Projeto da Estrutura Pré-Moldada de Edifício do Instituto do Câncer do do Estado do Ceará

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1 Projeto da Estrutura Pré-Moldada de Edifício do Instituto do Câncer do do Estado do Ceará Resumo Design of the Precast Concrete Building of Cancer s Hospital of Ceará MOTA, Joaquim Eduardo (1) (1) Doutorando, Departamento de Engenharia de Estruturas-EESC-USP [email protected] Escola de Engenharia de São Carlos USP Departamento de Engenharia de Estruturas Fone:0xx Av. Trabalhador Sancarlense,400 CEP: São Carlos SP Brasil Neste artigo pretende-se apresentar uma visão geral do projeto da estrutura pré-moldada do edifício anexo pertencente ao complexo hospitalar do Instituto do Câncer do Ceará. Trata-se de obra pioneira, na região, na utilização de elementos estruturais pré-moldados (pilares, vigas e lajes) em uma edificação multi-pisos. Serão apresentados: aspectos importantes relativos à concepção estrutural; as verificações das fases transitórias dos elementos isolados, das etapas de montagem da estrutura e suas ligações; e ainda a verificação da estabilidade global da estrutura pronta. Complementam o trabalho, ilustrações e comentários sobre dificuldades na fase construtiva da obra. Palavras-Chave: concreto pré-moldado, edifício multi-pisos, estabilidade global Abstract This article present a global view of many design aspect of the precast concrete multi-storey building of a Cancer Hospital in Ceará. The structural concept and the most important designs verifications are also discussed. The text is complemented by some illustration and comments about constructions problems. Keywords: precast concrete, multi-storey buildings, global instability

2 1 o. Encontro Nacional de Pesquisa-Projeto-Produção em Concreto pré-moldado. 1 1 Introdução No mês de fevereiro de 2001, a diretoria do Instituto do Câncer do Ceará resolveu contratar a elaboração do projeto de um edifício anexo ao seu complexo hospitalar, com o objetivo de ampliar sua capacidade de atendimento. A área disponível, um retângulo de 49m por 14,60m, vizinha a um prédio existente, deveria ser utilizada para uma edificação com 7 pisos, que deveriam ter uma grande liberdade de espaço para a implantação dos mais variados serviços médicos. Havia também o interesse de minimizar o tempo de obra com o objetivo de atender com a maior brevidade à demanda. A equipe de projetistas (arquitetos e engenheiros) optou então por uma solução em concreto pré-moldado que teria um prazo de execução de 120 dias. Obra pioneira na região, o edifício apresenta pilares, vigas e lajes pré-moldadas numa edificação multi-piso com aproximadamente 30m de altura. A seguir apresentamos alguns aspectos importantes relativos à sua concepção estrutural, análise da estabilidade, ligações e dificuldades de construção. 2 A Concepção Estrutural A estrutura fica definida por pilares periféricos dispostos nos eixos longitudinais A e B com se vê na Figura 1. A laje do pavimento é formada pela justaposição de perfis tipo TT (duplo T ou PI) que se apóiam em vigas de bordo tipo L, como pode se verificar no corte transversal apresentado na Figura A P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 VIGA L VIGA L VIGA L Ligação Rígida ARMADURA DO DIAFRAGMA Ligação Rígida P17 P18 B PAINEIS DE CONTRAVENTAMENTO P21 15 P19 P20 4Ø 16 C/15 4Ø 16 C/15 4Ø 16 C/15 4Ø 16 C/15 4Ø 16 C/15 4Ø 16 C/15 PILAR PAREDE TIRANTES DO SISTEMA DE TRAVAMENTO LONGITUDINAL Ligação Rígida LAJE TT P22 TIRANTES DO SISTEMA DE TRAVAMENTO LONGITUDINAL ARMADURA DO DIAFRAGMA LAJE TT Ligação Rígida P9 VIGA L P10 P11 P12 VIGA L P13 P14 P15 P PAINEIS DE CONTRAVENTAMENTO PLANTA Figura 01 Planta do Pavimento. O espaço livre interno permite a utilização de qualquer layout de paredes. Sobre a laje TT foi colocada uma capa de 8cm com a finalidade se criar uma laje integrativa para vigas e pilares no nível do pavimento que funciona também como diafragma compondo assim o sistema de contraventamento. As fundações são blocos sobre estacas pré-moldadas. Os pilares pré-moldados são ligados à base por meio de cálices moldados no local. Os pilares por questões de transporte e montagem tiveram de ser particionados em dois tramos, um inferior com 19m e o superior com 11m. A parte interna correspondente à caixa de escada e elevadores foi executada em estrutura convencional de concreto moldado no lugar. Neste núcleo criou-se um pilar parede em forma de I, no sentido longitudinal, como se vê na Figura 1.

3 1 o. Encontro Nacional de Pesquisa-Projeto-Produção em Concreto pré-moldado. 2 A B Viga L Laje TT Nível de Emenda de Pilar Contrapiso estrutural, espessura 8 cm, armado com tela soldada Figura 02 Corte Transversal. Figura 03 Detalhe do cálice.

4 1 o. Encontro Nacional de Pesquisa-Projeto-Produção em Concreto pré-moldado. 3 3 Elementos Isolados / Fases Tansitórias Os elementos foram executados em uma fábrica em Fortaleza (CONCRETÓPOLIS), sendo utilizado um concreto C40; sendo que no ato da protensão das vigas e da laje TT exigiu-se um fck mínimo de 20MPa. A seguir apresentamos as seções transversais dos principais elementos préfabricados. Figura 4 Seção da laje TT. Figura 5 Seção da viga L.

5 1 o. Encontro Nacional de Pesquisa-Projeto-Produção em Concreto pré-moldado. 4 Foram feitas as verificações usuais da fase transitória dos elementos: desforma, movimentação, transporte e montagem. Particularmente a viga L de bordo apresenta uma fase anterior a concretagem da capa, e já com a colocação da laje TT em que há uma torção neste elemento devido a excentricidade da carga. O não tombamento é garantido pela disposição de dois chumbadores que penetram nos consoles, para tanto são deixadas bainhas na alma e no dente nas extremidades da viga L, ver Figura 5. 4 Tipologia das Ligações Os principais tipos de ligações utilizados nesta estrutura são: a) Ligação pilar-fundação do tipo cálice. Figura 3. b) Ligação pilar-pilar, com a utilização de bainhas para traspasse de armadura de ligação. Uma vez posicionado o tramo superior do pilar, as bainhas foram preenchidas com groute através de orifício lateral. Nesta fase inicial a estabilidade do tramo superior do pilar é garantida por estais. Ver Figuras 6 e 7 a seguir: Figura 6 Ligação pilar-pilar. Figura 7 Ligação pilar-pilar já executada. Observar a saída lateral das bainhas.

6 1 o. Encontro Nacional de Pesquisa-Projeto-Produção em Concreto pré-moldado. 5 Figura 8 Detalhe da seção na ligação pilar-pilar. c) Ligação dos painéis longitudinais de fachada que não têm finalidade estrutural e que estão dispostos alinhados com a face externa dos pilares. Estes painéis se apóiam verticalmente através de consolos sobre as vigas tipo L e horizontalmente por meio de dispositivos denominados HALFEN que permitem a liberdade de movimentações térmicas, mas impedem o tombamento do painel. Ver detalhes nas Figuras 9 e 10 a seguir. Figura 9 Fixação dos painéis arquitetônicos de fachada.

7 1 o. Encontro Nacional de Pesquisa-Projeto-Produção em Concreto pré-moldado. 6 Figura 10 Detalhe do HALFEN. d) Os painéis transversais de extremidade foram dispostos entre pilares e com ligações rígidas. Criaram-se assim dois pórticos transversais de extremidades para o contraventamento da estrutura. A ligação é feita por traspasse de armadura de flexão entre o pilar e o painel seguido de concretagem no local, ver Figura 11. Ligação Pilar Painel Ligação Ancoragem em Laço Chapa Metálica Figura 11 Ligação painel pilar. 5 Verificação da Estabilidade Global da Estrutura O sistema de travamento longitudinal da estrutura é composto exclusivamente por um pilar parede moldado no local. A ligação deste pilar parede com o corpo da estrutura é feito através de tirantes colocados na capa da laje TT com pode ser visto na Figura 1.

8 1 o. Encontro Nacional de Pesquisa-Projeto-Produção em Concreto pré-moldado. 7 O sistema de travamento no sentido transversal é garantido pelos dois pórticos de extremidades onde se fez a ligação rígida painel-pilar. A laje diafragma do pavimento funciona no seu plano como uma viga horizontal, apoiada nos dois pórticos de extremidades; o que gera a necessidade de uma armadura de flexão no plano horizontal disposta no seu bordo superior e inferior conforme se vê na Figura 1. Os pilares intermediários são ligados ao diafragma por uma armadura integrativa que se ancora também na capa da laje TT. A análise estrutural foi realizada através de um programa de pórtico espacial que incorpora a não linearidade geométrica através de um processo não incremental iterativo apresentado em MOTA (1986). A não linearidade física foi considerada de forma simplificada pela redução da inércia bruta dos pilares, utilizando-se o conceito de rigidez secante exposto por FRANÇA (1991). Os esforços de 2ª ordem encontrados foram da ordem de 25% dos momentos de 1ª ordem. Análises intermediárias para verificação da estabilidade das fases transitórias de montagem também tiveram de ser efetuadas com o objetivo de ordenar a seqüência das etapas de sua execução. Foi adotado o critério de se trabalhar com no máximo dois pavimentos montados sem capeamento. 6 Dificuldades na Fase Construtiva A execução da estrutura se deu no prazo estipulado de 120 dias, nos meses de junho, julho, agosto e setembro de A principal dificuldade da fase construtiva foi o preenchimento total da seção da ligação pilar-pilar. O graute injetado, mesmo com pressão, não teve fluidez suficiente para preencher as irregularidades entre as superfícies superior e inferior na seção da ligação. O total preenchimento só foi garantido pela injeção de selante de base epóxi de baixa viscosidade. 7 Ilustrações Seguem algumas fotos da obra: Figura 12 Montagem do primeiro tramo dos pilares.

9 1 o. Encontro Nacional de Pesquisa-Projeto-Produção em Concreto pré-moldado. 8 Figura 13 Fase de montagem, lajes TT Figura 14 Estrutura pronta. Observar os painéis transversais com ligação rígida com os pilares.

10 1 o. Encontro Nacional de Pesquisa-Projeto-Produção em Concreto pré-moldado. 9 Figura 15 Estrutura com esquadrias e com revestimento. 8 Referências MOTA, Joaquim E. (2001). Memorial de Cálculo e Projeto Estrutural do Edifício Anexo do Instituto do Câncer do Ceará, HUGO A MOTA Consultoria e Engenharia de Projetos Ltda. EL DEBS, M.K. (2000). Concreto pré-moldado: fundamentos e aplicações. EESC. Universidade de São Paulo.São Carlos. MOTA, Joaquim E. (1986). Aplicação do Método da Superposição Modal na Análise Estática Não Linear de Estruturas- Tese de Mestrado COPPE/UFRJ FRANÇA, Ricardo Leopoldo e Silva (1991). Contribuição ao Estudo dos Efeitos de 2ª Ordem em Pilares de Concreto Armado; Tese de Doutorado; EPUSP.