UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI
TIAGO BORGES IGLESIA
SISTEMAS CONSTRUTIVOS EM CONCRETO
PRÉ-MOLDADO
SÃO PAULO
2006
TIAGO BORGES IGLESIA
SISTEMAS CONSTRUTIVOS EM CONCRETO
PRÉ-MOLDADO
Trabalho de conclusão de Curso
apresentado como exigência parcial
para obtenção do título de graduação
do curso de Engenharia Civil da
Universidade Anhembi Morumbi.
Orientador: Professor Engenheiro Fernando José Relvas
SÃO PAULO
2006
TIAGO BORGES IGLESIA
SISTEMAS CONSTRUTIVOS EM CONCRETO
PRÉ-MOLDADO
Trabalho de conclusão de Curso
apresentado como exigência parcial
para obtenção do título de graduação
do curso de Engenharia Civil da
Universidade Anhembi Morumbi.
Trabalho_____________________em:_____de_________________de 2006
________________________________________________________
Professor Engenheiro Fernando José Relvas
________________________________________________________
Nome do professor da banca
Comentários:_________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
Dedico esse trabalho a Deus por
estar sempre comigo me dando força
e determinação para superar os
desafios e as dificuldades.
AGRADECIMENTOS
Agradeço aos professores Célio Daroncho e Fernando Relvas pelo apoio e
orientação na elaboração desse trabalho. Aos meus amigos da Duratex, da WTorre,
as pessoas que sempre estiveram próximas e ao mesmo tempo distantes devido à
correria do dia a dia e principalmente ao companheirismo e incentivo dos amigos de
graduação que através dessas atitudes tornaram possível a concretização desse
trabalho.
RESUMO
A utilização de tecnologias construtivas inovadoras, como os painéis pré-fabricados
de concreto, tem-se configurado numa prática freqüente do mercado brasileiro.
Devido a grande velocidade em que acontecem as coisas, a evolução se faz
presente em todas as áreas no mundo e na construção civil não poderia ser
diferente. A proposta desse estudo é apresentar os diversos sistemas construtivos
em pré-moldados de concreto, exemplificado nesse trabalho, através do sistema de
fechamento estrutural Tilt-up e assim realizar uma comparação crítica com os
sistemas existentes no mercado atual.
Palavras chaves: Tilt-up, pré-moldado, sistemas construtivos.
7
ABSTRACT
The use of new constructive technologies, like precast concret panels has been a
frequent pratice in Brazilian market. Due to the great speed things have been
happening, the evolution is present in all areas of the world and in the civil
construction could not be different. The propose of this study is to show several
constructive systems in precast concret, exemplified in the work throught the system
of structural closing Tilt-up and therefore accomplish the critical comparison with the
conventional systems in the current market.
Keywords : Tilt-up, precast concrete, constructive systems.
8
LISTA DE FIGURAS
Figura 5.1 – Fluxograma de produção de elementos em concreto armado
(MELHADO, 1998)........................................................................................20
Figura 5.2 – Custo comparativo de uma estrutura de concreto armado
(FAJERSZTAJN, 1987). ...............................................................................21
Figura 5.3 – Detalhe de uma forma para pilar racionalizada (SENAI, 1980). ............23
Figura 5.4 – Produção de armadura em estruturas de concreto (MELHADO,1998). 24
Figura 5.5 – Preparo de armadura e formas em pré-moldado (ACERVO WTORRE,
2005). ...........................................................................................................25
Figura 5.6 – Sistema estrutural em “esqueleto” (ACERVO WTORRE, 2005). ..........28
Figura 5.7 – Paredes estruturais – “Tilt-up” (ACERVO WTORRE, 2005)..................29
Figura 5.8 – Montagem de lajes alveolares...............................................................31
Figura 5.9 - Frontal da Igreja Metodista de Zion, Illinois - USA (EMPÓRIO DO PRÉMOLDADO, 2006) ........................................................................................35
Figura 5.10 - Pista para execução do Tilt-up.............................................................39
Figura 5.11 - Inserts metálicos para fixação da estrutura metálica. ..........................39
Figura 5.12 - Fixação de cabos de aço nas placas. ..................................................40
Figura 5.13 - Vista de um sistema típico de construção em Tilt-up. ..........................41
Figura 5.14 - Detalhe de escoramento das placas. ...................................................42
Figura 5.15 - Sistema estrutural de travamento do Tilt-up (PEREIRA, 2005) ...........42
Figura 5.16 - Prédio administrativo Vivo SP (ACERVO WTORRE, 2005).................46
Figura 5.17 - Estádio Olímpico João Havelange - Rio de Janeiro (RACIONAL, 2006)
......................................................................................................................48
Figura 6.1 – Crescimento do Wal Mart no mercado brasileiro (O COMERCIÁRIO,
2005) ............................................................................................................50
Figura 6.2 – Utilização do Tilt-up no mundo (PEREIRA, 2005) .................................51
Figura 6.3 – Etapas de execução da pista para execução do Tilt-up. .......................54
Figura 6.4 – Preparo da forma e armação de placas. ...............................................55
Figura 6.5 – Placas com arranques para solidarização laje x placa..........................55
Figura 6.6 - Lançamento de concreto e acabamento. ...............................................56
Figura 6.7 - Representação diversas das forças no içamento da placa (PEREIRA,
2005) ............................................................................................................57
9
Figura 6.8 – Rigging de um guindaste utilizado para montagem de placas ..............58
Figura 6.9 – Seqüência de montagem de uma placa. ...............................................59
Figura 6.10 - Detalhe da ligação entre estrutura metálica e a placa. ........................60
Figura 6.11 - Vista geral da placa acabada com textura acrílica. ..............................60
Figura 7.1 - Comparativo custo x prazo de execução para Tilt-up (IBRACON, 2004)
......................................................................................................................61
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABCP
- Associação brasileira do cimento Portland.
ACI
- American concrete institute.
IBRACON
- Instituto Brasileiro de concreto.
NBR
- Norma Brasileira.
TCA
- Tilt-up concrete association.
LISTA DE SÍMBOLOS
cm
- Centímetro.
fck
- Resistência à compressão do concreto.
kg
- Quilograma.
kn/m²
- Quilonewton por metro quadrado.
m
- Metro.
m²
- Metro quadrado.
mm
- Milímetro.
MPa
- Mega Pascal.
Pa
- Pascal.
ton
- Tonelada.
12
SUMÁRIO
1
INTRODUÇÃO...................................................................................................14
2
OBJETIVOS.......................................................................................................15
2.1
Objetivo geral..............................................................................................15
2.2
Objetivo específico......................................................................................15
3
MÉTODO DE TRABALHO ................................................................................16
4
JUSTIFICATIVA ................................................................................................17
5
SISTEMAS CONSTRUTIVOS EM PRÉ-MOLDADOS.......................................18
5.1
Estudo de produção de uma estrutura de edifício em concreto armado .....19
5.1.1.
5.1.2.
5.1.3.
5.2
Sistemas construtivos em concreto pré-moldado .......................................27
5.2.1.
5.2.2.
5.2.3.
5.3
Sistemas estruturais em esqueleto e sistemas aporticados ................27
Estruturas de painéis estruturais – paredes e fachadas ......................28
Pisos ....................................................................................................30
Método construtivo de painel vertical “Tilt-up”.............................................34
5.3.1.
5.3.2.
5.3.3.
5.3.4.
5.3.5.
5.3.6.
5.3.7.
5.4
Produção das formas e escoramentos ................................................20
Armadura .............................................................................................23
Concretagem .......................................................................................25
Vantagens do sistema .........................................................................35
Projetando com o sistema tilt-up..........................................................37
Descrição do sistema...........................................................................37
Fabricação do Painel ...........................................................................38
Içamento do painel...............................................................................40
Finalização...........................................................................................40
Tilt-up como sistema estrutural ............................................................41
Diferentes aplicações do sistema ...............................................................43
5.4.1.
5.4.2.
5.4.3.
Residências .........................................................................................43
Edifícios comerciais, residenciais e industriais. ...................................45
Complexos esportivos..........................................................................47
13
6
ESTUDO DE CASO ...........................................................................................49
6.1
Wal-Mart Brasil ...........................................................................................49
6.2
WTorre Engenharia e Construção ..............................................................50
6.3
A escolha do método ..................................................................................52
6.4
Processo executivo .....................................................................................52
6.4.1.
6.4.2.
6.4.3.
6.4.4.
Pista de preparo...................................................................................52
Forma, armação e concretagem ..........................................................54
Içamento e montagem dos painéis ......................................................56
Solidarização estrutural e acabamento................................................60
7
ANÁLISE OU COMPARAÇÃO CRÍTICA ..........................................................61
8
CONCLUSÕES..................................................................................................62
14
1 INTRODUÇÃO
A história da industrialização está diretamente associada à história da mecanização,
com a evolução das ferramentas e máquinas para produção de bens. De forma
gradativa, as atividades exercidas pelo homem com o auxílio de máquina foram
sendo substituídas por mecanismos, como aparelhos mecânicos ou eletrônicos, ou
genericamente por sistemas automatizados (SERRA, 2004).
Na construção civil, podemos observar a “industrialização” desse setor através do
uso de peças de concreto pré-moldadas (SERRA, 2004), que será nosso principal
enfoque neste estudo. O pré-moldado na obra civil possibilitou uma maior rapidez no
processo construtivo, além de um enorme salto de qualidade nos canteiros de obras,
pois através de componentes industrializados com alto controle ao longo de sua
produção, com materiais de boa qualidade, fornecedores selecionados e mão de
obra treinada e qualificada, as obras tornaram-se mais organizadas e seguras.
Atualmente, o desenvolvimento dos sistemas pré-fabricados também está ligado aos
processos de transporte, montagem, métodos de inspeção e controle, à criação dos
novos materiais e o controle das conseqüências desses processos ao meio
ambiente (SERRA, 2004).
Podemos dizer que, os sistemas pré-moldados de concreto em conjunto com outras
séries de inovações, transformam uma obra em uma “linha de produção” da
construção civil onde, como numa indústria automotiva, os processos de montagens
de diversos componentes irão resultar no produto final, que, nesse exemplo, seria o
carro e, no nosso tema, seria a obra civil. É importante lembrar que o pré-moldado é
um pedaço na cadeia de evolução construtiva. Há outros tipos de terceirização da
fabricação de componentes em uma obra, como o concreto, argamassa, armadura,
pilares, vigas e para que haja um ganho de tempo e espaço, devemos realizar a
combinação desses elementos, junto com o pré-moldado, deixando para o local da
obra somente a junção e montagem de todos os elementos.
15
2 OBJETIVOS
Esta pesquisa abordará e demonstrará os diferentes sistemas construtivos em
concreto pré-moldado já consagrados no mercado e amplamente utilizados na
construção civil brasileira.
2.1
Objetivo geral
Serão abordados os diferentes processos de fabricação em suas diversas
modalidades (pré-moldagem “in-loco” e industrial), problemas, desafios e soluções.
Em paralelo, serão avaliadas informações e dados a respeito de gerenciamento,
planejamento, montagem, logística e suas aplicações em obras de pequeno, médio
e grande porte.
2.2
Objetivo específico
Pretende-se avaliar os diversos sistemas construtivos e detectar os melhores
processos para cada uma das especialidades indicando alternativas e soluções para
problemas usualmente encontrados no emprego dessa tecnologia.
Será dado um enfoque principal sobre o método de paredes em concreto armado
pré-moldado, conhecida por Tilt-up. Realizaremos um estudo de caso, avaliando as
etapas de fabricação, montagem e realizando uma avaliação de viabilidade da
adoção desse método na construção civil.
16
3 MÉTODO DE TRABALHO
O método de trabalho utilizado se baseará em estudos de caso, pesquisas em
campo, livros, apostilas, internet e teses de domínio público que demonstrarão de
forma satisfatória assuntos relevantes ao tema proposto para essa pesquisa.
17
4 JUSTIFICATIVA
A demanda do mercado em busca de prazos cada vez menores e alta qualidade
vem forçando a construção civil a buscar novos desafios e tecnologias nos mais
diversos setores. Os componentes estruturais em concreto, pela sua facilidade e
rapidez na aplicação, têm sido cada vez mais empregados em edifícios comerciais,
indústrias, galpões e residências construídos no Brasil e no mundo. Para isso tornase necessário o aprimoramento do conhecimento de técnicas e sistemas
construtivos para absorver toda essa necessidade mercadológica e ao mesmo
tempo, com o maior domínio das mesmas, realizar novas descobertas e avanços em
busca de uma excelência construtiva.
18
5 SISTEMAS CONSTRUTIVOS EM PRÉ-MOLDADOS
A norma NBR 9062 define pré-moldado da seguinte forma:
•
PRÉ-MOLDADO – Elemento que é executado fora do local definitivo de
utilização, produzido em condições menos rigorosas de controle de qualidade,
sem a necessidade de pessoa, laboratório e instalações congêneres próprias.
A mesma norma também define o pré-fabricado da seguinte forma:
•
PRÉ-FABRICADO – Elemento produzido fora do local definitivo da estrutura, em
usina ou instalações análogas que disponham de pessoal e instalações
laboratoriais permanentes para o controle de qualidade.
Considera-se o marco histórico inicial da pré-fabricação em concreto armado o
Cassino de Biarritz (RIVERA, 2005).
No Brasil, a primeira grande obra com a utilização de elementos pré-moldados foi o
Hipódromo da Gávea na cidade do Rio de Janeiro. A obra foi executada em 1926 e
os elementos pré-moldados foram aplicados às estacas nas fundações e cercas no
perímetro do hipódromo.Cada material ou sistema construtivo tem suas próprias
características. Isso também ocorre no caso dos sistemas construtivos em concreto
pré-moldado. Teoricamente, todas as juntas e ligações entre os elementos prémoldados deveriam ser executadas de modo que a estrutura tivesse novamente o
mesmo conceito monolítico de uma estrutura moldada no local. Todavia, esta pode
se tornar uma solução mais cara e trabalhosa, onde muitas das vantagens da prémoldagem podem ser perdidas.
Para que todas as vantagens do concreto pré-moldado sejam potencializadas, a
estrutura deve ser concebida de acordo com uma filosofia específica do projeto:
grandes vãos, um conceito apropriado para estabilidade, detalhes simples, etc. Os
projetistas devem, desde o início do projeto, considerar as possibilidades, as
restrições e as vantagens do concreto pré-moldado, seu detalhamento, produção,
19
transporte, montagem e os estados limites em serviço antes de finalizar um projeto
de uma estrutura pré-moldada.
Do ponto de vista do comportamento estrutural, a presença das ligações é o que
diferencia basicamente uma estrutura de concreto pré-moldado de uma estrutura
convencional moldada no local (NÓBREGA, 2004). Desta forma, o desempenho do
sistema estrutural e o êxito nas suas aplicações estão relacionados com o
desempenho das suas ligações.
5.1
Estudo de produção de uma estrutura de edifício em concreto
armado
Neste estudo realizou-se uma pesquisa mais abrangente sobre os variados sistemas
construtivos em concreto, podendo realizar uma escolha sobre o melhor método.
“Os edifícios produzidos em concreto armado muitas vezes recebem a denominação
de edifícios convencionais ou tradicionais, isto é, aqueles produzidos com uma
estrutura de pilares, vigas e lajes de concreto armado moldados no local”
(MELHADO, p.4, 1998).
“A execução de elementos com concreto convencional deve seguir um esquema
básico de produção (Figura 5.1) que possibilite a obtenção das peças previamente
projetadas e com a qualidade especificada, apresentado no esquema a seguir”
(MELHADO, p.4, 1998):
20
Figura 5.1 – Fluxograma de produção de elementos em concreto armado (MELHADO, 1998).
5.1.1. Produção das formas
A forma pode ser considerada como o conjunto de componentes cujas funções
principais são:
•
Dar forma ao concreto (molde);
•
Conter o concreto fresco e sustentá-lo até que tenha resistência;
•
Proporcionar textura à superfície do concreto (MELHADO, 1998).
As formas devem apresentar algumas propriedades ou requisitos de desempenho
para que possam atender a função designada, dentre as quais podemos destacar:
•
Resistência mecânica à ruptura;
•
Resistência à deformação;
•
Estanqueidade;
•
Regularidade geométrica;
•
Textura superficial adequada;
•
Estabilidade dimensional;
•
Possibilitar o correto posicionamento da armadura;
21
•
Baixa aderência ao concreto;
•
Proporcionar facilidade para o correto lançamento e adensamento do concreto;
•
Não influenciar nas características do concreto;
•
Segurança;
•
Economia.
“Uma forma para desempenhar adequadamente as suas funções apresentará de
modo geral, o seguinte percentual de custo com relação ao edifício (Figura 5.2):
•
Custo da forma = 50% do custo de produção do concreto armado;
•
Custo do concreto armado = 20% do custo da obra como um todo;
•
Custo da forma = 10% do custo global da obra” (MELHADO, p.6, 1998).
“A forma é um elemento transitório, isto é, não permanece incorporado ao edifício,
tendo uma significativa participação no custo da obra como um todo. É uma parte da
obra que merece estudos específicos para a sua racionalização e, portanto, melhor
aproveitamento e, conseqüente, redução de custos” (MELHADO, p.6, 1998).
Figura 5.2 – Custo comparativo de uma estrutura de concreto armado (FAJERSZTAJN, 1987).
Os elementos constituintes de um sistema de formas e seus respectivos materiais
utilizados são:
•
Molde: caracteriza a forma da peça;
•
Estrutura do molde: é o que dá sustentação e travamento ao molde;
22
•
Escoramentos: é o que dá apoio à estrutura da forma, utilizado basicamente em
estruturas moldadas “in-loco” (FAJERSZTAJN, 1987);
•
Acessórios: componentes utilizados para nivelamento, prumo e locação das
peças. Ex: elementos metálicos (aço) e cunhas de madeira (MELHADO, p.7,
1998).
As formas são estruturas provisórias, porém, são estruturas e, como tais, devem ser
concebidas. Os esforços atuantes em quaisquer peças constituintes do sistema de
formas são dados por:
•
Peso próprio das formas;
•
Peso do concreto e do aço;
•
Sobrecarga: trabalhadores, jericas e outros equipamentos;
•
Empuxo adicional devido à vibração (MELHADO, 1998).
“Definido o esforço atuante, tem-se que o mesmo:
•
Atua sobre o painel que constitui o molde, isto é, sobre a chapa de madeira, de
compensado, metálica ou mista;
•
A chapa do molde, enrijecida por um reticulado de barras (estrutura do molde);
•
Complementando e equilibrando a estrutura do molde têm-se as escoras
(pontaletes e pés-direitos) transmitindo a carga para o solo ou para a estrutura já
executada” (MELHADO, p.8, 1998).
A racionalização do sistema de formas surgiu com a idéia da padronização das
estruturas, ou seja, pavimentos tipos iguais, podendo haver o reaproveitamento de
um mesmo conjunto de formas em diversos momentos. Essas padronizações
ocorrem em diversos elementos da estrutura como pilares (Figura 5.3), lajes e vigas.
“O sistema de racionalização do sistema de formas tem por objetivo:
•
O máximo de aproveitamento da capacidade resistente dos componentes;
•
O aumento da segurança nas operações de utilização;
•
O aumento da vida útil e reaproveitamento dos componentes da forma;
23
•
A redução do consumo de mão de obra em recortes, montagens e
desmontagens” (MELHADO, p.12, 1998).
Figura 5.3 – Detalhe de uma forma para pilar racionalizada (SENAI, 1980).
O princípio e os componentes da estrutura desse tipo de forma em comparação as
formas convencionais são os mesmos, sendo que, alguns elementos diferem em
razão da facilidade de resistência a montagens e desmontagens freqüentes.
Podemos citar como diferenciais a utilização de fechos, ao invés de pregos, a
utilização de chapas plásticas e, metálicas, ao invés das de madeira, e o uso de
escoras metálicas telescópicas, ao invés dos “antiquados” troncos de eucalipto.
5.1.2. Armadura
“O concreto tem boa resistência à compressão, da ordem de 25 MPa, enquanto o
aço tem excelente resistência à tração e à compressão da ordem de 500 MPa
chegando em aços especiais para concreto protendido a 2000 MPa. No entanto, a
resistência à tração dos concretos é muito baixa, cerca de 1/10 da sua resistência a
compressão, o que explica o seu emprego solidariamente com o aço” (MELHADO, p
24, 1998). O concreto armado é, portanto, a aliança de materiais com características
24
mecânicas diferentes e complementares, por isso seu emprego em estruturas como
as de nosso estudo.
Abaixo observamos um fluxograma do processo de produção clássico da armadura
em uma estrutura de concreto armado (Figura 5.4).
Figura 5.4 – Produção de armadura em estruturas de concreto (MELHADO,1998).
A primeira etapa para preparo da armadura é corte dos fios e barras. Os fios e
barras são cortados com talhadeiras, tesourões especiais, máquinas de corte
(manuais ou mecânicas) e, eventualmente discos de corte” (MELHADO, p.27, 1998).
Terminada a operação de corte do aço, é necessário que se preceda o controle da
mesma, verificando as dimensões do cortado, com o especificado em projeto
(MELHADO, 1998). Esse procedimento é importante para que não haja nenhuma
peça fora das especificações.
Após a liberação da armadura cortada, dá-se início o processo de dobra. Esse
processo é realizado sobre uma bancada de madeira com pregos (pinos) e com a
ajuda de uma ferramenta própria para essa função (MELHADO, 1998).
Assim como para corte, também temos máquinas de dobramento automático, que
tem o uso justificado num pedido ou numa obra de grandes proporções, pois além
25
de apresentar uma maior qualidade, ainda gera um grande rendimento do serviço
por ela executado (MELHADO, 1998).
Após a dobra das peças é feita a montagem do aço na forma já preparada (Figura
5.5), onde a armadura deverá ser posicionada corretamente através de
espaçadores, que garantirão a posição correta e o cobrimento do concreto.
Figura 5.5 – Preparo de armadura e formas em pré-moldado (ACERVO WTORRE, 2005).
5.1.3. Concretagem
“O concreto utilizado poderá ser produzido na obra ou comprado de alguma central
de produção, no entanto, seja qual for a sua procedência, deverá ser devidamente
controlado antes de sua aplicação, sendo que, os ensaios mais comuns para o
recebimento do concreto são o “slump-test” e o controle de resistência à compressão
(fck) (MELHADO, p.36, 1998).
26
Uma vez liberado, o concreto deverá ser transportado para o pavimento ou para a
posição onde se localiza a forma e que, por conseqüência, estará ocorrendo a
concretagem através de elevadores de obra, gruas, caçambas ou bombeamento
(MELHADO, 1998).
É recomendável o lançamento do concreto em camadas, principalmente, facilitando
assim, a vibração e o adensamento uniforme do concreto no interior da forma
(MELHADO, 1998).
Após o término da concretagem e ultrapassado um tempo mínimo para cura do
material, deve ser realizado o seguinte procedimento para desforma:
•
Respeitar o tempo de cura para início da desforma: três dias para formas laterais;
•
Retirada dos painéis com cuidado para não haver quebra da peça;
•
Fazer a limpeza dos painéis;
•
Verificar o concreto das peças deformadas (MELHADO, 1998).
27
5.2
Sistemas construtivos em concreto pré-moldado
“Não é possível falar em projeto executivo ou mesmo em anteprojeto sem conhecer
o sistema construtivo da empresa. A obra deve ser o local em que um sistema de
execução é colocado em prática e não desenvolvido de forma aleatória.” A frase do
arquiteto Gianfranco Vannucchi, um dos autores do projeto arquitetônico do flat
Caesar Towers Nações Unidas, na zona sul de São Paulo (REVISTA TÉCHNE,
p.28, 1998), reflete bem o nosso estudo e é baseado nesse conceito que
avaliaremos alguns sistemas estruturais, buscando extrair dos mesmos seus pontos
positivos e negativos.
5.2.1. Sistemas estruturais em esqueleto
“Sistemas em esqueleto consistem de elementos lineares – vigas, pilares, de
diferentes formatos e tamanhos combinados para formar o esqueleto da estrutura.
Estes sistemas são apropriados para construções que precisam de alta flexibilidade
na arquitetura. Isto ocorre pela possibilidade do uso de grandes vãos e para
alcançar espaços abertos sem a interferência de paredes. Isto é muito importante
para construções industriais, shopping centers, estacionamentos, centros esportivos
e, também, para construções de escritórios grandes” (ABCP, p.2, 1994).
O conceito da estrutura em esqueleto oferece maior liberdade no planejamento e
disposição das áreas do piso, sem obstrução de paredes portantes internas ou por
um grande número de pilares internos (Figura 5.6).
28
Figura 5.6 – Sistema estrutural em “esqueleto” (ACERVO WTORRE, 2005).
Pelo fato de que nas estruturas em esqueleto o sistema portante ser normalmente
independente dos subsistemas complementares da edificação, como os sistemas de
fechamento, sistemas hidráulicos e elétricos, etc., é fácil adaptar as edificações para
mudanças no seu uso, com novas funções e inovações técnicas.
“O conceito de esqueleto também oferece uma grande liberdade para o arquiteto na
escolha do sistema de fechamento. Os elementos estruturais são bem adaptáveis
para uma produção racional e processos de montagem” (ABCP, p.4, 1994).
5.2.2. Estruturas de painéis estruturais – paredes e fachadas
Painéis pré-fabricados são utilizados para fechamentos internos e externos, para
caixas de elevadores, núcleos centrais, etc. Os sistemas de painéis pré-fabricados
são muito utilizados em construções residenciais e pequenos prédios comerciais
(Figura 5.7). “Essa solução pode ser considerada como uma forma industrializada de
paredes moldadas no local, tijolos convencionais ou paredes de alvenaria. Os
painéis pré-fabricados podem ser portantes ou de fechamento. A superfície dos
elementos é lisa nos dois lados, e pronta para receber pintura ou papel de parede”
(ABCP, p.4, 1994).
29
Figura 5.7 – Paredes estruturais – “Tilt-up” (ACERVO WTORRE, 2005).
Os sistemas de fechamento pré-fabricados oferecem as vantagens de rapidez na
construção, de acabamento liso, de isolamento acústico e de resistência ao fogo.
“Sistemas modernos fazem parte das chamadas técnicas de construções abertas, os
quais significam que, a arquitetura é livre para criar o projeto de acordo com as
exigências do cliente. A tendência é construir espaços abertos livres entre as
paredes portantes e usar divisórias leves para definir o layout interno. Com essa
técnica é possível mudar o projeto futuramente, sem maiores custos” (ABCP, p.4,
1994).
“Fachadas pré-fabricadas são adequadas para qualquer tipo de construção. Podem
ser executadas em diversas cores, além do concreto cinza, e podem ser projetadas
como elementos estruturais ou somente de fechamento. As fachadas que suportam
carga têm função dupla, decorativa e estrutural. Estas suportam as cargas verticais
dos pavimentos e dos painéis superiores” (ABCP, p.5, 1994). Os sistemas de
fachadas com painéis estruturais constituem uma solução econômica, uma vez que
isto dispensa o uso de pilares nas bordas e as vigas para apoio de pisos. Outra
vantagem dos painéis estruturais é o fato de que a construção fica protegida
internamente num estágio bastante inicial da obra.
30
As fachadas arquitetônicas de concreto são geralmente empregadas em
combinação com as estruturas de esqueleto, onde a estrutura interna é composta de
pilares e vigas. Uma tendência moderna dos países Escandinavos é construir
escritórios sem pilares internos, onde painéis alveolares protendidos para piso
cobrem vãos de uma fachada para outra, acima de 16 a 18 m de comprimento
(ABCP, 1994).
Os painéis não estruturais para fachadas possuem funções de fechamento e de
acabamento. São fixados na estrutura, que pode ser de concreto pré-moldado,
concreto moldado no local ou metálica.
5.2.3. Pisos
“Os elementos pré-moldados para pisos são um dos produtos pré-moldados mais
antigos” (ABCP, p.6, 1994). O mercado oferece uma variedade de sistemas para
piso e cobertura pré-moldados, dos quais podemos distinguir cinco tipos principais:
sistemas de painéis alveolares protendidos (Figura 5.8); sistemas de painéis com
nervuras protendidas (seções T ou duplo T); sistemas de painéis maciços de
concreto; sistemas de lajes mistas; sistemas de laje com vigotas pré-moldadas. As
principais vantagens dos sistemas pré-moldados para pavimentos são: a rapidez da
construção, a ausência de escoramento, a diversidade de tipos, a alta capacidade
de vencer os vãos e a sua economia.
31
Figura 5.8 – Montagem de lajes alveolares.
“Os pisos pré-moldados são utilizados extensivamente para todos os tipos de
construção, não somente para estruturas pré-moldadas, mas também em
combinação com outros materiais, por exemplo, em estruturas metálicas de concreto
moldado no local, etc. A escolha do sistema de pavimentos varia para cada tipo de
construção e de país para país, dependendo do transporte, das facilidades de
montagem, disponibilidade no mercado, da cultura construtiva etc.” (ABCP, p.6,
1994).
A escolha do tipo mais apropriado dos elementos para pisos é definida por um
número de fatores intervenientes: disponibilidade de mercado, disponibilidade de
transporte, facilidade de montagem, custo de serviços, etc. Os critérios mais
importantes são analisados a seguir:
Capacidade portante para o vão:
•
Sistemas de lajes com nervuras protendidas são bastante apropriados para
grandes vãos e cargas em construções industriais, armazéns, centros de
distribuição, etc.;
•
Sistemas de lajes alveolares protendidas são apropriados para grandes vãos
com cargas moderadas, para apartamentos, escritórios, estacionamentos etc.
32
•
Sistemas de lajes com placas pré-moldadas são utilizados para vãos menores
com cargas moderadas, como por exemplo, residências, apartamentos, hotéis,
etc.
•
Sistemas de lajes com vigotas pré-moldadas são principalmente utilizados para
vãos e cargas menores, principalmente para residências.
Tipologias das faces inferiores dos elementos de laje: As faces inferiores dos
elementos pré-fabricados para lajes de piso podem ser nervuradas ou planas, lisas
ou rugosas para revestimento, com ou sem isolamento térmico. Os elementos com
nervuras aparentes inferiores oferecem a possibilidade da embutimento de dutos e
tubos entre essas nervuras. No caso das lajes alveolares protendidas, com faces
planas, o uso combinado da protensão com as nervuras internas possibilita uma
menor altura dos painéis. Entretanto, as juntas longitudinais aparentes entre os
painéis alveolares nem sempre são aceitáveis em construções residenciais.
Sistemas de lajes com vigotas pré-moldadas necessitam de revestimento para
acabamento. Finalmente, as lajes alveolares protendidas podem ter uma camada de
isolamento térmico na face inferior. Essa solução é muito aplicada em regiões mais
frias, onde se utiliza em residências com pisos elevados acima do solo sobre
espaços abertos.
Peso próprio: O peso próprio dos elementos para piso pode variar muito, como no
caso dos painéis em duplo T para grandes vãos. Assim, a escolha do sistema para
piso depende das dimensões dos vãos no projeto e da capacidade dos
equipamentos de montagem que estão disponíveis no mercado.
Isolamento próprio: A propriedade acústica é um critério muito importante na
escolha do tipo de piso, especialmente em construções residenciais. A capacidade
de isolamento de ruídos propagados no ar depende da massa dos painéis por m².
Assim, os pisos de concreto podem facilmente atender aos requisitos mínimos de
desempenho para isolamento de ruídos com propagação atmosférica. Entretanto, a
situação é diferente da transmissão para ruídos causados por impactos, onde
33
geralmente medidas adicionais devem ser consideradas, por exemplo, no caso de
mezaninos suspensos, etc.
Resistência ao fogo: normalmente, os pisos pré-moldados de concreto armado ou
protendido conseguem resistir ao fogo durante 60 a 120 minutos, ou mais. Assim,
todos os tipos de pavimentos de concreto podem resistir até 60 minutos, sem
nenhuma medida especial. Para uma proteção de incêndio acima de 90 minutos é
necessário aumentar o recobrimento de concreto das armaduras.
Custos com a mão de obra: nos países onde os custos da montagem são baixos,
existe uma menor necessidade de se utilizar sistemas industrializados para pisos
como são os casos dos painéis em duplo T ou dos painéis alveolares, comparados
com sistemas mais tradicionais e com maior utilização de mão-de-obra, como as
lajes com vigotas pré-moldadas. No mesmo contexto, também a rapidez na
execução pode desempenhar um papel importante na escolha do sistema (ABCP,
p.7-8, 1994).
34
5.3
Método construtivo de painel vertical “Tilt-up”
“Pode-se definir o sistema Tilt-up como um sistema construtivo estrutural baseado
na execução de paredes pré-moldadas em concreto armado, moldadas na própria
obra utilizando uma laje” (RIVERA et al., p.5, 2005), piso, ou outra superfície
extremamente plana e sem imperfeições designada para esse fim, como forma.
Após preparada a superfície e ultrapassado o período mínimo estabelecido para
cura do concreto, o elemento é içado e posicionado. Essas peças podem ter
somente função de vedação como painéis já utilizados em grande escala no
mercado, ou então, função estrutural, permitindo o redimensionamento ou até
mesmo a eliminação de alguns elementos estruturais.
“A origem do sistema Tilt-up não é claramente definida entre os pesquisadores. Uma
das primeiras citações que encontramos ocorre no livro “A survey of the Turkish
Empire” de 1799, escrito pelo historiador Willian Eton. No livro o historiador cita um
exemplo de construção onde um pedreiro com pregos e cordas marcava um semicírculo no chão, posicionava os blocos, fixava-os cm um tipo de gipsita formando um
arco e então erguia o arco em sua posição final” (RIVERA et al., p.5, 2005).
“No início do século XX, para a realização da obra do Camp Logan Rifle Range, em
Illinois nos EUA, o americano Robert Aiken projetou e executou paredes de
sustentação armadas e escoradas. As paredes foram construídas no chão e então,
posteriormente, foram erguidas e colocadas na fundação já pronta. Aiken aplicou
essa técnica em diversos projetos dentre os quais se destaca o projeto para a
construção de uma Igreja Metodista em Zion, Illinois/EUA, em 1910 (Figura 5.9)”
RIVERA et al., p.5, 2005).
35
Figura 5.9 - Frontal da Igreja Metodista de Zion, Illinois - USA (EMPÓRIO DO PRÉ-MOLDADO, 2006)
As paredes foram moldadas in-loco em uma base lisa composta de areia, com o
concreto lançado envolta das armações das portas e janelas. Com as paredes
finalizadas e com o auxílio de uma talha e um primitivo guindaste, as paredes eram
então içadas na posição final (RIVERA et al., 2005).
5.3.1. Vantagens do sistema
Dentre inúmeras vantagens que encontramos no sistema podemos destacar:
•
Rapidez: Com a construção horizontal das paredes, a ausência de colunas e
fundações simplificadas, é fácil observarmos o benefício financeiro que
representa uma obra entregue em tempo muito menor. Em alguns casos, este
fator significa a solução para uma aparente inviabilidade, graças à eficácia de
custos.
•
Qualidade: Concreto armado, construído em condições que permitem maior
controle e homogeneidade, acabamento e tratamentos específicos para cada
indústria, piso padrão superior, coberturas em sistemas avançados. Do primeiro
dia de terraplenagem, à última mão de pintura, qualidade não é apenas uma
vantagem, mas uma regra.
•
Economia: Não é necessário o uso de calculadora para saber o significado de
custo zero em pilares e vigas laterais, além da significativa economia em
fundações e maior velocidade de construção.
36
•
Segurança: As paredes são moldadas no nível do piso, eliminando formas
verticais, significando maior segurança para a equipe de construção, e maior
segurança de qualidade homogênea.
•
Versatilidade: Na confecção de paredes, na inclusão de sistemas especiais, na
aplicação de coberturas sofisticadas.
•
Beleza: Com Tilt-up a estrutura do edifício pode ser muito atrativa. Grandes
painéis Tilt-up poderão receber uma enorme variedade de tratamentos
decorativos, tais como colorações ilimitadas, que podem ser adicionadas à
mistura do concreto ou às pinturas texturizadas, ou moldes superficiais em
diversos tipos, como aletas, pedras, tijolos, além de muitos outros efeitos
decorativos.
•
Durabilidade: Muitos edifícios, construídos na década de 50, mostram poucos
sinais de idade, mesmo após meio século de vida. De fato, edifícios construídos
em 1908 ainda se encontram em serviço.
•
Conforto Acústico e Térmico: Se o edifício estiver em área ruidosa, ou abrigar um
processo industrial ruidoso, você contará com todas as vantagens das
propriedades acústicas do concreto. A massa absorve com mais eficácia que
qualquer edifício de fechamento metálico. E a massa térmica inerente aos painéis
reduzirá os picos e cargas térmicas do sistema de refrigeração. Indústrias que
exigem controle de temperatura interna próxima de zero, podem, contar com
painéis tipo sanduíche, com isolante térmico entre duas camadas de concreto.
•
Expansão: Um edifício em Tilt-up pode ser projetado e construído permitindo fácil
expansão, simplesmente destacando e re-locando os painéis ou cortando novas
aberturas sobre os mesmos.
•
Custos com seguro menores: O concreto fornece maior resistência ao fogo que
outras estruturas convencionais, principalmente estruturas metálicas.
37
5.3.2. Projetando com o sistema tilt-up
“Para arquitetos e engenheiros projetistas, o sistema Tilt-up oferece grande
flexibilidade de projeto e, praticamente não impõe limitações” (RIVERA et al., p.10,
2005).
“Os painéis de Tilt-up podem ser agrupados e modulados com inúmeras
combinações para alcançar qualidade e atratividade” (RIVERA et al., p.10, 2005).
“Para que seja possível atingir parâmetros de economia adequados, faz-se
necessário à integração do engenheiro estrutural e do arquiteto. Tal integração é
essencial para que seja possível dividir as paredes em painéis que possam ser
içados” (RIVERA et al., p.10, 2005), além da determinação da localização das
aberturas das portas e janelas dentro dos painéis (local das juntas; qual altura clara
do prédio; decidir a disposição do telhado, para que ocorra a determinação das vigas
do telhado e do piso onde se conectam ao painel).
O aspecto mais importante do projeto de uma edificação em sistema Tilt-up é o
painel. Por mais simples que um painel seja, seu projeto e análise são altamente
complexos.
Por diversas vezes, o painel trabalha como uma placa, coluna ou mesmo, muro de
arrimo e muitas vezes todas estas funções, simultaneamente.
5.3.3. Descrição do sistema
A idéia básica do sistema consiste na construção de paredes de concreto armado
sobre um piso nivelado que funciona como uma forma. Portanto, o piso é de grande
38
importância para o sistema Tilt-up e, ao contrário dos outros tipos de sistemas onde
o piso é executado no final da obra, no sistema Tilt-up é o marco inicial da obra.
Após a confecção do piso, as formas e a armação dos painéis são montadas sobre o
piso. Deve-se utilizar um desmoldante adequado que seja suficientemente eficaz.
Ainda, nesta etapa são incluídas as aberturas das portas e janelas, bem como, os
frisos e texturas decorativas.
Após a execução dos painéis e a cura, os mesmos são içados por um guindaste e
posicionados sobre as fundações e, escorados. Mais tarde, as escoras são retiradas,
quando da execução das lajes ou coberturas que, fornecerão aos painéis o
travamento e estabilizações necessárias.
5.3.4.
Fabricação do Painel
O processo de fabricação assemelha-se muito ao de execução de um piso de
concreto, mas com algumas peculiaridades.
A primeira etapa do processo consiste na preparação da base que servirá como
forma para a placa. Definidas as dimensões, prepara-se uma pista para produção,
essas pistas geralmente são constituídas por pisos de concreto concluídos e, que
devido a sua planicidade, apresentam características próprias para realização do
processo. Caso não haja nenhum piso executado ou não haja possibilidade
executiva de realização, executa-se uma pista, que nada mais é do que um piso de
concreto magro de espessura variável de 5 a7 cm. com um acabamento liso. (Figura
5.10).
39
Figura 5.10 - Pista para execução do Tilt-up.
Na concretagem inserimos em determinadas posições inserts na forma. Um dos
inserts que existem é o “lift”, porém há outros tipos, que por serem metálicos, atuam
como ponte de ligação através de solda entre a cobertura e o painel (Figura 5.11),
entre pilares e painéis e até mesmo entre duas placas.
Figura 5.11 - Inserts metálicos para fixação da estrutura metálica.
Aplica-se o desmoldante no piso para evitar que o painel seja aderido, facilitando
desta forma, o içamento do painel quando concluído. O concreto especificado com
base no dimensionamento do painel é lançado, adensado, nivelado e a sua
superfície regularizada.
40
5.3.5. Içamento do painel
Durante a cura do painel, geralmente no período de 5 a 7 dias, as formas são
retiradas, juntamente com todas as aberturas. Itens e pontos de conexão são
expostos para fixação de elementos de içamento (Figura 5.12).
Figura 5.12 - Fixação de cabos de aço nas placas.
Utilizam-se grandes guindastes para essa operação. A preparação para o içamento
também inclui o trabalho de fundação, marcação, nivelamento de juntas e qualquer
pino de conexão.
5.3.6. Finalização
No dia seguinte ao içamento, todas as conexões entre os painéis e as fundações
são concluídas. As juntas entre os painéis são seladas e protegidas contra
intempéries.
A estrutura do telhado é erguida proporcionando estabilidade e conexão para as
paredes e estas proporcionam o suporte ao telhado, ou quando da execução de
41
painéis com maiores dimensões onde as lajes executam este papel de estabilidade
e conexão (Figura 5.13).
Figura 5.13 - Vista de um sistema típico de construção em Tilt-up.
As lajes podem ser executadas tanto no sistema de steel deck, ou com lajes prémoldadas do tipo alveolares, que são solidarizadas nos painéis.
5.3.7. Tilt-up como sistema estrutural
Como já dito anteriormente, o Tilt-up não tem somente uma função de vedação nas
estruturas do qual faz parte; ele tem uma função estrutural. Costuma-se dizer que
num prédio em que temos paredes de concreto com função de vedação, se tirarmos
uma placa ou outra o prédio continuará de pé, ao contrário do que acontece com o
sistema Tilt-up , em que se ocorrer a simples retirada de uma peça sem avaliação
previa, a edificação poderá sofrer grandes danos.
42
O Tilt-up é um sistema composto que atua estruturalmente em conjunto com a
cobertura da edificação. No momento em que a placa é posicionada verticalmente,
ela deve ser escorada, pois não está travada no sentido horizontal, podendo vir a
tombar. Para esses procedimentos utilizamos elementos chamados de escoras,
especialmente designadas para esse fim (Figura 5.14), essas peças atuam no
travamento da placa até a chegada e ligação da estrutura metálica com o painel.
Realizada essa ligação podemos dizer que a estrutura estará completamente
estabilizada e concluída(Figura 5.15).
Figura 5.14 - Detalhe de escoramento das placas.
Figura 5.15 - Sistema estrutural de travamento do Tilt-up (PEREIRA, 2005)
43
5.4
Diferentes aplicações do sistema
Os sistemas em concreto pré-moldado geram muitos benefícios às obras e são
aplicados das mais diversos lugares dentro da engenharia civil. Dentre eles vale
destacar alguns que serão relatadas logo mais.
5.4.1. Residências
“Residências e edifícios de apartamentos pré-fabricados são geralmente projetados
com sistemas estruturais com painéis, onde uma parte dos painéis são estruturais e
outra parte possui apenas função de fechamento. Esses sistemas são muito
utilizados nos países do Norte Europeu. As fachadas são executadas com painéis
sanduíches, com uma camada interna estrutural, com uma camada intermediária de
isolamento entre 50 a 150 mm de espessura e com uma camada externa não
portante de concreto arquitetônico” (ABCP, p.9, 1994).
As vantagens do sistema são: a rapidez de instalação, o bom isolamento acústico e
resistência ao fogo, onde a superfície pode estar preparada para receber pintura. As
inconveniências estão relacionadas com uma menor flexibilidade no projeto, onde é
quase impossível fazer adaptações futuras.
Soluções
mais
racionalizadas
utilizam
painéis
pré-fabricados
só
para
os
fechamentos externos entre apartamentos ou nas fachadas, assim como para os
sistemas de lajes, cobrindo toda a largura da residência ou apartamento com vãos
de até 11 m. Neste caso, as divisões internas podem ser feitas com materiais
tradicionais, tais como blocos de gesso, blocos de alvenaria etc., ou com sistemas
mais industrializados como as divisórias de gesso acartonado (ABCP, p.10, 1994).
As estruturas de painéis podem ser projetadas com tipologias em paredes cruzadas
(transversais) ou com paredes de contorno. No primeiro caso, as paredes que
44
suportam cargas pré-fabricadas são apenas fornecidas na direção perpendicular
para a fachada frontal, e a blindagem exterior pode ser executada em concreto préfabricado, ou tijolos de alvenaria tradicionais, ou qualquer outro material da fachada.
No segundo, as paredes pré-fabricadas só constituem o contorno total da
construção, mais conhecidos como paredes para fachada frontal de apartamentos
(ABCP, 1994).
Os sistemas de lajes para pisos, normalmente, se estendem na direção dos maiores
vãos. Para os sistemas integrais de paredes, as lajes podem ser posicionadas em
ambas as direções, mas a solução ideal é ter todos os elementos de laje em uma
mesma direção (ABCP, 1994).
A solução mais simples para pisos é utilizar as lajes com vigotas pré-moldadas. Os
elementos são leves e fáceis de serem montados, a superfície inferior da laje é
áspera e necessita de reboco. O escoramento durante a execução depende do tipo
da vigota. Qualquer layout para o pavimento pode ser conseguido, onde a
modulação não é sempre necessária, mas desejável. Esse tipo de piso é bastante
empregado no Brasil e em outros países onde o custo da mão-de-obra é baixo na
construção civil (ABCP, 1994).
Pequenos elementos de lajes alveolares em concreto armado ou protendido são
provavelmente os sistemas de piso mais utilizados para residências na Europa. Essa
solução é mais industrializada que as lajes com vigota e pode ser montada com
equipamentos leves, sendo freqüentemente utilizado um caminhão com guindaste
com braço mecânico. O layout do pavimento deve ser preferencialmente retangular e
também há a necessidade de reboco. Não são necessários escoramentos
intermediários durante a construção (ABCP, 1994).
As placas grandes para pisos em concreto armado só são empregadas para
importantes séries de casas porque é necessário o uso de equipamentos de
suspensão de maior capacidade. As placas precisam de apoio temporário para o
preenchimento no local de uma camada de concreto a superfície inferior da laje é
45
lisa, e o layout do pavimento não precisa ser totalmente retangular. Aberturas para
tubulações, escadas, etc. podem ser planejados em qualquer local (ABCP, 1994).
Os elementos da laje alveolar protendida de 1,20 m de largura são apenas
empregados para casas em países industrializados, com uma grande tradição em
pré-fabricados. As vantagens estão na montagem seca e rápida, mas também na
capacidade de vencer maiores vãos. Nos países do Norte Europeu, a presença da
juntas longitudinais na superfície inferior da laje não significa problema algum. A
superfície é sempre acabada com uma pintura granular (texturizada) (ABCP, 1994).
Em edifícios de apartamentos o volume do empreendimento é geralmente grande o
suficiente para instalar uma grua (guindaste alto), e a tipo de piso escolhido será
normalmente maior e mais pesado do que no caso de residências. O nível da carga
é moderado. Além disso, a esbeltez do piso, o tipo da superfície inferior do elemento
de laje e a rapidez da montagem são fatores com um papel importante na escolha
do sistema de piso. No caso de edifícios de apartamentos, os sistemas mais
apropriados serão as lajes alveolares protendidas e as estruturas mistas para pisos
com painéis de concreto (ABCP, 1994).
5.4.2. Edifícios comerciais, residenciais e industriais.
Normalmente, os modernos edifícios para escritórios requerem alto grau de
flexibilidade e adaptabilidade, onde o espaço interior deve ser livre. Geralmente, os
edifícios de escritório são concebidos como sistemas de estruturas com núcleos de
contraventamento. As fachadas podem ser executadas em qualquer material. As
fachadas pré-fabricadas em concreto arquitetônico podem ou não ser portadores de
carga. No caso das paredes estruturais, a solução mais clássica é o uso de painéis
sanduíche na fachada, enquanto no caso das paredes só para fechamento,
emprega-se mais os painéis maciços de concreto (ABCP, 1994).
46
A tendência atual para edifícios de escritórios (Figura 5.16) é criar grandes espaços
internos com os vãos dos pisos de até 18 a 20 m. Quando a largura total do edifício
se encontra dentro dessas dimensões, a solução mais apropriada é utilizar paredes
estruturais nas fachadas, onde os elementos de piso estão apoiados diretamente
nos elementos de fachada. Para pavimentos muito largos, o mesmo sistema é
completado por uma ou mais linhas de vigas e pilares internos. Os núcleos de
contraventamento são executados com painéis pré-moldados (ABCP, 1994).
Figura 5.16 - Prédio administrativo Vivo SP (ACERVO WTORRE, 2005).
As lajes alveolares protendidas compõem o sistema para piso mais apropriado para
edifícios de escritório, devido à sua grande capacidade de alcançar grandes vãos e
por permitir pisos com menores espessuras nos pavimentos. É uma prática comum
empregar um elemento de laje alveolar com 400 mm de espessura para um vão de
17 m para uma sobrecarga de 5 kN/m². Elementos de laje com 500 mm de
espessura permitem vãos de 21 m para a mesma sobrecarga, mas esse tipo de
elemento ainda não está disponível no mercado em qualquer lugar. A redução da
47
altura da construção é, na verdade um parâmetro muito importante para edifícios de
escritórios, especialmente, em áreas urbanas (ABCP, 1994).
Para vãos menores, com até 6 m, sistemas mistos com elementos de placa também
são empregados. Todavia, eles precisam de escoramento durante a fase da
construção.
5.4.3. Complexos esportivos
“Existem diferentes tipologias para complexos esportivos, cada uma com suas
próprias exigências de projeto. As seguintes soluções em concreto pré-moldado são
empregadas em complexos esportivos:
•
Saguões grandes são projetados com estruturas com traves aporticadas. A
largura máxima destas traves é de aproximadamente 40 m.
•
Arenas e arquibancadas são normalmente compostas por sistemas em esqueleto
combinadas com paredes estruturais. Os sistemas de pisos são compostos por
elementos protendidos de laje alveolar ou em duplo T” (ABCP, p.17, 1994).
“As coberturas em balanço para arquibancadas podem ser compostos por vigas
protendidas (Figura 5.17), fixadas no topo dos pilares por meio de chumbadores
especiais parafusados (chumbadores rosqueados protendidos tipo Dywidag ou
similares). As vigas para as arquibancadas possuem dentes sobre o seu topo para
apoiar os elementos de piso. Os elementos de piso são geralmente projetados em
elementos da laje alveolar com espessura reduzida” (ABCP, p.17, 1994).
“Há exemplos para pista de esqui no gelo, em que a laje da fundação da pista é feita
com elementos de laje alveolar na fundação das vigas” (ABCP, p.18, 1994).
48
Figura 5.17 - Estádio Olímpico João Havelange - Rio de Janeiro (RACIONAL, 2006)
49
6 ESTUDO DE CASO
O objeto de estudo de caso desse trabalho é a obra do grupo americano Wal-Mart. A
obra foi realizada na cidade de Guarulhos entre os meses de Maio e Outubro do ano
de 2006. Trata-se de dois hipermercados com funções distintas, o Sam’s Club,
voltado para ao mercado atacadista e o Supercenter, hipermercado varejista aberto
ao público em geral.
Apesar de serem prédios geminados e com características semelhantes,
apresentam uma composição estrutural independente. Juntos somam uma área de
aproximadamente 40.000 m² de área construída.
6.1
Wal-Mart Brasil
Atualmente o Wal-Mart é o maior grupo comercial no mundo, com um faturamento
anual na casa de US$ 300 bilhões por ano (REVISTA O COMERCIÁRIO, 2006).
Eles chegaram no Brasil em 1995. A proposta do grupo é a de conseguirem preços
até 7% menores do que os concorrentes no Brasil e até 15% mais baixos do que a
concorrência nos Estados Unidos.
A filosofia empregada é simples: é impossível cobrar pouco pelos produtos vendidos
na loja se a empresa não mantiver seus custos lá embaixo. E custos baixos implicam
pagar salários 20% menores do que os concorrentes a seus associados.
A rede adquiriu parte das lojas da rede multinacional portuguesa Sonae, presente na
região sul do país, por cerca de 635 milhões de euros. Antes de chegar à região sul,
a rede atacou pelo nordeste e comprou a rede Bompreço em fevereiro de 2005,
compra esta que lhe fez saltar do sexto lugar no ranking das maiores empresas do
setor para o terceiro (Figura 6.1). Agora, com a compra do Sonae, o Wal-Mart
50
duplica sua penetração no mercado brasileiro, passando de 155 para 295 lojas em
17 estados do país e encurtando a distância que lhe separa do Pão de Açúcar e do
Carrefour, líderes do setor por faturamento (REVISTA O COMERCIÁRIO, 2006).
Figura 6.1 – Crescimento do Wal Mart no mercado brasileiro (O COMERCIÁRIO, 2005)
Alguns observadores argumentam que a Wal-Mart deve seu retorno superior ao seu
imenso tamanho e, como conseqüência, a seu poder de compra. Alternativamente, o
Wal-Mart é considerado um modelo de eficiência operativa, que segundo os críticos,
algumas vezes só é atingido, à custa da força de trabalho (HARVARD BUSINESS
REVIEW, 2005).
6.2
WTorre Engenharia e Construção
A construtora WTorre Engenharia (antiga Walter Torre Jr.), teve o início de suas
atividades no mercado de galpões industriais com a idéia de fazer imóveis para
locação, com projetos personalizados e que atendessem às necessidades
específicas de cada cliente. Esses contratos são fechados por um período de tempo
grande, variando de 10 a 20 anos cada um. Após o fechamento de um contrato
nesses parâmetros é que o construtor partia à procura de investidores que fossem
51
financiar o empreendimento com a garantia de recebimento do investimento através
do contrato de locação firmado entre as partes.
Para que essa sistemática funcionasse, rapidez na construção era imprescindível.
Por esse motivo os métodos tradicionais não atendiam plenamente essa condição,
então a solução foi a adoção de sistemas construtivos baseados na utilização de
pré-moldados.
Em 1993, em uma viagem aos Estados Unidos, o empresário descobriu o Tilt-up e
percebeu que aquele era um método construtivo utilizado em grande escala (Figura
6.2) e que teria um resultado satisfatório para seu tipo de negócio. Associou-se a
dois institutos americanos especializados em construção com Tilt-up, o American
Concrete Institute (ACI) e a Tilt-up Concrete Association (TCA). Hoje já existem
projetistas contratados e até mesmo um corpo de engenharia dentro da empresa
que conhece e pode auxiliar na etapa de projetos.
Figura 6.2 – Utilização do Tilt-up no mundo (PEREIRA, 2005)
52
6.3
A escolha do método
O grupo Wal-Mart vive um momento de expansão das suas atividades no Brasil, não
somente pela aquisição de grupos já existentes, mas também pelo aumento de seus
pontos de venda. Nesse contexto foi necessário a busca de uma empresa para
construção das lojas que aliasse um alto capital de giro, rapidez e alta tecnologia em
processos construtivos, aí surge a parceria com a construtora WTorre.
O “Combo” (nome dado ao conjunto das lojas Sam’s Club e Supercenter) Guarulhos
é o primeiro de uma série de empreendimentos em conjunto das duas empresas. O
prazo contratual para realização da obra foi de 150 dias para o Sam’s Club e 180
dias para o Supercenter, razão essa que levou a escolha de métodos pré-moldados
para execução da obra, dentre eles, o Tilt-up. Os métodos em pré-moldados além de
serem a principal tecnologia da construtora, possibilitariam o atendimento do prazo
contratual sem maiores transtornos.
6.4
Processo executivo
As placas de tilt-up foram dimensionadas uma a uma, cada qual a suportar as
solicitações sobre elas empregadas. As dimensões variam de, aproximadamente,
6,00m a 8,50m de largura por 13,00m a 15,00m de altura, resultando num peso de
aproximadamente 30 ton/placa.
6.4.1. Pista de preparo
Normalmente, utiliza-se o próprio piso de concreto do prédio como forma para
execução das placas de tilt-up. Na obra do Wal-Mart Guarulhos, não foi possível
53
esse formato. A concepção arquitetônica da loja é de um prédio sobre pilotis, sendo
que, o estacionamento, na parte inferior, seria de pavimento flexível (asfalto),
impossibilitando qualquer aproveitamento do mesmo para esse fim.
Devido às restrições impostas pelo projeto, foi necessária a realização de pistas para
execução das placas. A disposição dessas pistas baseou-se no processo executivo
de içamento e montagem, resultando em pistas paralelas as faces externas e
dispostas por todo o perímetro do prédio (Figura 6.3).
As pistas não possuem qualquer função estrutural, para tanto, não houve
necessidade de nenhum projeto específico. O concreto utilizado para fabricação foi o
de fck 20Mpa. Um detalhe interessante é que, antes da realização da pista foram
determinados os pontos de apoio das escoras e, nesses locais foram feitos blocos
em concreto para fixação dessas peças e que, devido à interferência com as pistas,
foram sobrepostos logo após a realização das pistas.
54
Figura 6.3 – Etapas de execução da pista para execução do Tilt-up.
6.4.2. Forma, armação e concretagem
A produção das formas para o tilt-up, baseiam-se nas técnicas utilizadas para
execução de pisos de concreto. Todas as placas possuem uma espessura de 15 cm
e suas formas foram executadas com sarrafos de 15 cm, sustentados através de
cantoneiras metálicas. Para execução dos diversos frisos e acabamentos de bordas
que foram determinados pelo projeto arquitetônico, utilizaram-se cantoneiras em
55
madeira de 2x2 cm nas bordas e, friso trapezoidais também em madeira de 5 cm de
altura (Figura 6.4).
Figura 6.4 – Preparo da forma e armação de placas.
A armação obedeceu a um projeto específico para cada placa por serem montadas
sobre pilotis e não diretamente apoiadas sobre o solo, como convencionalmente se
utiliza o tilt-up. Criaram-se arranques no nível das lajes, possibilitando após a
execução do capeamento, a solidarização da laje com as placas (Figura 6.5).
Figura 6.5 – Placas com arranques para solidarização laje x placa.
56
O lançamento e adensamento do concreto obedeceram aos padrões estabelecidos,
sendo utilizados equipamentos de bombas com lança (Figura 6.6). O concreto
determinado para as placas foi o de fck 25MPa, o que acabou não sendo realizado
na prática. O projeto estrutural teve uma grande alteração na sua concepção,
visando uma maior redução de custos na obra. Porém, essas alterações implicaram
num grande atraso no recebimento dos projetos. Para manutenção do cronograma
contratual e atendimento das condições mínimas para manuseio da placa, optou-se
pela alteração do concreto para o de fck 40Mpa, conseguindo assim, alcançar valores
mínimos de resistência da peça e realizar a desforma e içamento dos painéis com
segurança e num tempo bem menor que o convencionalmente realizado.
Figura 6.6 - Lançamento de concreto e acabamento.
6.4.3. Içamento e montagem dos painéis
As placas são dimensionadas conforme sua disposição e esforços recebidos.
Porém, como na maioria dos pré-moldados, um dos momentos de maior esforço
57
localizados e de importante consideração nos cálculos estruturais, é o do içamento
da placa ocorrendo assim, uma atuação concentrada de esforços (Figura 6.7). Como
dito anteriormente, esse fator até contribuiu decisivamente para a alteração na
especificação do concreto dos painéis.
Figura 6.7 - Representação diversas das forças no içamento da placa (PEREIRA, 2005)
A montagem das placas é, normalmente, realizada pro guindastes com uma
capacidade de carga de 120 ton. Esses guindastes, devido ao seu plano de rigging
(Figura 6.8), suportam nas situações oferecidas pela obra placas de, no máximo, 30
ton.(peso de uma placa convencional). Na obra avaliada, no entanto, foi necessário
a contratação de um guindaste de capacidade de carga de 160 ton. pela existência
de placas com quase 45 ton.
Após a montagem das placas sobre os pilares foi realizado o trabalho de
escoramento, feito por escoras metálicas fixadas na face externa das placas e, na
outra extremidade, em blocos concreto executados no solo (Figura 6.9).
58
Figura 6.8 – Rigging de um guindaste utilizado para montagem de placas
(CATÁLOGO LIEBHERR, 2006)
59
Figura 6.9 – Seqüência de montagem de uma placa.
60
6.4.4. Solidarização estrutural e acabamento
Após a execução da estrutura metálica realizou-se a ligação entre a mesma e as
placas. Essa ligação foi feita através de soldagem em diversos inserts metálicos prédeterminados no lado interno da placa de tilt-up (Figura 6.10).
Figura 6.10 - Detalhe da ligação entre estrutura metálica e a placa.
Depois de realizado esse procedimento, o prédio começou a receber o acabamento
final das paredes. Utilizou-se textura acrílica na face externa e, pintura acrílica na
face interna (Figura 6.11).
Figura 6.11 - Vista geral da placa acabada com textura acrílica.
61
7 ANÁLISE OU COMPARAÇÃO CRÍTICA
Para, efetivamente e economicamente usarmos o Tilt-up como sistema construtivo
alguns critérios básicos precisam ser considerados:
•
O prédio precisa ser maior do que 500 m2 para permitir espaço suficiente para
moldar os painéis, utilizar eficazmente o guindaste e otimizar o trabalho da
equipe especializada;
•
Deve haver uma superfície extensa da parede que possam ser divididos em
painéis e erguidos. A princípio, a regra é não usar painéis que superem o peso
de 40 a 60 ton., cada painel e as aberturas não devem superar, cerca de,
aproximadamente, 50% da área dos painéis.
Somente obedecendo a esses dados conseguiremos uma relação satisfatória entre
o custo e o prazo de execução (Figura 7.1).
Estimativa de preços p/m²
400
346,23
R$ (Reais
350
320,27
308,67
300,47
300
296,36
288,49
286,18
282,22
275,92
274,65
250
200
R$ p/m²
150
100
50
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Área (m² x1000)
Estimativa de prazos por área
30
Semana
25
20
19
20
22
20,5
25
24,8
24,1
23,2
22,8
25,2
15
Semanas/m²
10
5
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Área (m² x 1000)
Figura 7.1 - Comparativo de custo e prazo de execução para Tilt-up (IBRACON, 2004)
62
8 CONCLUSÕES
Devido a grande necessidade por prazos que o mercado nos impõe, devemos cada
vez mais estar à procura de novos e práticos métodos construtivos que nos atendam
tanto financeiramente, quanto em rapidez.
Os sistemas construtivos em concreto pré-moldado, em geral, apresentam um custo
bem mais elevado quando comparado a um sistema convencional, levando a uma
análise complicada sobre a adoção ou não desse método. Em termos de
planejamento, controle e agilidade não há a menor dúvida sobre a adoção de prémoldados, pois eles terão um resultado bem mais satisfatório que outro método. O
tilt-up, tema do estudo de caso, é um sistema muito prático, porém dispendioso,
principalmente, no que se refere a montagem, onde se utilizam elementos
específicos não utilizados em quaisquer outros métodos e, equipamentos cujo valor
de compra ou locação são muito caros.
Por outro lado, vemos cada vez mais, a construção civil partindo para a modulação e
pré-fabricação dos mais variados elementos, nos levando a crer que dentro de
alguns anos conseguiremos valores razoáveis para execução desses métodos,
também em construções de pequeno e médio porte.
É necessário antes da definição dos métodos construtivos a serem adotados, que
analisemos o objetivo do empreendimento e o valor disponível para realização do
mesmo, chegando assim, a um meio termo que atenda todos as necessidades da
obra.
63
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