aplicabilidade de estruturas em aÇo em edifÍcio ... · 3ª etapa: análise da planta do...
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APLICABILIDADE DE ESTRUTURAS EM
AÇO EM EDIFÍCIO RESIDENCIAL VERTICAL
DE MÉDIO PADRÃO NO MUNICÍPIO DE
PRESIDENTE PRUDENTE-SP
Autores: Nayra Yumi Tsutsumoto (1); Cesar Fabiano Fioriti (2)
(1) Aluna de Graduação em Arquitetura e Urbanismo, Bolsista FAPESP,
Universidade Estadual Paulista (UNESP), Campus de Presidente Prudente,
e-mail: [email protected]
(2) Professor Assistente Doutor, Universidade Estadual Paulista
(UNESP), Campus de Presidente Prudente,
e-mail: [email protected]
INTRODUÇÃO
O uso do ferro e do aço está presente na história da
humanidade desde a Antiguidade. Como materiais de construção, eles
passaram a ser utilizados nos séculos XVIII e XIX .
A utilização do aço na construção de edifícios residenciais
proporciona maior agilidade e industrialização do processo construtivo.
Vale ressaltar o alto índice de desperdício nos sistemas construtivos
ditos “tradicionais”, como o concreto armado. O aço tem a possibilidade
de reaproveitamento, permite a construção mais limpa e execução de
edifícios com estruturas mais esbeltas e vãos maiores, além de
possibilitar ampliação e reforma.
Com isso, é possível salientar a importância do conhecimento
técnico das questões referentes ao projeto e à estrutura de aço, além de
criatividade e sensibilidade artísticas para o desenvolvimento desse tipo
de arquitetura no Brasil.
OBJETIVO
Apresentar diretrizes para a concepção de projetos de edifícios
residenciais verticais de médio padrão em Presidente Prudente-SP,
utilizando estruturas em aço, e mostrando as possibilidades permitidas
por esse material. Para isso foi selecionado um edifício construído com
as estruturas em concreto armado e verificada a possibilidade do
mesmo ser executado com as estruturas em aço.
JUSTIFICATIVA
Na cidade de Presidente Prudente-SP, os projetos possuem
variedade formal, de cores e elementos compositivos, sendo essencial
que a concepção com as estruturas em aço consigam, também,
abranger essas características. Pois só assim ela conseguirá ganhar
maior espaço no mercado imobiliário e, principalmente, maior aceitação
por parte dos profissionais da área (arquitetos, engenheiros,
construtores e corretores) e dos moradores.
METODOLOGIA
Trata-se de um estudo de caso, onde a metodologia
compreendeu 4 etapas:
1ª Etapa: Seleção do edifício residencial de médio padrão, executado
com as estruturas em concreto armado;
2ª Etapa: Realização de visitas in loco para registrar, através de fotos,
suas principais características;
3ª Etapa: Análise da planta do pavimento-tipo do edifício residencial
escolhido (concreto armado);
4ª Etapa: Lançamento e análise da estrutura em aço.
RESULTADOS – EDIFÍCIO SELECIONADO
O edifício selecionado foi o Residencial Casemiro Bôscoli,
inserido na malha urbana de Presidente Prudente-SP, modo que se
localiza próximo as vias estruturais do município.
Figura 1 – Os edifícios e sua localização em Presidente Prudente.
Se encontra próximo a pontos referenciais importantes da
cidade, como o Prudenshopping, um dos principais pontos de compra
do oeste paulista, e da UNESP, que conta com aproximadamente 3000
estudantes.
Figura 2 – Edifício Casemiro Bôscoli e principais pontos do seu entorno.
Figura 3 – Residencial Casemiro Bôscoli
O edifício está situado em um lote com fachada de 40m, em
uma área de 1600m². Possui 17 andares, com pavimento-tipo dotado
de 4 apartamentos por andar, cada um com uma área de 75m².
RESULTADOS –
PLANTA BAIXA
Após os levantamentos in
loco foi elaborada
digitalmente a planta do
pavimento-tipo.
0.80
1.6
0
3.05 2.55
1.4
0
1.1
0
2.70
0.8
5
2.55
0.5
5
0.650.8
5
0.7
0
1.00
1.10
0.703.20
0.80
0.9
5
0.800.77
2.602.60
3.2
0
3.2
0
1.751.75
1.8
0
2.85
2.60
0.7
5
W.C.W.C.
COZINHA
A.S.
COPA
SALA
0.80
1.6
0
3.052.55
0.8
01.4
0
1.1
0
2.70
0.8
5
2.55
0.5
5
0.65
0.8
5
0.7
0
1.00
1.10
2.7
5
0.70
3.200.80
3.3
0
0.9
5
0.800.80
2.60 2.60
3.2
0
3.2
0
1.75 1.75
1.8
0
2.85
2.600.7
52.5
0
DORM.
A.S.A.S.
W.C. W.C.
DORM. DORM.
DORM.
DORM. DORM.
SALA
SALA SALA
COPA
COPA COPA
DORM.
DORM.DORM.
DORM. DORM.
W.C. W.C.
0.42
0.42
0.4
6
3.4
5
0.9
0
2.00
1.30
0.5
5
1.37
1.50
1.4
3
COZINHA
A.S.
DORM.
W.C. W.C.
COZINHACOZINHA
0.8
8
1.1
01.1
01.1
81.1
8
ESCADARIA
EL
EV
.E
LE
V.
SACADA SACADA
SACADASACADA
N
Figura 4 – Planta do pavimento-tipo – Residencial
Casemiro Bôscoli.
RESULTADOS –
ESTRUTURA EM
CONCRETO ARMADO
Localização dos pilares e
das vigas do edifício
Residencial Casemiro
Bôscoli, em concreto
armado.
V1
V2 V3
V4 V5
V6
V7 V8V9 V10
V11
V12
V13 V14V15 V16
V17
V18 V19
V21V20
V22
V26 V32 V39 V46 V52 V58
V25 V31 V38 V44 V51 V57
V24
V23
V30
V37
V35 V50
V60V54
V48
V28 V56
V34 V40 V43 V45
V27 V55V33 V49
V29 V53 V59
V47V36
V41
V42
Figura 5 – Localização dos pilares e vigas –
Residencial Casemiro Bôscoli.
ESTRUTURA EM CONCRETO ARMADO
A partir das posições das vigas e dos pilares verificaram-se os
vãos, cujo vão máximo obtido foi de 5,80m, o vão mínimo ficou em
1,70m e uma média de vãos em torno de 2,80m.
Com relação aos pilares, os mesmos apresentaram seção
média de 78cm x 30cm, com seção máxima de 115cm x 30cm e seção
mínima de 50cm x 30cm.
Já no caso das vigas, essas apresentaram seção média de
16cm x 35cm, com seção máxima de 16cm x 60cm e seção mínima de
16cm x 30cm.
RESULTADOS –
ESTRUTURA EM AÇO
O lançamento da estrutura em aço
foi desenvolvido levando-se em
consideração a disposição dos
cômodos do apartamento e
visando a redução no número de
pilares e vigas. Optou-se pela
utilização de perfis soldados (VS,
CVS).
P1 P2 P3 P4 P5
P42 P43 P44 P45 P46
P6 P7 P8 P9
P10 P11 P12 P13
P17 P18P15 P16
P14
P38 P39 P40 P41
P34 P35 P36 P37
P29
P31 P32
P30
P33
P19
P24
P20 P21 P22 P23
P25 P26 P27 P28
Figura 6 – Localização dos pilares em aço –
Residencial Casemiro Bôscoli.
RESULTADOS – PRÉ-DIMENSIONAMENTO DA
ESTRUTURA EM AÇO
O pré-dimensionamento dos pilares foi feito com o auxílio de
fórmula empírica. Para a determinação das cargas atuantes nos
pilares foi utilizado o processo da área de influência.
onde:
P = carga atuante no pilar em kgf;
A influência = área de influência do pilar em m²;
N = número de pavimentos;
Q piso = 700 kgf/m²;
Q cobertura = 400 kgf/m².
A25 A26 A27
A24
A29 A31 A33
A34 A35
A38 A39 A44
A42 A43
A20 A21 A22
P42 P43 P44
P38 P39
P34 P35
P29
P31
P33
P24
P20 P21 P22
P25 P26 P27
Figura 7 – Área de influência para pré-
dimensionamento dos pilares.
A obtenção do perfil
estrutural deu-se pela
utilização da seguinte
fórmula empírica.
onde:
A = área necessária para
a seção do pilar de aço
em cm²;
P = carga atuante no pilar
em kgf.
Pilar Perfil “I” soldado CVS (cm) Pilar Perfil “I” soldado CVS (cm)
P20 30 x 20 P33 45 x 30
P21 40 x 30 P34 30 x 20
P22 35 x 25 P35 35 x 25
P24 30 x 20 P38 30 x 20
P25 30 x 25 P39 35 x 25
P26 45 x 30 P42 30 x 20
P27 35 x 25 P43 30 x 20
P29 30 x 20 P44 40 x 30
P31 30 x 25 - -
Tabela 1 – Perfil “I” soldado CVS dos pilares em aço – Residencial Casemiro Bôscoli.
Assim, por meio de consultas as tabelas comerciais de perfil “I”
soldado CVS, tivemos.
As vigas foram pré-dimensionadas utilizando-se uma fórmula
empírica.
onde:
h = altura da viga de aço em cm.
Em função da altura obtida, foi determinado o tipo de perfil
estrutural da viga através de consultas feitas em tabelas comerciais de
perfil “I’” soldado VS.
Perfil “I” soldado VS (cm) Viga Perfil “I” soldado VS (cm)
V1 30 x 12 V25 20 x 12
V2 20 x 12 V26 20 x 12
V3 20 x 12 V27 20 x 12
V4 30 x 12 V28 20 x 12
V5 30 x 12 V29 25 x 12
V6 20 x 12 V30 20 x 12
V7 20 x 12 V31 20 x 12
V8 20 x 12 V32 20 x 12
V9 20 x 12 V33 20 x 12
V10 20 x 12 V34 25 x 12
V11 25 x 12 V35 30 x 12
V12 20 x 12 V36 30 x 12
V13 20 x 12 V37 25 x 12
V14 20 x 12 V38 20 x 12
V15 20 x 12 V39 25 x 12
V16 20 x 12 V40 20 x 12
V17 20 x 12 V41 20 x 12
V18 30 x 12 V42 20 x 12
V19 30 x 12 V43 20 x 12
V20 20 x 12 V44 20 x 12
V21 20 x 12 V45 20 x 12
V22 30 x 12 V46 20 x 12
V23 20 x 12 V47 20 x 12
V24 20 x 12 V48 20 x 12
Tabela 2 – Perfil “I” soldado VS das
vigas em aço – Residencial
Casemiro Bôscoli.
Devido os resultados, foi
adotado para as vigas o
perfil “I’ soldado VS de
dimensões 30cm x 16cm,
levando-se em consideração
que a estrutura em aço fique
aparente.
V1
V22
V2 V3
V4 V5
V6
V8 V7
V9 V10
V11
V12
V15 V16 V14 V13
V18 V19
V20
V17
V21
V23
V24
V26 V33 V40
V46
V48 V42
V31
V28 V44
V29 V37 V34 V39
V27 V43
V30 V41
V47
V45 V38 V32 V25
V35
V36
Figura 8 – Localização das vigas em aço –
Residencial Casemiro Bôscoli.
V1
V22
V2 V3
V4 V5
V6
V8 V7
V9 V10
V11
V12
V15 V16 V14 V13
V18 V19
V20
V17
V21
V23
V24
V26 V33 V40
V46
V48 V42
V31
V28 V44
V29 V37 V34 V39
V27 V43
V30 V41
V47
V45 V38 V32 V25
V35
V36
Estrutura em aço – Residencial Casemiro Bôscoli.
V1
V2 V3
V4 V5
V6
V7 V8V9 V10
V11
V12
V13 V14V15 V16
V17
V18 V19
V21V20
V22
V26 V32 V39 V46 V52 V58
V25 V31 V38 V44 V51 V57
V24
V23
V30
V37
V35 V50
V60V54
V48
V28 V56
V34 V40 V43 V45
V27 V55V33 V49
V29 V53 V59
V47V36
V41
V42
Estrutura em concreto armado – Residencial
Casemiro Bôscoli.
ANÁLISE DOS RESULTADOS
O edifício Residencial Casemiro Bôscoli, apresentou em sua
estrutura de concreto armado, um vão máximo de 5,80m. Com relação
aos pilares, os mesmos apresentaram seção máxima de 115cm x
30cm e seção mínima de 50cm x 30cm. Já no caso das vigas, essas
apresentaram seção máxima de 16cm x 60cm e seção mínima de
16cm x 30cm.
Em relação à estrutura em aço do edifício, foi obtido um vão
máximo de 6,25m, pilares com seção máxima de 45cm x 30cm e
seção mínima de 30cm x 20cm adotando-se para todo o edifício a
seção “I” soldada CVS de 45cm x 30cm. As vigas obtiveram seção
máxima de 30cm x 12cm e seção mínima de 20cm x 12cm adotando-
se para as vigas o perfil “I” soldado VS de dimensões 30cm x 16cm,
considerando que a estrutura em aço fique aparente.
Portanto, podemos afirmar que em função da resistência do
aço ser maior que a resistência do concreto:
• foram vencidos maiores vãos;
• utilizados menos pilares e menos vigas;
• obtidas peças estruturais de aço com menores dimensões, deixando
a estrutura do edifício residencial Casemiro Bôscoli mais esbelta se
comparada com a estrutura do próprio edifício em concreto armado.
Ainda em relação à menor dimensão dos elementos estruturais
em aço, vale ressaltar que ao se obter um menor peso próprio da
estrutura, podem-se ter fundações bem mais econômicas ou mais
adaptáveis a regiões em que o solo exija soluções mais complexas,
uma vez que uma estrutura mais leve resulta em menor carga na
fundação.
CONCLUSÃO
Com relação à questão estrutural, depois de verificada e
analisada a estrutura em concreto armado do edifício, conclui-se que,
em geral, os vãos são bastante variáveis, assim como as seções
transversais das vigas e dos pilares.
Diante disso, verificou-se que com o lançamento da estrutura
em aço ocorreu uma melhor padronização dos vãos, das dimensões
das seções das vigas e dos pilares. Foi possível, ainda, em função da
elevada resistência do material aço, vencer vãos maiores e reduzir o
número de vigas e pilares, bem como as dimensões de suas seções
deixando a estrutura do edifício mais esbelta.
Assim, o edifício estudo de caso passaria a ter o número de
vigas e pilares reduzidos se estivesse estruturado em aço, pois possui
61 pilares e 60 vigas em concreto armado, e apresentaria somente 46
pilares e 48 vigas em aço.
Dessa maneira, o fato de propor o sistema estrutural em aço
como alternativa, não significa que este sistema é melhor que o
sistema estrutural em concreto armado. A grande questão é que
vivemos em uma época que se requer cada vez mais rapidez e
praticidade, e por isso as possibilidades existem para serem
exploradas.
No Brasil ainda não temos a tradição de usar com grande
intensidade as estruturas em aço nas edificações residenciais verticais,
porém, percebemos claramente que o material poderia ser muito mais
explorado, e assim extrairíamos dele soluções bastante interessantes.
OBRIGADO
• e-mail: [email protected]
• e-mail: [email protected]
UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA
"JÚLIO DE MESQUITA FILHO"