1 Estrutura Convencional x Alvenaria Estrutural Estudo de Caso - Habitação em Três Wanderson Adriano Lúcio Alves - wandersonalalves@gmail.com Gerenciamento de Obras, Tecnologia e Qualidade da Construção. Instituto de Pós-Graduação e Graduação - IPOG Goiânia, GO, 15 de Julho de 2015. 1. Resumo A Construção Civil representa hoje uma grande e considerável parcela do PIB em nosso país brasileiro, é um segmento que vem crescendo a cada ano e devido ao grande déficit habitacional que ainda presenciamos, precisaremos investir muito e aumentar ainda mais a contribuição deste setor em nosso cenário econômico. Serão necessários bons investimentos acompanhados de boas técnicas construtivas para juntas, produzir uma construção de qualidade e de pouco impacto ao meio natural, ou seja, a busca de um equilíbrio aperfeiçoando todo processo desde a extração dos recursos, agilidade das obras através de boas técnicas de execução até chegarmos a um produto final desejado: custo baixo, pouca manutenção e impacto ambiental (Sustentabilidade) e durabilidade. Assim, com menos dinheiro, poderemos aumentar os exemplares e atender uma maior parte da demanda, diminuindo a amplitude de uma grande deficiência em nossa nação, a falta de moradia. Um dos fatores principais neste contexto são as Estruturas, para cada projeto, existem várias maneiras de calcular uma estrutura que proporcionaria o seu principal objetivo que é de manter uma edificação erguida e com segurança, mas dentre todas, sempre existirá modelos que apresentará um desempenho melhor, cumprindo seu papel e contribuindo também com um menor custo devido à utilização de menos materiais e de fácil e ágil execução. Podemos considerar que neste aspecto, a Alvenaria Estrutural atende todos estes quesitos e infelizmente, é um modelo de estrutura pouco utilizado no Brasil comparado a outras formas de estruturar uma edificação. Palavra chave: Estrutura, Sustentabilidade.
2 2. Introdução Atualmente temos dentre vários modelos estruturais de boa qualidade, a prática da Alvenaria Estrutural com Blocos de Concreto Autoportante. Com vários exemplares em todo território nacional, encontramos projetos estruturais atendendo diferentes arquiteturas em suas mais variadas complexidades, são prédios de múltiplos pavimentos utilizados para habitações destinadas às classes populacionais de baixa renda e classe média. Focaremos aqui, numa edificação para uso residencial com três pavimentos, fruto do nosso estudo de caso, buscando conclusões no que diz respeito à utilização construtiva mais econômica, avaliando tempo e custo da técnica aplicada a uma estrutura desde a fundação até a finalização de todas as peças que compõe o modelo. Analisaremos para uma mesma arquitetura, duas concepções estruturais diferentes: a primeira, podemos denominar de Modelo Convencional, hoje um dos mais utilizados no Brasil e, posteriormente o Modelo de Alvenaria Estrutural, uma técnica pouca utilizada, porém para algumas concepções arquitetônicas pode representar um grande avanço comparado ao primeiro modelo observando os custos finais da obra.
3 3. Modelo Estrutural Convencional Estrutura convencional em concreto armado é uma técnica comum utilizada em nosso mercado atualmente, principalmente para habitações em múltiplos pavimentos, é composta por elementos estruturais básicos como: laje, viga e pilar, onde todas as cargas da edificação são lançadas nestas peças estruturais chegando a uma fundação projetada conforme as características de cada solo. Nada mais é que a junção do concreto mais ferragem armada, composta por: água, areia lavada, brita, cimento e barras de aço, agregados e quantificados para uma resistência conforme especificação do projetista. Neste caso, as paredes têm como única função a vedação, ou seja, ao contrario da Alvenaria Auto-portante, são elementos construtivos que não possui função estrutural. Vantagens do sistema - Não exige mão de obra especializada, a resistência do concreto aumenta com o tempo, adaptação a qualquer tipo de fôrma e dimensionamento do projeto arquitetonico, manutenção e conservação praticamente nulas, facilidade de execução (fácil emprego e manuseio). Desvantagens do sistema - O concreto armado apresenta também sérias desvantagens, como: Grande peso-próprio 2500 kg / m3 (pode ser reduzido com utilização de agregados leves), demora de utilização (o prazo pode ser reduzido com a utilização de aditivos) e utilização de formas para moldagem das peças que o compõe (madeira como principal componente para as fôrmas).
4 Figura 1 Edificação com Estrutura Convencional - Presença de Lajes, Vigas e Pilar Fonte: https://www.google.com.br/estrutura+convencional&espv 4. Modelo Alvenaria Estrutural Alvenaria Estrutural é um dos mais antigo sistema construtivo usado pela humanidade. Nos tempos bíblicos, na Babilônia já construía com tijolos de barro seco ao sol, os egípcios usavam alvenaria de pedra, e na Idade Média foram construídas pontes e grandes catedrais, obras complexas para serem erguidas mesmo ainda neste século com toda a tecnologia que temos (Ex.: Pirâmides Egípcias).
5 Figura 2 - Pirâmides do Egito Ex.: Estrutura Autoportante Fonte: http://www.hypeness.com.br/2013/03 Vantagens do sistema - Racionalização, ou seja, a alvenarias possui duas funções: vedação e estruturação, limpeza da obra, não utiliza fôrmas por não precisar de vigas e nem pilares, gera pouco resíduos, reaproveitamento dos resíduos na própria obra, não possuiem requadros sobressaindo as paredes, agilidade na montagem dos blocos (otimização do tempo), pouca quantidade de aço e pouca mão de obra de armador e carpintaria. Desvantagens do sistema pouca disponibilidade de mão de obra, verificação constante dos materiais recebidos no canteiro de obras, ensaios dos blocos de concreto para garantir a resistência desejada, rigorisidade no prumo para assentamento dos blocos (recomenda o uso de escantilhão) e dificuldades futuras para modificação do projeto elaborado. Recentemente, na era da industrialização na Construção Civil, a Alvenaria Estrutural está em uso já há mais de um século e o principal elemento construtivo é o bloco de concreto autoportante.
6 Figura 3 Ex.: Alvenaria Estrutural com Blocos de Concreto Fonte: https://www.google.com.br/estrutura+convencional&espv 5. Modelo Arquitetônico Estudo de Caso Figura 4 -Vista Edifício estudo de caso - Três Pavimento 12 unidades Fonte: Acervo técnico - Ac Construtora O projeto é de uma edificação com doze apartamentos distribuídos em três pavimentos, sendo quatro por andar, com área total equivalente a 605,25m² conforme planta do pavimento tipo
7 em anexo. São apartamentos contendo: dois quartos, sala/cozinha, área de serviço e um banheiro social, com área privativa de 44,09m² destinada para classe de renda baixa. Este perfil de imóvel atende atualmente uma grande parcela da população brasileira, estando o nosso país ainda em desenvolvimento, com uma renda média do salário mínimo de R$1.800,00 (hum mil e oitocentos reais), é um programa de necessidade que mesmo com ambientes pequenos, atende aos anseios de uma grande parte das famílias. Figura 5 Planta Pav Tipo edifício estudo de caso Fonte: Acervo técnico - Ac Construtora A arquitetura em questão possui características que favorecem o uso da alvenaria estrutural, tais como: sobreposição de paredes, vãos pequenos e toda área construída está distribuída em três pavimentos (corte em anexo), condicionando o uso do bloco de concreto estrutural com a resistência mínima de 4,5mpa, hoje o de menor custo disponível no mercado.
8 Figura 6 Corte esquemático edifício estudo de caso Fonte: Acervo técnico - Ac Construtora Poderíamos executar a estrutura deste imóvel em diversas formas possíveis: metálica, concreto armado, alvenaria autoportante, etc. Um dos fatores importantes para tal escolha é verificar a matéria prima disponível em cada região, mão de obra especializada para tal processo, agilidade da obra e as características do terreno a ser implantada a construção proposta (topografia). Considerando um terreno plano e com mão de obra disponível analisaremos para o nosso estudo de caso os processos de Estrutura Convencional em concreto armado e Alvenaria Estrutural, qual seria o mais interessante do ponto de vista financeiro contabilizando gasto de materiais e tempo de execução. 5.1. Planilha Síntese de Custo Estrutura Convencional Aplicado ao Estudo de Caso Estam calculados aqui, quantificados e orçados, todos os materiais necessários para a construção de toda estrutura em concreto armado mais fundação proposta: aço, concreto e fôrmas. A fundação considerada foi a de Blocos sobre Estacas. Pavimento ORÇAMENTO DE MATERIAIS PARA ESTRUTURA CONVENCIONAL Elemento Peso do aço +10 Custo unitário R$ AÇO Custo Total R$ Lajes LAJES PRE-MOLDADAS Custo unitário R$ Custo Total R$
9 % (kg) caixa dagua Vigas 185,1 R$ 6,00 R$ 1.110,60 Pilares 252,6 R$ 6,00 R$ 1.515,60 Vigas 442,7 R$ 6,00 R$ 2.656,20 cobertura Pilares 619,8 R$ 6,00 R$ 3.718,80 Lajes 194,28 R$ 25,00 R$ 4.857,00 Vigas 547,2 R$ 6,00 R$ 3.283,20 tipo 2 Pilares 692,8 R$ 6,00 R$ 4.156,80 Lajes 194,28 R$ 30,00 R$ 5.828,40 Escadas 93,3 R$ 6,00 R$ 559,80 Vigas 547,2 R$ 6,00 R$ 3.283,20 tipo 1 Pilares 743,2 R$ 6,00 R$ 4.459,20 Lajes 194,28 R$ 30,00 R$ 5.828,40 Escadas 93,3 R$ 6,00 R$ 559,80 Vigas 550 R$ 6,00 R$ 3.300,00 baldrames Pilares 268,6 R$ 6,00 R$ 1.611,60 FD - blocos 810,4 R$ 6,00 R$ 4.862,40 FD - estacas 2044 R$ 6,00 R$ 12.264,00 TOTAL R$ 47.341,20 R$ 16.513,80 Tabela-1 memorial de cálculo dos materiais para estrutura em concreto armado (aço e lajes) Pav. caixa dagua cobertura tipo 2 ORÇAMENTO DE MATERIAIS PARA ESTRUTURA CONVENCIONAL CONCRETO FORMAS Volume de Custo Área de Custo Elemento Custo Total R$ concreto unitário R$ forma (m²) unitário R$ Custo Total R$ (m³) Vigas 2,9 R$ 380,00 R$ 1.102,00 48,6 R$ 36,00 R$ 1.749,60 Pilares 2,7 R$ 380,00 R$ 1.026,00 50 R$ 36,00 R$ 1.800,00 Vigas 7 R$ 380,00 R$ 2.660,00 115,6 R$ 36,00 R$ 4.161,60 Pilares 5,7 R$ 380,00 R$ 2.166,00 109,3 R$ 36,00 R$ 3.934,80 Lajes 9,7 R$ 380,00 R$ 3.686,00 Vigas 6,9 R$ 380,00 R$ 2.622,00 116,6 R$ 36,00 R$ 4.197,60 Pilares 5,8 R$ 380,00 R$ 2.204,00 110,1 R$ 36,00 R$ 3.963,60 Lajes 9,7 R$ 380,00 R$ 3.686,00 Escadas 1,5 R$ 380,00 R$ 570,00 15,4 R$ 36,00 R$ 554,40
10 Vigas 7,1 R$ 380,00 R$ 2.698,00 117,1 R$ 36,00 R$ 4.215,60 tipo 1 Pilares 5,8 R$ 380,00 R$ 2.204,00 110,1 R$ 36,00 R$ 3.963,60 Lajes 9,7 R$ 380,00 R$ 3.686,00 Escadas 1,5 R$ 380,00 R$ 570,00 15,4 R$ 36,00 R$ 554,40 Vigas 7,6 R$ 380,00 R$ 2.888,00 127,2 R$ 36,00 R$ 4.579,20 baldrames Pilares 1,3 R$ 380,00 R$ 494,00 25,3 R$ 36,00 R$ 910,80 FD - blocos 40,3 R$ 380,00 R$ 15.314,00 117,3 R$ 36,00 R$ 4.222,80 FD - estacas 43,9 R$ 380,00 R$ 16.682,00 TOTAL R$ 64.258,00 R$ 38.808,00 TOTAL R$ 166.921,00 Tabela-2 memorial de cálculo dos materiais para estrutura em concreto armado (concreto e fôrmas) 5.1. Planilha Síntese de Custo Alvenaria Estrutural Aplicado ao Estudo de Caso Segue planilha síntese de custo para execução de toda a estrutura do nosso estudo de caso mais fundação para bloco de concreto autoportante. Respeitando o laudo de sondagem foram executados tubulões com fuste de 60 cm, seis metros de profundidade e bases variáveis conforme sobre carga em cada ponto de descarga. Para este modelo de estrutura as vigas baldrames são bastante solicitadas, com dimensões de 20 cm de largura e 80 cm de altura, estas são responsáveis por receber todas as cargas dos blocos e transferi-las ao solo. O aço aqui especificado foi utilizado para armação das vigas baldrames, lajes e grauteamento em pontos específicos nos blocos. A escada não faz parte do cálculo, pois a mesma será executada em estrutura metálica.
11 RELAÇÃO DE MATERIAIS PARA ESTRUTURA Insumos Custo R$ Observação Blocos e Canaletas R$ 32.000,00 4,5mpa Aço R$ 13.283,25 CA50 E CA60 Concreto R$ 42.840,00 30mpa Fôrmas R$ 5.937,33 Argamassa Assent. R$ 11.585,00 3mpa Lajes Pré-moldadas R$ 18.900,00 250kg/m² TOTAL GERAL R$ 124.545,58 Tabela 3 Os custos descritos acima foram repassados pela empresa AC CONSTRUTORA, responsável pela execução do nosso estudo de caso. Empresa atuante no mercado da construção civil em Goiânia/GO onde a obra está sendo executada neste ano de 2015 Estruturada com Alvenaria Autoportante em bloco de concreto. Todos os dados (quantidade) foram extraídos do projeto de cálculo elaborado por profissional habilitado apresentado pela empresa e conferidos no local da obra; 6. Analogia entre os Modelos Estruturais
12 Conforme resultados das duas situações, temos um custo final dos materiais aplicados para estrutura convencional de R$166.921,00 e para Estrutura em bloco de concreto R$124.545,58. Desta maneira, para uma mesma edificação, termos duas estruturas propostas de qualidade oferecendo condição de segurança e durabilidade, porém, com uma diferença de 25% a menos quando utilizado o sistema de Alvenaria Autoportante. Esta diferença com certeza pode aumentar ainda mais se considerarmos o valor da mão de obra empregada e também considerando o fator importante que é o custo da alvenaria de vedação. No sistema convencional, toda alvenaria deverá ser computada como despesa adicional, já no sistema de bloco em concreto, a maior parte das alvenarias estruturais funcionam também como vedação, eliminando assim, um grande investimento a ser aplicado na execução das mesmas. Os critérios para o assentamento dos blocos autoportantes tem ainda como consequência uma excelente qualidade no que diz respeito ao prumo das paredes, exigindo o mínimo de argamassa necessária para o emboço e reboco da obra, tanto internamente como externo. Geralmente esta característica não tem a mesma perfeição no sistema em concreto armado, devido a utilização de muitas formas, o reboco e emboço tende a aumentar sua espessura afim de corrigir prumos e diferenças entre as peças estruturais e o bloco cerâmico utilizado para as alvenarias de vedação. Podemos seguramente relatar que para este tipo de construção (estudo de caso) o modelo de estruturação em Bloco de Concreto é mais viável que o Convencional do ponto de vista financeiro, podendo esta economia ser superior a 25% quando analisados além dos insumos o tempo de execução da obra.
13 7. Conclusões Existe uma grande responsabilidade no momento de escolher o modelo estrutural a ser executado para uma determinada arquitetura idealizada, aplicando uma adequada técnica construtiva, podemos, utilizando de menos recursos naturais, amenizar o impacto ambiental fruto do consumo desenfreado de uma sociedade moderna, buscando atender as necessidades dos usuários e ao mesmo tempo, através de uma boa economia, com ética e garantia de uma edificação segura, dar nossa contribuição ao mundo com uma construção correta, ou seja, uma construção mais sustentável.
14 8. Referências ARAÚJO, José Milton de; Projeto Estrutural de edifícios de concreto armado;1 ed. Rio Grande; Ed. Dunas, 2004. MAMEDE, F.C. Utilização de pré-moldados em edifícios de alvenaria estrutural. 2001. 187f. Dissertação (Mestrado) Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos. Site busca de imagens encontrado em: https://www.google.com.br/estrutura+convencional&espv Site busca de imagens encontrado em: http://www.hypeness.com.br/2013/03 ACERVO TÉCNICO, CONSTRUTORA EIRELI, AC. Cálculos Estruturais, Estrutura Convencional, ENG CIVIL, NEVES ALVES, RAFAEL Cálculos Estruturais, Alvenaria Auto Portante, ENG CIVIL, GONZAGA, DANIEL
15 Lista de Abreviaturas e Siglas Mpa Kg/m² mega pascal quilograma por metro quadrado M² metro quadrado CA CM aço para concreto armado centímetro