O terceiro capítulo apresenta a aplicação dos elementos no modelo e as características dos elementos pré-moldados utilizados na montagem do edifício. O quarto capítulo apresenta as considerações finais do trabalho demonstrando o resultado obtido da modelagem.

16 16 2 METODOLOGIA Optou-se, neste trabalho, por apresentar a metodologia antes da revisão bibliográfica pois essa será apresentada ao longo da construção do modelo, justificando cada uma das etapas e escolhas realizadas. O trabalho foi baseado no projeto arquitetônico da edificação e nos elementos padronizados por um fabricante de estruturas pré-moldadas, ou seja, não foi feito nenhum tipo de cálculo estrutural e sim uma representação da edificação em forma de uma maquete virtual com todos os elementos necessário para viabilizar o sistema construtivo em pré-moldados de concreto. Para isso, foram realizadas pesquisas bibliográficas sobre o emprego de prémoldados de concreto, e buscou-se detalhar as principais tipologias de elementos empregadas para cada finalidade: fundações, cálices, pilares, vigas, lajes, placas de vedação, entre outros. A partir dessa revisão, estabeleceram-se as tipologias e dimensões dos principais elementos a serem utilizados, em função de sua adaptabilidade à arquitetura da edificação selecionada. Além disso, por existirem diversas empresas fabricantes de pré-moldados, cada uma com suas características de fabricação, optou-se por utilizar os elementos prémoldados da empresa Munte no modelo em estudo, principalmente pela riqueza de detalhes apresentados no livro Manual Munte de Projeto de Pré-fabricados de Concreto (PINI, 2007), buscando a padronização dos vários elementos que foram empregados no projeto. 2.1 APRESENTAÇÃO DA EDIFICAÇÃO A edificação em estudo, é um prédio projetado pela Universidade Federal do Pampa - UNIPAMPA, para abrigar a biblioteca do campus São Gabriel RS. No prédio há áreas destinadas ao acervo, espaço de estudo e pesquisa, área administrativa, sanitários, além de um auditório na configuração de estádio. As Figuras 1 e 2 apresentam as plantas baixas dos pavimentos térreo e o segundo, respectivamente. Enquanto as figuras 3 e 4 apresentam os cortes da edificação. As dimensões do edifício em planta são de 20,80 m x 56,45 m, sua altura é 11,10 m e a distância entre os pisos é de 4,90 metros.

17 17 No pavimento térreo a edificação conta com banheiros masculinos, femininos e para pessoas com deficiência. Possui uma área destinada para guarda-volumes, além de uma seção para atendimento de alunos. Também são encontrados neste pavimento, um grande acervo de livros distribuídos em 49 estantes e terminais de acesso com 14 computadores para pesquisa. O espaço para exposições, o auditório e a área de equipamentos como central de ar, gerador e o reservatório complementam o primeiro pavimento. O segundo pavimento é destinado para áreas de estudo, tanto coletivo como individual, pois, apresenta cabines fechadas e uma grande quantidade de mesas para estudo em grupo. Além disso, banheiro masculino, feminino e para pessoas com deficiência, setor administrativo, copa e acesso ao auditório compõe este andar. A ligação entre andares é feita pela escada ou pelo elevador, esse destinado a pessoas com deficiência. A edificação possui mezanino e uma grande área envidraçada proporcionando ótima luminosidade e ventilação.

18 Figura 1: Planta baixa do pavimento térreo (Fonte: Elaborada pelo autor) 18

19 Figura 2: Planta baixa do pavimento superior (Fonte: Elaborada pelo autor) 19

20 20 Figura 3: Corte AA (Fonte: Elaborada pelo autor) Figura 4: Corte EE (Fonte: Elaborada pelo autor)

21 21 Observa-se que a edificação possui uma arquitetura regular e modulada, sendo ideal para a aplicação do sistema pré-moldado. Da mesma forma, o projeto arquitetônico já prevê o posicionamento dos pilares na estrutura, com seção prevista quadrada com 40 cm de lado. 3 ELEMENTOS PRÉ-MOLDADOS APLICADOS AO MODELO Segundo Acker (2002), o uso de concreto pré-moldado em edificações está amplamente relacionado à uma forma de construir econômica, durável, estruturalmente segura e com versatilidade arquitetônica. 3.1 Pré-moldado de concreto As estruturas pré-moldadas de concreto são estruturas moldadas em um local diferente do seu local de instalação, podendo ser moldadas em fábricas especializadas ou no próprio canteiro de obras. A NBR 9062 Projeto e Execução de Estruturas de Concreto Pré-Moldado (2017, pg.2; pg.35) faz a distinção entre os elementos pré-moldados e os elementos pré-fabricados em função da forma de produção, especificações de projeto e ao controle de qualidade: Elemento Pré-moldado: Elemento moldado fora do local de utilização definitiva da estrutura, [...] dispensando-se a existência de laboratório e demais instalações congêneres próprias ; Elemento Pré-fabricado: Elemento pré-moldado, executado industrialmente, mesmo em instalações temporárias em canteiros de obra, sob condições rigorosas de controle de qualidade [...]. Assim, conforme esta Norma, quando o processo de fabricação for executado em local que permita um rigoroso controle de qualidade, ensaios de laboratórios e mais tecnologia embarcada, o elemento é identificado como pré-fabricado. Uma maior fiscalização deve haver também no transporte, armazenamento, içamento e o uso final, devido as características próprias de cada peça pré-fabricada.

22 Vantagens e desvantagens do uso do pré-moldados de concreto Vantagens A qualidade do produto é maior, devido a um grande controle de qualidade exigido em todo o processo de produção, ou seja, ele possui um acompanhamento rigoroso até chegar ao local a ser utilizado. Pode-se obter peças de maior resistência com o uso de concreto de alto desempenho e com a utilização da protensão em vigas, lajes e outros elementos. O curto tempo de realização da obra, devido a agilidade na execução e na montagem das estruturas, reduzida mão-de-obra, recursos e de materiais, pois o desperdício é reduzido, como as peças se encaixam perfeitamente umas às outras, resulta na mínima produção de resíduos no canteiro de obras. Como as peças chegam prontas para a utilização, diminui-se, na maioria dos casos, o uso de formas de madeira e escoras durante a montagem, libera-se também, um maior espaço no canteiro de obra, pois não necessita de uma grande área para a estocagem de matérias-primas, como areia, brita e cimento, possibilitando uma maior limpeza do canteiro e uma redução no número de operários e no cronograma de obras. Desvantagens Maior custo quando comparada ao concreto moldado in loco, a mão de obra especializada. Necessidade de atenção especial para as juntas dos elementos, pois quando executado de maneira errada, ocorrem folgas nas juntas, que são os locais frequentes de manifestações patológicas. O projeto arquitetônico precisa ser modulado, e não permitem-se mudanças ao longo da montagem. Outra desvantagem é decorrente do transporte para levar a peça prémoldada até o local da montagem, pois o tamanho das peças é

23 23 restringida pelo tamanho do transporte que será utilizado. Além disso, exige-se um maior cuidado no transporte, o que pode inviabilizar o uso do pré-moldado dependendo da distância da fábrica ao local da obra Sistemas estruturais pré-moldados Ao passar dos anos, as fábricas que produzem os pré-moldados vêm buscado cada vez mais padronizar seus sistemas de produção, adotando dimensões padrão para seções de lajes, pilares, vigas, fundações e elementos de vedação. Atualmente existem vários sistemas e soluções técnicas para as construções pré-moldadas. Os tipos mais comuns de sistemas de concreto pré-moldados são: Estruturas Aporticadas: consistem de pilares e vigas de fechamento. Essas estruturas são mais utilizadas para construções que necessitam de grandes áreas livres de pilares e paredes, como indústrias, centros esportivos, shopping centers, estacionamentos, etc. Um exemplo de estrutura aporticada industrial está representado na Figura 5. Figura 5: Exemplo de estrutura aporticada pré-moldada (Fonte: ACKER, 2000) Estruturas em Esqueleto: consistem em pilares, vigas e lajes, em edificações baixas e médias, e somadas à paredes de contraventamento para

24 24 estruturas altas. As estruturas em esqueleto são utilizadas principalmente para escolas hospitais, estacionamentos, etc. A estrutura da edificação não depende dos sistemas complementares e isso possibilita uma adaptação rápida caso se opte por mudar as disposições de uso da edificação, permitindo a utilização de diferentes tipos de fechamento. A Figura 6 mostra um exemplo de estrutura em esqueleto. Figura 6: Exemplo de uma estrutura pré-fabricada tipo esqueleto (Fonte: ACKER, 2002) Sistemas de Painéis Estruturais: podem ser projetados com paredes cruzadas no interior da edificação ou paredes apenas no perímetro externo, servindo de apoio para as lajes. Podem ser utilizados para fechamentos internos e externos como também para caixa de elevadores. O sistema é utilizado para conjuntos habitacionais, escritórios, escolas e hospitais. O painel pré-moldado possui um excelente acabamento possuindo os dois lados lisos, pronto para pintar, não sendo necessário mais etapas de acabamento. Além disso, esse sistema dispensa o uso de pilares nas bordas e de vigas de extremidade, criando áreas com grandes vãos livres, permitindo várias configurações de layout interno. Na Figura 7 tem-se um exemplo desse sistema estrutural.

25 25 Figura 7: Exemplo de fechamento com painéis pré-moldados (Fonte: CASSOL PRÉ-FABRICADOS) Estrutura para pisos: Consiste na combinação com outros elementos construtivos favorecendo a agilidade na construção, sem o uso de escoramento e com alta capacidade de vencer grandes vãos. Entre os vários tipos de elementos de lajes de piso pré-moldado destacam-se: painéis com nervuras protendidas em seção T ou duplo T (pi), painéis alveolares protendidos, painéis maciços de concreto e lajes com vigotas pré-moldadas. A Figura 8 apresenta um exemplo de um painel alveolar protendido. Figura 8: Exemplo de painel de piso alveolar protendido (Fonte: PUMA LAJES ALVEOLARES) Sistemas para fachadas: São compostos por painéis estruturais ou painéis arquitetônicos, apresentando todos os tipos de formatos e cores, com função decorativa ou de vedação. Podem ser utilizados com uma combinação de sistemas,

26 em pré-moldados em esqueleto, concreto moldado in loco ou com estruturas metálicas com os painéis fixados à estrutura. A Figura 9 apresenta um exemplo desse sistema. 26 Figura 9: Exemplo de painel para fachadas (Fonte: EDIFICIO DE ESTACIONAMENTO ULBRA CANOAS - RS) Sistemas celulares: são usualmente usados para a montagem rápida da estrutura, pois os blocos de banheiro, cozinhas e garagem chegam prontos no local da montagem, devido ao fato de que todo o sistema, junto com as instalações, já é produzida na fábrica. Porém, esse sistema tem as suas limitações quanto à logística, ao transporte de células e a arquitetura, que não permite alterações. Exemplo desse sistema na Figura 10. Figura 10: Exemplo do sistema de células de concreto pré-moldado (Fonte: ACKER, 2002)

27 Tipos de ligações As ligações entre os tipos de elementos pré-moldados são as partes de maior importância no projeto de pré-moldados. O tipo de ligação escolhido para fazer a vinculação entre os elementos pré-moldados tem grande influência na montagem da estrutura, pois, está diretamente relacionado com o comportamento e funcionalidade do conjunto formado. A função principal das ligações é possibilitar a transferência das forças entre as interfaces dos elementos pré-moldados, de forma que interajam entre si como um único sistema estrutural. As ligações permitem que ocorra a interligação entre as peças pré-moldadas compondo um sistema capaz de resistir a todas as forças atuantes, incluindo ações indiretas provenientes da retração, movimentos térmicos, atuação dos ventos, fogo, etc. Existem vários tipos de ligações possíveis de serem executadas em concreto pré-moldado, entre as ligações mais usuais, tem-se: isostáticas; rotuladas; semi-rígidas; rígidas ou engastadas; Ligação isostática: A principal característica das ligações isostáticas (Figura 11) é não transmitir momentos fletores e esforços horizontais entre as peças pré-moldadas. A estrutura funciona de forma isolada não ocorrendo o efeito de pórtico na estrutura. Normalmente é utilizado para a ligação entre pilares e vigas uma peça de neoprene com espessura de aproximadamente 1 cm, essa peça tem a função de absorver pequenos deslocamentos horizontais não transmitindo estes esforços entre elementos, o tombamento das vigas é evitado com a utilização de pinos de aço liso CA-25. Os furos por onde passam os pinos, são preenchidos com argamassa comum, que retrai ao secar isolando o pino e não transmitindo esforços horizontais.

28 28 Figura 11: Exemplo de ligação isostática (Fonte: MELO, 2007) Ligações rotuladas A característica da ligação rotulada (Figura 12) é transmitir esforços horizontais e os esforços verticais entre as peças da estrutura. Ao contrário da ligação isostática, o pino é envolto em graute que não retrai e absorve os esforços. A transmissão dos esforços é conduzida pela resistência do neoprene ao cisalhamento. O graute é utilizado para preencher os furos das vigas neste tipo de ligação. A aderência do graute com a peça de concreto, se dá com a retirada do tubo pvc (molde do furo) da peça. Esta ligação tem que apresentar a capacidade rotacional prevista, principalmente no Estado-Limite de Serviço, permitindo que não apareçam esforços não previstos no projeto e evitando patologias na estrutura. Figura 12: Exemplo de ligação rotulada (Fonte: MELO, 2007)

29 Ligações semi-rígidas As ligações semi-rígidas são um aprimoramento técnico das ligações rotuladas, possuem condição mais favorável e eficiente, resistindo a uma parte do momento fletor de engastamento entre as peças. Entretanto para que exista esse efeito, é necessário que haja resistência à rotação de maneira que ocorra o surgimento do binário relativo ao momento aplicado. Esse binário pode ser resistido pela armadura superior e a compressão de uma região inferior da viga, e também somente resistido pelo binário formado pelos pinos utilizados como guias de montagem da viga Ligação binária formada pelos pinos As ligações binárias formadas pelos pinos (Figura 13) possuem fator de restrição à rotação baixo, caracterizando-se pelo funcionamento do pino (um ou ambos) trabalhando sob tração e parte da região do console trabalhando sob compressão, de maneira a efetivar o binário resistente. Deve-se priorizar a especificação do pino através da resistência à tração. Desse modo, as ligações resistentes ao momento deverão ter pinos em cordoalhas todos ancorados. Os materiais mais utilizados são os aços CA-25, CA50 e CP-190. Figura 13: Exemplo de pinos duplos e neoprene (Fonte: MELO, 2007)

30 Ligação por concretagem vertical simples As ligações por concretagem vertical simples (Figura 14) caracterizam-se pela concretagem entre o pilar e a viga, ou console e viga, e também pela inversão do momento negativo na viga. Elas não apresentam uniões resistentes a esforços de tração na região inferior da viga, junto ao pilar sendo normalmente comprimida pelo pilar. A transmissão de esforços horizontais age como descrito anteriormente, além dos pinos e do atrito do neoprene, existe também, uma parcela considerálvel do contato entre a viga e o pilar que antes era vazio e agora é grauteado. Em relação ao pilar, as vigas devem ter uma folga de no mínimo 2 cm, e superfície rugosa para uma perfeita aderência com o graute. A armadura negativa da viga deve formar um nó com o pilar. Existem dois modos de executar esse detalhe: com furos passantes no pilar e com luvas colocadas no pilar. A utilização de furos passantes no pilar é a mais indicada, pois desse modo tem-se a folga necessária para a instalação da armadura negativa no local exato, no momento da montagem, posicionando-a de forma correta após a instalação das peças. A utilização da luva, exige maior precisão de instalação na concretagem do pilar (e na montagem das peças). A utilização de bainhas metálicas para a realização dos furos, é recomendada, pois apresenta uma superfície rugosa adequada para a ancoragem da armadura introduzida na obra, criando uma superfície de maior aderência. Após instalação da barra negativa, deve-se grautear ou utilizar uma cola adesiva à base de epóxi no pilar. O preenchimento do furo com concreto normal da capa ou do complemento da viga não é permitido, pois as falhas de concretagem podem comprometer a estabilidade da estrutura.

31 31 Figura 14: Exemplo de ligação por concretagem vertical simples (Fonte: MELO, 2007) Ligação por concretagem vertical e solda As ligações por concretagem e solda (Figura 15) são as mais sofisticadas e possibilitam a condições de engaste perfeito. A diferença entre a ligação com concretagem simples é que são acrescidas chapas de aço posicionadas na parte inferior das vigas, soldadas sobre outra chapa colocada no apoio. As chapas realizam a transmissão dos esforços de tração provenientes da inversão dos momentos negativos dos apoios, que em função dos esforços horizontais, se transformam em momentos positivos. Nessa ligação o neoprene de apoio é substituido pela chapa de aço.

32 32 Figura 15: Exemplo de ligação semi-rígida de alto coeficiente αr (Fonte: MELO, 2007) Ligação engastada Neste caso, a ligação pode ser considerada como igual à realizada em estruturas moldadas in loco, monolíticas. Este tipo de ligação é obtida com a concretagem do nó entre o pilar e a viga. Podem-se deixar os arranques nas vigas, assim como nos pilares, e com a consolidação após a montagem destas peças, a ligação passa a ser engastada. Figura 16: Exemplo de ligação engastada (Fonte: adaptado de ABCIC, 2013)

33 Aplicação no modelo Atualmente, existe uma grande variedade de elementos pré-moldados de concreto com cada peça exigindo um método de montagem próprio. Assim como os tipos de ligações necessários para o perfeito funcionamento da estrutura. Os elementos apresentados neste trabalho, seguem as caracteristicas de fabricação e execução da empresa Munte Pré-fabricados, os quais foram utilizados na realização do projeto em estudo. 3.2 Bloco de fundação O bloco de fundação é um elemento de fundação superficial encarregado de transferir as cargas provenientes dos pilares e vigas baldrames para a fundação profunda (estacas). Em fundações diretas, os blocos possuem formas retangulares ou quadrados cumprindo dupla função, encaixar os pilares e transmitir os esforços ao solo. Os cálices devem ser largos o suficiente para possibilitar um bom preenchimento de concreto abaixo e ao redor do pilar. Quando as superfícies internas do cálice são lisas, a força vertical é assumida como sendo transmitida diretamente abaixo da base do pilar. Quando o cálice possui superfícies dentadas ou ranhuradas, a força vertical pode ser suscetivelmente transferida por cisalhamento na interface. As fundações com cálices podem ser moldadas in loco ou pré-moldadas. No projeto em estudo, foram determinados os locais dos pilares em planta, e feito o lançamento dos blocos de fundação. Essa foi a primeira etapa da montagem do modelo. Não foram discutidas as fundações do edifício pois o objetivo não era realizar o dimensionamento estrutural de nenhum dos elementos. A ligação pilar-bloco foi feita a partir do encaixe do pilar na abertura do bloco. Após o encaixe do pilar, deve-se proceder com o grauteamento dos espaços vazios formados entre o cálice e o corpo do pilar, atentando sempre para o rigoroso controle de cota, nivelamento, alinhamento e prumo. A Figura 17 demonstra o desenho da ligação com cálice:

34 34 Figura 17: Ligação pilar-bloco com cálice (Fonte: adaptado de EL DEBS (2000)) As dimensões dos blocos variaram em função da disposição dos pilares no projeto, obtendo-se dez tipos diferentes de blocos, no total de 63 blocos. O menor bloco (Figura 18) utilizado em pilares portas com dimensões de 0,8 x 0,8 x 0,7 m com o cálice 0,4 x 0,4 x 0,5 m. Figura 18: Bloco pilar porta com cálice (Fonte: Elaborada pelo autor)

35 E o maior bloco (Figura 19) que sustenta quatro pilares com 2,60 x 1,80 x 0,7 m e os cálices de 1,13 x 0,7 x 0,5 m cada: 35 Figura 19: Bloco para quatro pilares (Elaborada pelo autor) Os blocos de fundação aplicados ao modelo estão representados nas Figuras 20 e 21. Percebe-se da análise dessas duas Figuras que alguns blocos receberam dois pilares. Essa situação foi necessária pois havia a sobreposição dos blocos individuais.

36 Figura 20: Blocos de fundação do modelo (Fonte: Elaborada pelo autor) 36

37 Figura 21: Blocos de fundação do modelo vista superior (Fonte: Elaborada pelo autor) 37

38 Vigas baldrames As vigas baldrames (Figura 22) são apoiadas no colarinho dos blocos, podendo ser executadas no local ou pré-moldadas. São usadas apenas para apoio de alvenarias, pois os painéis de vedação são autoportantes. A face superior das vigas baldrames possui a mesma cota que a face superior do cálice. Caso seja necessário o uso de vigas alavancas, estas vigas serão posicionadas na base do bloco estando, portanto, mais baixas que as vigas baldrames. (MELO, 2007). Em situações em que exista alvenaria sobre as vigas alavancas ou de travamento, estas podem ser projetadas levando em consideração esse carregamento extra. As alvenarias possuem baixa capacidade de absorver as deformações das vigas de concreto, assim, não é recomendado para essas vigas vãos maiores que 7,5 m, sedo necessário pontos intermediários de apoios para as vigas baldrames entre os pilares pré-moldados principais. (MELO, 2007) Figura 22: Exemplo de viga baldrame (Fonte: CASSOL PRÉ-FABRICADOS, 2017) A solidarização da viga baldrame com o bloco é feita através de barras de aço. As Figuras 23 e 24, apresentam as 64 vigas baldrames do projeto. As vigas baldrames foram posicionadas nos locais onde existem alvenarias, nos apoios de outros elementos e também no entorno de toda a edificação, para fins de fechamento e arremate, não estrutural. Utilizaram-se vigas baldrames pré-moldadas com seções de 20 cm x 70 cm e o comprimento variando de acordo com o vão, apoiadas no colarinho dos blocos.

39 Figura 23: Vigas baldrames do modelo (Fonte: Elaborada pelo autor) 39

40 Figura 24: Vigas baldrames do modelo vista superior (Fonte: Elaborada pelo autor) 40

41 Pilares Os pilares pré-moldados são os elementos estruturais que possuem a maior complexidade tanto nas definições de projeto quanto na execução, pois apresentam consoles para o apoio das vigas, que podem estar em níveis e ângulos diversos. Por esse motivo cada pilar é projetado individualmente, o que acaba tornando muito difícil a sua padronização. As dimensões mínimas da seção transversal nunca poderão ser inferiores a 20 cm de largura. (MELO, 2007). A Figura 25 apresenta as seções típicas de pilares pré-moldados de concreto, podendo serem: quadradas, retangulares, circulares, seção I ou tipo Vierendel. Figura 25: Exemplos de seções de pilares (Fonte: EL DEBS, 2000) Os pilares normalmente são fabricados respeitando uma variação múltipla de 10 cm, com seções retangulares ou quadradas. Como em estruturas pré-moldadas os coletores pluviais normalmente são dispostos no interior dos pilares, existem situações em que os pilares recebem uma maior área de contribuição pluvial, neste caso é possível aumentar o diâmetro do tubo coletor para Ф 200mm, permitindo uma variação de medida de 5 cm na dimensão do pilar (MELO, 2007). Para pilares de até 5 m de comprimento total, a menor seção pode ser de 20 cm ou 30 cm em um dos lados. Não é permitida a seção quadrada com estas medidas, devendo obrigatoriamente a outra seção ser no mínimo de 40 cm. Estes pilares de menor dimensão são recomendados para portas ou escadas, com função de arremate e estruturação desses elementos. (MELO, 2007).

42 42 Segundo Acker (2002), os pilares devem ser constantes ao longo de toda a altura do edifício ou podem recuar em um nível intermediário para satisfazer exigências arquitetônicas, como platibandas, por exemplo. Nos níveis dos pavimentos, os pilares possuem insertos estruturais ou consoles para prover suporte para as vigas. A posição dos insertos ou consoles pode variar para possibilitar ligações em níveis diferentes em cada face do pilar, mas é preferível e mais econômico manter essas variações ao mínimo possível. O comprimento máximo do pilar é limitado em 24 m. Este valor é determinado pelas condições de transporte. Os consoles são os complementos dos pilares que tornam o detalhamento e execução mais complexos, necessitando de detalhamento específico e cuidados especiais durante a produção do pilar. A Figura 26 apresenta um detalhamento típico de consoles trapezoidal para produção. Já a Figura 27 apresenta um console retangular para suporte para vigas encaixadas com uso de Dente Gerber. Podem ser usados consoles também para suporte de lajes alveolares. A Figura 28 apresenta um console desse tipo. Figura 26: Exemplos de console trapezoidal (Fonte: MELO, 2007) Figura 27: Exemplo de console retangular (Fonte: CASSOL PRÉ-FABRICADOS, 2017)

43 43 Figura 28: Exemplo de console para laje alveolar (Fonte: MELO, 2007) No modelo, as seções dos pilares foram mantidas em 40 x 40 cm, como consta no projeto real da edificação. Utilizaram-se 58 pilares pré-moldados para sustentar toda a estrutura. Desse total, 34 pilares com seções de 0,4 x 0,4 x 9,85 m, e 24 pilares com medidas de 0,4 x 0,4 x 11,40 m esses chegando até a cobertura. Optou-se por padronizar as seções dos consoles dos pilares, permitindo uma repetição desses elementos, com 0,2 x 0,4 x 0,3 m. Em alguns pontos foram utilizados pilares com o tubo coletor para passagem da água pluvial. Entre os 24 pilares que estruturam a platibanda de cobertura, 20 tiveram a seção transversal diminuída (baioneta) nos últimos 1,30 m no topo, permanecendo com seções de 40 x 20 cm, para que fosse possível executar o telhado da edificação e as calhas de cobertura sem a necessidade de recortes. Além disso, houve a necessidade de adicionar mais pilares em relação ao previsto no projeto arquitetônico para evitar a necessidade de vigas apoiando-se em vigas, situação comum no concreto moldado in loco mas complexa no sistema pré-moldado. A Figura 29 apresenta a distribuição dos pilares e a Figura 30 apresenta os pilares com seção de topo reduzida (baioneta).

44 Figura 29: Pilares do modelo (Fonte: Elaborada pelo autor) 44

45 45 Figura 30: Exemplo dos pilares do modelo com seção de topo reduzida (Fonte: Elaborada pelo autor) 3.5 Vigas As vigas basicamente são utilizadas no sistema reticulado, para transferir esforços verticais recebidos das lajes para os pilares. Segundo Melo (2007), as vigas pré-moldadas podem ser armadas ou protendidas e seu formato varia entre retangular e em I. A viga armada pode apresentar qualquer tamanho, devendo possuir medidas múltiplas de 10 cm para o melhor aproveitamento da fôrma. As vigas protendidas são fabricadas com largura de 40 cm, que é considerada como uma medida padrão em pré-fabricados, sendo a variação na altura como a única alteração permitida. As vigas devem ser idealizadas de maneira a maximizar uma maior repetição dentro de uma estrutura pré-fabricada. De acordo com Melo (2007), temos:

46 46 Vigas retangulares As vigas retangulares apresentam modulações em suas medidas de 10 cm para a altura e 5 cm na largura. Geralmente as vigas de travamento são retangulares e possuem uma largura de 20 cm, e com apoios e com consoles tipo Gerber. No caso de vigas retangulares protendidas, é recomendável utilizar larguras maiores que 30 cm e deve-se estabelecer no projeto das vigas a utilização de concreto com resistência maior ou igual a 35 Mpa e resistência na desforma de pelo menos 21 Mpa. Vigas protendidas As vigas protendidas que geralmente são no formato I, possuem a largura padrão de 40 cm. O concreto recomendado para a protensão deve ter f ck 40 Mpa e a liberação da protensão se dará quando f cj 22 Mpa, (MELO, 2007). Vigas calhas As vigas calhas compõem o sistema de captação de água pluvial. Apresentam a seção interna de um canal livre de calha que tem a função de conduzir a água até as extremidades. As vigas calhas no formato I são indicadas para grandes vão e as vigas retangulares com o formato de U podem ser utilizadas em vãos de até 10 m de comprimento. As vigas calhas devem ser protendidas, formando uma contra-flecha auxiliando no escoamento da água pluvial. Vigas suporte-protendidas As vigas suportes são utilizadas para receber carga de lajes, são fabricadas no formato I e U, mantendo a largura da base fixa em 40 cm. Seu detalhamento é feito deixando a mesma com uma espera de estribos, para que tenha uma boa aderência na segunda concretagem da capa da laje dando monoliticidade ao conjunto de vigas e lajes.

47 47 Vigas platibandas São vigas utilizadas como parte da fachada da edificação. Podem ser de dois tipos: viga suporte peitoril e painel platibanda. As vigas suporte peitoril são vigas armadas que permitem alterações em suas dimensões. Utilizam-se, por apresentarem melhores custo/benefício, as peças com peitoril de 90 cm de altura. Pode-se diminuir para 85 cm em alguns casos. Essas peças são chamadas de peitoris padrão e possuem altura de 150 ou 160 cm. Já as vigas painel platibanda possuem as mesmas características das vigas suportes peitoris, porém sem o suporte para apoio das lajes. Por ser uma peça com pouca espessura, não pode ser utilizada para travamento da estrutura e sim, apenas, como um elemento de vedação. No modelo em estudo, as vigas do 1 pavimento (figura 31) foram distribuídas de maneira a possibilitarem os travamentos dos pilares, apoio das lajes e das alvenarias. As vigas do 2 pavimento (Figura 32) estão dispostas a permitir o apoio das lajes de cobertura. As vigas são armadas e retangulares, com seção de 20 x 70 cm nos dois pavimentos e comprimentos que variam de acordo com o vão entre pilares. Buscouse desse modo, uma maior repetição possível desses elementos para facilitar a montagem da estrutura. Em alguns casos, houve a necessidade de se apoiar vigas em vigas, com a utilização do console, esse com seções de 20 x 30 x 40 cm.

48 Figura 31: Vigas do primeiro pavimento do modelo (Fonte: Elaborada pelo autor) 48

49 Figura 32: Vigas do segundo pavimento do modelo (Fonte: Elaborada pelo autor) 49

50 Lajes alveolares de piso A utilização de lajes alveolares como laje de piso, vem crescendo cada vez mais na construção civil. De rápida e fácil instalação, pode cobrir grandes vãos, além de simplificar o projeto e otimizar a estrutura. A laje alveolar é constituída de painéis de concreto protendido com altura constante e alvéolos longitudinais, que tem a função de reduzir o peso da peça. Estes painéis protendidos são produzidos com concreto de alto desempenho superiores a 40 Mpa e com aços especiais para protensão. A largura de um painel alveolar protendido geralmente é de 1,20 m, sendo a mínima largura de 1 m, o comprimento máximo varia em função da sobrecarga de utilização e sua altura varia de 15 a 30 cm. Os painéis alveolares de piso possuem um ressalto em suas bordas, que quando montados, formam juntas que devem ser preenchidas com concreto. Estas juntas tem como objetivo a garantia de um funcionamento solidário dos painéis que formam a laje alveolar, estabelecer uma colaboração entre elas na redistribuição de cargas das mais solicitadas para as menos solicitadas, além de fornecer o acabamento e a estanqueidade necessária. O critério de paginação tem uma grande importância nesta etapa, que está ligado diretamente a modulação da obra, devendo ser bem projetada para ampliar a repetição dos painéis pré-moldados. Abaixo são demonstradas as tabelas de sobrecargas máximas para cada tipo de laje alveolar, considerando-se laje biapoiada e com 5 cm de capa de concreto segundo MELO (2007).

51 51 Tabela 1: Sobrecargas máximas (Fonte: MELO, 2007) No modelo em estudo, foi feita a paginação das lajes buscando uma repetição dos elementos, conforme Figuras 33, 34 e 35. Por se tratar de uma biblioteca, utilizou-se a laje alveolar de piso com 26,5 cm de altura devido à grande sobrecarga existente nesse tipo de edificação. Para a laje da cobertura foi utilizada a laje alveolar com 20 cm de altura. As lajes tiveram recortes no encontro de pilares para facilitar a montagem.

52 Figura 33: Laje do primeiro pavimento (Fonte: Elaborada pelo autor) 52

53 Figura 34: Vista da laje do mezanino no primeiro pavimento (Fonte: Elaborada pelo autor) 53

54 Figura 35: Laje da cobertura (Fonte: Elaborada pelo autor) 54

55 Painéis pré-moldados Os painéis de fechamento em concreto pré-moldado são elementos que podem ter ou não função estrutural. O principal objetivo deste elemento é a vedação da edificação, fazendo a ligação entre os pilares, substituindo a alvenaria de fechamento comum. A utilização de painéis pré-moldados permite uma grande agilidade na obra, pois, permite reduzir o tempo de execução e a mão de obra empregada. Os painéis não estruturais são projetados para resistir somente a seu peso próprio e a força do vento, podem ser maciços e devem estar apoiados entre pilares e vigas. Já os painéis alveolares protendidos podem ter função estrutural, resistindo às cargas de peso próprio, vento, além de serem responsáveis pelo travamento lateral dos pilares. Segundo Melo (2007), o painel alveolar apresenta uma massa de concreto eficiente, que confere segurança à edificação, bom isolamento termoacústico, devido à existência de ar em seus alvéolos, tornando-se até mais eficiente do que a alvenaria de blocos de concretos. A modulação dos painéis alveolares é feita com a largura fixada em 1,2 m devido ao processo de produção, o comprimento mínimo de 1 m e máximo de 17,5 m e a espessura do painel alveolar padrão é de 20 cm. É preferencialmente empregado em faixas horizontais, não havendo a necessidade de vigas baldrames, pois o painel alveolar é autoportante. (MELO, 2007). De acordo com Melo (2007), o sistema de fixação dos painéis alveolares é feito a partir de cantoneiras e chapas metálicas, devendo serem soldadas aos insertos previamente deixados nos pilares. A qualidade da fixação está diretamente ligada a qualidade da solda. Também é possível fixar os painéis alveolares com parafusos aparentes. Nos pilares são deixados chumbadores de 10 mm de diâmetro que são inseridos nos painéis pelos furos de 20 mm de diâmetro, e são fixados com arruelas e parafusos galvanizados. Em vãos de janelas são introduzidas peças maciças que geralmente possuem largura de 60 cm, nas extremidades dos painéis com a finalidade de suportar os elementos superiores transferindo os esforços verticais para os elementos inferiores.

56 56 Conforme Melo (2007), na execução de uma porta deve-se criar um pilar adicional chamado de pilar porta, para apoiar os painéis alveolares segmentados. Esse pilar tem a altura da porta a ser feita e serve de fixação para ao painéis segmentados. Os pilares portas morrem no topo da porta, coincidindo com a junta dos painéis alveolares. Sobre os pilares são colocados uma viga verga que possui a mesma dimensão do pilar porta. Como os painéis são fixados sempre no eixo de pilares, adiciona-se uma peça de canto, com a finalidade de arrematar a fachada. Essa peça não tem nenhum efeito estrutural, mas sim arquitetônico permitindo um melhor ajuste e acerto na montagem da fachada. As juntas verticais (Figura 36) são vedadas com a instalação de uma peça com o formato de T, de alumínio, colado com um calafetador à base de poliuretano. A vedação no painel é feita com aplicação de mastique. O elemento de alumínio tem a função de arrematar as imperfeições dos cortes. Já as juntas horizontais (Figura 37) devem ser vedadas com mastique, mesmo com a existência de encaixe macho e fêmea. Figura 36: Arremate de alumínio vertical (Fonte: MELO, 2007) Figura 37: Junta horizontal dos painéis alveolares de concreto (Fonte: MELO, 2007)

57 57 A abertura de portas e janelas (Figura 38) é feita com a instalação das esquadrias e elementos após o encaixe macho e fêmea do painel alveolar, ou seja, são alinhados externamente a fachada. A eficiência da vedação é melhorada com a colocação do caixilho na parte anterior ao macho, que é uma barreira física impedindo a entrada de água pra o interior da edificação. Figura 38: Exemplo de arremate com caixilho (Fonte: MELO, 2007) No modelo em estudo utilizaram-se painéis alveolares protendidos para o fechamento da edificação. As dimensões dos painéis utilizados foram de 1,2 m de largura, 0,20 m de espessura e comprimento variando de acordo com as distâncias entre pilares, respeitando as juntas de dilatação do prédio. Para fazer o arremate das aberturas de portas utilizaram-se pilares portas, nas dimensões de 0,3 x 0,2 x 2,20 m e uma verga com seção de 20 x 30 cm com o comprimento variando com o vão da abertura e apoiadas no topo dos pilares portas. Para seguir o projeto arquitetônico das alturas dos beirais das janelas, optouse por substituir alguns painéis alveolares por painéis maciços de fechamento na fachada da edificação, o que possibilitou diminuir a largura do painel atendendo a altura da janela em relação ao piso. Nos extremos de cada janela utilizou-se uma peça maciça, para que fosse possível atender a largura da mesma. Utilizaram-se também, placas cimentícias, para fazer o fechamento de encontro com as esquadrias de janelas nos dois lados da edificação, assim como na parte superior complementando da fachada. As dimensões das placas cimentícias

58 empregadas são de 1,2 m de largura, 1,2 cm de espessura e o comprimento de 3 m, conforme a tabela abaixo (BRASILIT, 2014): 58 Tabela 2: Dimensões das placas cimentícias (Fonte: BRASILIT, 2014) Para a fixação das placas cimentícias utilizou-se uma viga treliçada metálica composta por perfis U. Na parte inferior da edificação a treliça metálica foi colocada entre os vãos formados pelos pilares. A mesma solução foi adotada para parte da platibanda de cobertura. Por haver um balanço nas lajes de forro, não seria possível posicionar um painel pré-moldado na ponta da laje, assim, optou-se por posicionar uma treliça com painéis cimentícios presos à sua lateral. Além disso utilizaram-se blocos de concreto nas dimensões de 14 x 19 x 44 cm para conformar as empenas verticais localizadas na fachada frontal da edificação, a alvenaria foi disposta de maneira a atender a largura de 40 cm e a altura de 9,85 m. No interior de cada parede elevada, colocou-se um tubo coletor para o escoamento da água advinda do telhado. As Figuras 39 a 49 apresentam os elementos utilizados para fazer o fechamento da edificação.

59 Figura 39: Painéis de fechamento do modelo sem cantoneiras e pilares portas (Fonte: Elaborada pelo autor) 59

60 Figura 40: Modelo sem cantoneiras e pilares portas (Fonte: Elaborada pelo autor) 60

61 Figura 41: Painéis de fechamento do modelo com cantoneiras e pilares portas (Fonte: Elaborada pelo autor) 61

62 62 Figura 42: Pilar porta vista externa (Fonte: Elaborada pelo autor) Figura 43: Pilar porta vista interna (Fonte: Elaborada pelo autor)

63 63 Figura 44: Treliças metálicas colocadas entre pilares e ao longo da fachada para fixação das placas cimentícias (Fonte: Elaborada pelo autor) Figura 45: Placas cimentícias fixadas nas treliças (Fonte: Elaborada pelo autor)

64 Figura 46: Vista geral com as treliças metálicas para fixação (Fonte: Elaborada pelo autor) 64

65 Figura 47: Vista geral com as placas cimentícias (Fonte: Elaborada pelo autor) 65

66 Figura 48: Alvenaria de blocos de concreto (Fonte: Elaborada pelo autor) 66

67 Figura 49: Planos de esquadrias (Fonte: Elaborada pelo autor) 67

68 Cobertura A cobertura da edificação em estudo possui uma área total de 1135,80 m² que é dividida em quatro regiões diferentes por alvenaria de bloco de concreto, respeitando as juntas de dilatação, nas dimensões de 0,2 x 1,3 m de altura e o comprimento variando de acordo com o vão entre os pilares que chegam ao topo da edificação. As tesouras utilizadas são de treliça metálica, assim como as terças. Na região 1, com 722,70 m² de área, foram utilizadas 16 tesouras com o comprimento de 20,40 m e uma altura de 1,05 m, 10 terças com 35,85 m de comprimento e calhas metálicas no final das duas águas do telhado. Cada calha possui seis saídas de água em ambos os lados, duas em cada extremidade diretamente na tubulação do pilar e quatro na tubulação embutida na alvenaria da fachada. Além disso, para arrematar o telhado na junção com a treliça da fachada, colocaram-se telhas com a altura de 1,15 m em toda a sua extensão acabando dentro da calha. Na região 2, com área de 201,50 m², foram utilizadas 9 tesouras com 9,40 m de comprimento e 60 cm de altura, 6 terças com 20,80 m e calhas metálicas instaladas no final das duas águas do telhado com 4 saídas em cada lado diretamente na tubulação embutida no pilar. A região 3, com área de 154,60m², possui 7 tesouras de 9,40 m de comprimento e 60 cm de altura e 6 terças com 15,80 m de comprimento e com calhas metálicas instaladas no fim das telhas com 3 saídas de água em cada lado diretamente na tubulação embutida no pilar. A região 4, destinada aos reservatórios com 45,40m² de área, terá a laje impermeabilizada com um caimento mínimo em direção aos dois ralos de laje responsáveis por receber a água da chuva. No entorno de toda a edificação, serão instalados elementos metálicos como rufos e algerosas para dar o arremate final no telhado. Foram utilizadas telhas metálicas sanduíche termoacústica, com um caimento de 10 %. As Figuras 50 a 56 demonstram a representação do telhado.

69 Figura 50: Tesouras metálicas (treliças) (Fonte: Elaborada pelo autor) 69

70 Figura 51: Terças metálicas (Fonte: Elaborado pelo autor) 70

71 Figura 52: Telhas, calhas, rufos e algerosas (Fonte: Elaborada pelo autor) 71

72 Figura 53: Telhado com os reservatórios (Fonte: Elaborada pelo autor) 72

73 Figura 54: Regiões do telhado (Fonte: Elaborada pelo autor) 73

74 74 Figura 55: Telhas de fechamento da treliça da fachada (Fonte: Elaborada pelo autor) Figura 56: Laje dos reservatórios com os dois ralos nos cantos (Fonte: Elaborada pelo autor)

75 Alvenarias Segundo Melo (2007), para a fixação da alvenaria nos pilares (Figura 57) é necessário que seja fixada uma tela galvanizada com finca-pino e arruela a partir da terceira fiada, a cada duas fiadas evitando o aparecimento de trincas na junção pilaralvenaria. As alvenarias não devem ser encunhadas na parte superior da viga, telha ou laje pré-fabricada, devendo ser deixado um espaço de 2 cm, que pode ser pinada ou não, sendo preenchida com argamassa expansiva. Figura 57: Fixação da alvenaria no pilar com tela galvanizada (Fonte: MELO, 2007) Para as alvenarias internas foram utilizados os blocos de concreto com dimensões de 19 x 19 x 39, conforme o projeto arquitetônico da edificação. As Figuras 58 a 61 apresentam as alvenarias do modelo.

76 76 Figura 58: Alvenaria, escada e elevador (Fonte: Elaborada pelo autor) Figura 59: Alvenaria de fechamento do auditório no primeiro pavimento (Fonte: Elaborada pelo autor)

77 77 Figura 60: Alvenaria do segundo pavimento (Fonte: Elaborada pelo autor) Figura 61: Alvenaria de fechamento do auditório no segundo pavimento (Fonte: Elaborada pelo autor)

78 Elevador A edificação possui um elevador com objetivo de atender pessoas com deficiências, seguindo a NBR 9050 Acessibilidade a edificações, mobiliários espaços e equipamentos (2015). A abertura da porta do elevador tem a largura de 1,20 m e suas dimensões internas são de 1,60 x 1,65 m permitindo o livre giro de um cadeirante. O elevador vence um altura de 4,90 m para chegar ao segundo piso da edificação. Foram utilizados para a execução da caixa do elevador, 4 pilares pré-moldados com seções de 0,23 x 0,23 x 9,55 m com consoles de 20 x 20 x 15 cm para apoiar as vigas armadas de 0,3 x 0,2 x 1,3m e 0,3 x 0,2 x 2,08 m para o travamento dos pilares. O fechamento da caixa do elevador foi feito com alvenaria de blocos de concreto. As Figuras 62 e 63 apresentam as imagens do elevador do modelo. Figura 62: Estrutura da caixa do elevador (Fonte: Elaborada pelo autor)

79 79 Figura 63: Fechamento da caixa do elevador com blocos de concreto (Fonte: Elaborada pelo autor) 3.11 Escadas Conforme Acker (2002), as escadas pré-fabricadas de concreto apresentam alta qualidade de acabamento e um custo razoável quando comparadas com as escadas produzidas in loco, pois utiliza-se menos mão de obra e tem-se um menor desperdício de materiais. As escadas pré-fabricadas possuem duas categorias. A primeira categoria inclui as escadas retas (Figura 64), com lances individuais com ou sem patamares. Figura 64: Exemplo de escada reta (Fonte: piniweb)

80 80 A segunda categoria é formada por escadas monobloco (Figura 65) que podem ser utilizadas em caixas de escadas ou separadamente entre andares. Figura 65: Exemplo de escada pré-moldada monobloco (Fonte: ACKER, 2002) Conforme Melo (2007), o apoio das escadas deve ser simples, sem ligação por pinos, pois, somente o atrito entre a peça e o apoio é suficiente para sua imobilidade. O apoio deve ter no mínimo 10 cm, não sendo permitido o uso de argamassas ou aparelhos de apoio, apenas junta seca. A escada nunca deve ser apoiada na sua região inclinada, somente na horizontal. Segundo Melo (2007), quando o projeto arquitetônico necessita que a escada tenha degraus em dois sentidos, os lances principais devem servir de apoio para um lance intermediário, que é realizado por um dente Gerber especial (Figura 66). Figura 66: Exemplo de corte com Gerber especial (Fonte: MELO, 2007)

81 81 A escada do modelo em estudo possui as seguintes dimensões: altura do espelho de 17,5 cm, largura do degrau de 30 cm, largura da escada de 1,95 cm, comprimento dos patamares inferior e superior de 2,14 m. A escada foi dividida em 3 lances e dois patamares. O primeiro lance tem comprimento de 2,70 m e é composta por 10 degraus. O segundo lance possui 1,80 m de comprimento e 7 degraus. O terceiro lance tem 2,70 m de comprimento e 10 espelhos. No encontro dos lances de escada, foi utilizado um patamar com dente Gerber de 15 cm de comprimento. Para o apoio do primeiro patamar, utilizaram-se três pilares pré-moldados com seções de 0,23 x 0,23 x 1,6 m e duas vigas com seção de 0,20 x 0,30 x 1,70 m, sendo um apoio da viga feito no pilar do elevador, para o segundo patamar utilizaram-se dois pilares com seções de 0,23 x 0,23 x 2,9 m e duas vigas com seção de 0,2 x 0,3 x 2,05 m e um apoio da viga feito no pilar da edificação. As Figuras 67 a 74 apresentam as imagens da escada da edificação. Figura 67: Escada do modelo (Fonte: Elaborada pelo autor)

82 82 Figura 68: Apoio do primeiro lance da escada (Fonte: Elaborada pelo autor) Figura 69: Apoio do segundo lance da escada (Fonte: Elaborada pelo autor)

83 83 Figura 70: Primeiro lance da escada apoiado (Fonte: Elaborada pelo autor) Figura 71: Segundo lance da escada apoiado (Fonte: Elaborada pelo autor)

84 84 Figura 72: Terceiro lance de escada apoiado (Fonte: Elaborada pelo autor) Figura 73: Apoio da escada na viga (Fonte: Elaborada pelo autor)

85 85 Figura 74: Vista frontal da alvenaria, escada e elevador (Fonte: Elaborada pelo autor) 3.12 Arquibancada do auditório O modelo em estudo possui um auditório com capacidade para 75 pessoas. Uma escada divide as duas fileiras de cadeiras, que estão dispostas em 10 níveis diferentes em cada lado. O acesso e a saída são feitas por duas entradas, uma no térreo e outra no pavimento superior. A sustentação da arquibancada foi feita com a utilização de 9 pilares, sendo 4 pilares com dimensões de 0,4 x 0,4 x 1,05 m, 4 pilares com seções de 0,4 x 0,4 x 2,50 m, e seus topos com um alargamento de seção de 0,4 x 0,8 m, aumentando a área de apoio da viga, e um pilar com dimensões de 0,4 x 0,4 x 3,22 m, esse composto por consoles de 20 x 30 x 40 cm nos dois lados. A escada que que separa as duas fileiras de cadeiras possui um comprimento total de 10,89 m, espelhos com altura de 18 cm, largura do degrau de 26 cm, 8 patamares, 27 degraus e largura da escada de 1 m. A escada foi dividida em duas seções, a primeira seção possui comprimento de 4,27 m e possui 12 degraus a segunda seção tem 6,62 m de comprimento e 15 degraus. A escada é apoiada nos consoles entre duas vigas da arquibancada (viga jacaré), com seções de 30 x 18 x 30 cm e altura da viga de 0,55 cm.

86 86 A laje da arquibancada é composta por 9 segmentos de 4,43 m de comprimento, 15 cm de espessura e 1,43 m de largura, em cada lado. As vigas que sustentam as lajes da arquibancada, possuem 11,30 m de comprimento, largura de 40 cm, e possuem recortes para o encaixe das lajes de arquibancada. As Figuras 75 a 82 apresentam a arquibancada do modelo. Figura 75: Pilares de apoio da arquibancada (Fonte: Elaborada pelo autor) Figura 76: Detalhe do apoio da escada e da viga jacaré (Fonte: Elaborada pelo autor)

87 87 Figura 77: Vigas jacaré (Fonte: Elaborada pelo autor) Figura 78: Vigas apoiadas (Fonte: Elaborada pelo autor)

88 88 Figura 79: Detalhe apoio das vigas centrais de apoio da escada (Fonte: Elaborada pelo autor) Figura 80: Escada da arquibancada (Fonte: Elaborada pelo autor)

89 89 Figura 81: Laje da arquibancada (Fonte: Elaborada pelo autor) Figura 82: Vista lateral da laje da arquibancada (Fonte: Elaborada pelo autor)

90 Edificação após a montagem da estrutura e finalização da arquitetura. O resultado final da montagem da edificação e da arquitetura são apresentados nas Figuras 83 a 88, dando uma visão geral da edificação em todas as fachadas com os elementos de fechamento, esquadrias e cobertura. Em comparação com o projeto arquitetônico, é possível observar que arquitetura externa da edificação sofreu uma leve modificação em função das peças pré-moldadas, mas, mesmo assim, mantevese fiel a ideia inicial do projeto original. A Figura 89 demonstra a disposição dos móveis no primeiro pavimento. Já a Figura 90 apresenta a planta mobiliada do segundo pavimento. As Figuras 91 e 92 exibem a vista superior do auditório, onde é possível observar a disposição das cadeiras nos diferentes níveis, separadas no centro pela escada, e as portas de acesso e saídas, tanto pelo primeiro pavimento como pelo segundo pavimento. As Figuras 93 e 94 apresentam os banheiros do primeiro e segundo pavimentos e a cozinha dos funcionários junto com a escada de acesso aos reservatórios superiores, também no segundo andar. Não houve alteração nas medidas internas dos banheiros, somente o deslocamento do pilar para o canto direito no banheiro masculino nos dois andares. A Figura 95 demonstra, no primeiro pavimento, a área de atendimento, os guarda-volumes, o reservatório inferior, o local da central de ar e o gerador. A Figura 96 apresenta a área destinada a administração, recebimento e processamento e o local onde os documentos são arquivados (arquivo morto), esse separado por divisórias leves. E as Figuras 97 e 98 apresentam as imagens da arquitetura finalizadas no primeiro e segundo pavimento.

91 Figura 83: Vista geral 1 (Fonte: Elaborada pelo autor) 91

92 Figura 84: Vista geral 2 (Fonte: Elaborada pelo autor) 92

93 93 Figura 85: Fachada lateral 1 (Fonte: Elaborada pelo autor) Figura 86: Fachada lateral 2 (Fonte: Elaborada pelo autor)

94 94 Figura 87: Fachada frontal (Fonte: Elaborada pelo autor) Figura 88: Fachada posterior (Fonte: Elaborada pelo autor)

95 Figura 89: Primeiro pavimento (Fonte: Elaborada pelo autor) 95

96 Figura 90: Segundo pavimento (Fonte: Elaborada pelo autor) 96

97 97 Figura 91: Vista superior do auditório no primeiro pavimento (Fonte: Elaborada pelo autor) Figura 92: Vista superior do auditório no segundo pavimento (Fonte: Elaborada pelo autor)

98 98 Figura 93: Banheiros no primeiro pavimento (Fonte: Elaborada pelo autor) Figura 94: Banheiros e cozinha no segundo pavimento (Fonte: Elaborada pelo autor)

99 99 Figura 95: Atendimento, guarda-volumes, gerador, reservatório inferior e central de ar no primeiro pavimento (Fonte: Elaborada pelo autor) Figura 96: Administração, recebimento, processamento e arquivo morto no segundo andar (Fonte: Elaborada pelo autor)

100 Figura 97: Vista geral do primeiro pavimento (Fonte: Elaborada pelo autor) 100

101 Figura 98: Vista geral do segundo pavimento (Fonte: Elaborada pelo autor) 101

102 102 4 CONCLUSÕES Este trabalho teve o objetivo de viabilizar o uso do sistema construtivo em prémoldados em um projeto real de uma edificação com fins educacionais. Após a leitura do projeto buscou-se modelar os elementos pré-moldados e aplicá-los na edificação em estudo, resultando em várias maquetes virtuais, onde são demonstradas as etapas de montagem dos elementos, até a finalização da edificação. Com o resultado final da maquete, verificou-se que é possível viabilizar a construção da biblioteca da Universidade Federal do Pampa Unipampa, campus São Gabriel RS, com a utilização do sistema em estrutura pré-moldada, desde que o sistema estrutural seja idealizado em conjunto com o projeto arquitetônico. Essa viabilidade foi possível, devido às pequenas alterações na arquitetura da edificação para o melhor posicionamento dos elementos pré-moldados. Essas alterações ocorreram no entorno da caixa da escada e também na área dos banheiros masculinos e femininos com a adição de pilares para a sustentação do segundo pavimento da edificação. Além das muitas vantagens do concreto pré-moldado, à grande diversidade de elementos existentes hoje no mercado, permite várias formas de montagem de uma estrutura, possibilitando a adaptação dos elementos pré-moldados para cada tipo de uso e finalidade. Assim, com o resultado final da modelagem foi demonstrado que a possibilidade da aplicação do sistema pré-moldado é válida, sendo essa a primeira etapa entre outras que devem ser feitas para a complementação do projeto até à sua execução.

103 103 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABIC. PRÉ-FABRICADOS DE CONCRETO Curso básico de construção, São Paulo. ACKER, ARNOLD VAN. Manual de sistemas de pré-fabricados de concreto. FIP 2002, Tradução Marcelo Ferreira, ABCIC ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 9050 Acessibilidade a edificações, mobiliário, espaços e equipamentos. Rio de Janeiro: ABNT, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 9062 Projeto e execução de estruturas de concreto pré-moldado. Rio de janeiro: ABNT, BRASILIT. Catálogo de produtos: Placas cimentícias. Brasilit CASSOL PRÉ-FABRICADOS. Soluções. Produtos. Fechamento Lateral. Painel alveolares. 2017a. < Acesso em: 12 de jun CASSOL PRÉ-FABRICADOS. Soluções. Produtos. Superestrutura. Pilares. 2017b. < Acesso em: 12 de jun CASSOL PRÉ-FABRICADOS. Soluções. Produtos. Superestrutura. Vigas baldrames. 2017c.< Acesso em: 14 de jun EL DEBS, MOUNIR KHALIL. Concreto pré-moldado: fundamentos e aplicações. São Carlos: EESC-USP, MELO, CARLOS EDUARDO EMRICH. Manual MUNTE de Projetos em Préfabricados de concreto. 2.ed.São Paulo: PINI, PUMA PRÉ-MOLDADOS: Catálogo de produtos: Lajes Alveolares. Puma

104 104 ANEXO A - FACHADAS E CORTES DA EDIFICAÇÃO REAL Figura 99: Fachada lateral 1 com plano frontal Figura 100: Fachada lateral 1 interna sem plano frontal

105 105 Figura 101: Fachada lateral 2 com o plano frontal Figura 102: Fachada lateral 2 interna sem o plano frontal

106 106 Figura 103: Fachada frontal Figura 104: Fachada posterior

107 107 Figura 105: Corte BB' Figura 106: Corte CC'