Estrutura de Concreto

Tipologias

Podemos tipificar os projetos estruturais convencionais em três partidos básicos:

Estrutura com laje plana
As lajes planas caracterizam-se pela eliminação das vigas como elementos estruturais de suporte da laje. O cálculo estrutural tem uma concepção voltada à utilização de Elementos Finitos ou de Grelha Virtual. Os importantes fatores no cálculo de lajes planas são o limite à deformação, os esforços horizontais e sua transmissão aos pilares e a punção nos apoios.
Nesta tipologia estrutural, os poços de elevador e caixas de escada normalmente funcionam como elementos que absorverão boa parte dos esforços horizontais, principalmente o vento. A utilização de vigas nas bordas externas das lajes planas também contribui significativamente para a estabilidade do conjunto estrutural, servindo como contraventamento, absorvendo e transmitindo os esforços horizontais advindos das solicitações provocadas pelo vento.
Estrutura com vigas
É a tipologia estrutural mais comum. Baseia-se na concepção de estruturas reticuladas com elementos horizontais de inércia maior (vigas) suportando placas de concreto (lajes).
Ao se conceber uma estrutura vigada, devemos ter em mente possíveis dificuldades oriundas da execução no canteiro:
• baixa produtividade da carpintaria em função da não padronização do encontro entre vigas e pilares
• projeto de vigas muito esbeltas, dificultando a concretagem das peças e possibilitando o aparecimento de "bicheiras"
• maior consumo de fôrmas e serviços de carpintaria.

Estrutura com laje nervurada
Caracteriza-se pela utilização de um reticulado formado por vigas de pequena altura e estreitos panos de lajes. As lajes nervuradas podem apresentar nervuras em uma ou nas duas direções. Desta forma, o composto laje + vigas apresenta-se como um plano inferior quase contínuo.
Sendo alta a inércia dos elementos resistentes, a espessura média final de concreto é normalmente baixa. Também é baixa a quantidade de aço utilizada. Porém, a taxa de aço por metro cúbico é alta, pois utiliza-se uma baixa quantidade de aço em um volume de concreto reduzido. Dessa forma, podemos vencer significativos vãos estruturais com as lajes nervuradas, sem a necessidade de protensão.

 

 

Características e variáveis

Acompanhe as principais características e variáveis de cada um dos tipos de projeto descritos acima. Isso pode ajudá-lo na escolha do partido estrutural.


Quanto à concepção de projeto: Altura da edificação; flexibilidade na arquitetura, acabamento do forro e espessura de concreto.

Característica: Altura da edificação

NERVURADA  VIGADA  PLANA
A laje nervurada forma em seu conjunto um volume de grande espessura. A soma da espessura da laje com o pé- direito determina uma grande altura entre pisos. Isto traz reflexo nos outros subsistemas, tais como instalações, fachadas, caixilhos etc.
Em obras em que há limitação de gabarito da edificação, pode ocorrer até a eliminação de um pavimento.
A laje vigada costuma apresentar uma distância entre pisos inferior à nervurada. Entre as tipologias, é a que pode apresentar menor altura da edificação para um mesmo número de pavimentos. Em alguns casos em que as tubulações não podem passar por furações em vigas, esta vantagem pode ser eliminada. É a tipologia mais disseminada e apresenta as menores exigências tecnológicas. A laje plana pode até propiciar ganhos de pavimentos quando há limitação de gabarito da edificação, principalmente em edificações comerciais, devido à necessidade de passagem de instalações.

 

Característica: Flexibilidade na arquitetura

NERVURADA  VIGADA  PLANA
De um modo geral, a laje nervurada permite, sob o aspecto estrutural, uma flexibilidade maior do layout arquitetônico. Já para as áreas molhadas da edificação, esta flexibilidade diminui, devido à limitação da passagem das tubulações hidráulicas. A flexibilidade de layout é praticamente impossível, dada a estrutura definida, os vigamentos posicionados e as lajes dimensionadas. Mantidas as posições das áreas molhadas (sanitários, copas, cozinhas), a flexibilidade do layout arquitetônico neste caso é quase total.

 

Característica: Acabamento do forro

NERVURADA VIGADA PLANA
Há necessidade de utilização de forro neste tipo de estrutura, seja pela aplicação de massa de cimento para regularizar a superfície ou placas para esconder a tubulação. Se o fundo da laje estiver bem executado é suficiente a aplicação de massa ou outra textura. Se o fundo da laje estiver bem executado é suficiente a aplicação de massa ou outra textura.

 

Característica: Espessura da laje

NERVURADA VIGADA PLANA
A espessura média de concreto das lajes nervuradas é usualmente baixa. A espessura média de concreto de uma laje nervurada é obtida pela divisão do volume de concreto do conjunto laje + nervura + pilares pela área da laje nervurada. A espessura média em estruturas vigadas para edificações residenciais varia de 11 a 23 cm, para resistências características de concreto de 20 MPa.
Essa variação ocorre em virtude do vão da laje. Panos grandes com um número menor de vigas acarretam espessura média maior. A espessura média de concreto de uma estrutura vigada é obtida pela divisão do volume de concreto das lajes + vigas + pilares pela área total da laje.
Como não podem contar com a inércia das vigas, as estruturas com lajes planas apresentam uma espessura média relativamente alta, entre 15 e 26 cm. Essas espessuras são necessárias para fazer frente às deformações estruturais.

 

Quanto à concepção executiva: Quantidade de aço, protensão, mão de obra de armação, fôrmas e cimbramento, mão de obra de fôrma e cimbramento, concreto e não conformidades.

Característica: Quantidade de aço

NERVURADA VIGADA PLANA
A quantidade de aço aplicado em uma estrutura com laje nervurada é baixa. Porém, a taxa de armadura costuma ser alta, pois o volume de concreto utilizado é baixo também. Em casos em que não se utilizam estribos nas nervuras, a taxa de aço diminui, oscilando entre 40 e 70 Kg/m3. Uma taxa de armadura para uma edificação residencial varia de 60 a 100 Kg/m3. A densidade de aço no encontro entre vigas e pilares, além de utilização de vigas com espessura delgada, pode propiciar o aparecimento de “bicheiras” na concretagem. As taxas de aço para as estruturas em lajes planas variam conforme a utilização de protensão. Em lajes sem protensão, a taxa de armadura varia de 80 a 120 Kg/m3. Já a taxa de protensão é de aproximadamente 30 a 40 kg / m3 de volume protendido. A utilização de telas soldadas agrega grandes benefícios neste sistema estrutural, pois elas possibilitam maior aproveitamento de sua sessão útil em relação à sessão de cálculo.

 

Característica: Protensão

NERVURADA VIGADA PLANA
A utilização de protensão em estruturas com lajes nervuradas é muito raro. Em obras residenciais, a utilização de protensão em estruturas vigadas é rara. Quando a finalidade da edificação é comercial, trabalhamos com vãos livres maiores, então é possível encontrarmos vigas protendidas para vencer grandes vãos sem que a altura das lajes cresça exageradamente. A utilização de protensão em lajes planas é mais usual. Quando vãos grandes devem ser vencidos, principalmente em edificações comerciais, a protensão torna-se a saída mais viável para que as espessuras das lajes não se tornem muito grandes.

 

Característica: Mão de obra de armação

NERVURADA VIGADA PLANA
Os encontros entre nervuras, o vigamento principal e pilares são os locais em que a mão de obra encontra dificuldade de execução. Por outro lado, as armações das nervuras resultam em peças repetitivas e com estruturas leves. Com isso, a pré-montagem das armaduras fora dos locais de aplicação facilita a execução dos serviços e aumenta a produtividade da equipe. A possibilidade de pré- montagem de peças como vigas e pilares pode facilitar o trabalho da mão de obra de armação. A utilização de telas soldadas propicia eventuais benefícios que devem ser considerados. A tarefa de armação é facilitada principalmente com o uso de telas soldadas. Devemos ter atenção especial com as armaduras negativas, pois o trânsito de funcionários sobre a laje, pode “torná-las” positivas.

 

Característica: Fôrmas e Cimbramento

NERVURADA VIGADA PLANA
O fundo das lajes é usualmente formado por uma superfície plana e as nervuras são realizadas por tijolos, blocos de isopor ou qualquer outro elemento leve, como elementos de fibra de vidro reaproveitáveis (cabaças). A perda de material de fôrma é baixa e o reaproveitamento de compensado é alto, devido a configuração plana das fôrmas. As fôrmas e o cimbramento são mais complexos e exigem um projeto mais elaborado, sendo preciso analisar aspectos como a montagem, desfôrma, reaproveitamento de painéis e reescoramento.
As estruturações dos painéis de vigas exigem uma quantidade maior de madeira, tornando-os pesados. O cimbramento requer uma quantidade maior de peças. A durabilidade dos materiais da fôrma está relacionada ao seu projeto e manuseio.
Devido à quase inexistência de vigas, as fôrmas e cimbramentos em uma estrutura com laje plana são extremamente fáceis de projetar, executar, montar e desformar.
A durabilidade e a qualidade das fôrmas serão altas, desde que observemos os cuidados na desfôrma e sejam utilizados materiais de boa qualidade.

 

Característica: Mão de obra de fôrma e cimbramento

NERVURADA VIGADA PLANA
Para esta tipologia, a dificuldade ocorre no posicionamento das fôrmas das nervuras e na desfôrma, principalmente quando não utilizamos materiais reaproveitáveis. O uso de isopor ou outro material inerte gera muita sujeira.
Quando trabalhamos com materiais reaproveitáveis para a execução das nervuras, os serviços são facilitados.
Nesse tipo de estrutura, a mão de obra de montagem e desmontagem está vinculada à concepção do projeto. Os encontros entre vigas em ângulos agudos, vigas e pilares com diferentes configurações e medidas, além das caixas de escada e elevadores, são exemplos que dificultam os trabalhos com as fôrmas para esse sistema estrutural. Nesta tipologia, a mão de obra para montagem e desfôrma é bastante facilitada, pois quase não temos vigas. Assim, conseguimos atingir altos índices de produtividade de carpintaria, principalmente quando trabalhamos com sistemas de cimbramento metálico, em que a fôrma já está acoplada a ele, eliminando a etapa de montagem dos painéis de assoalho.

 

Característica: Concreto

NERVURADA VIGADA PLANA
O lançamento de concreto é dificultado pelo excesso de vigas (nervuras) e sua espessura esbelta. Além disso, a alta densidade da armação nesta região requer cuidados especiais no lançamento e adensamento do concreto, para evitar o aparecimento de bicheiras. Recomenda-se, em alguns casos, a utilização de concreto mais fluído, eventualmente autonivelante. Durante a concretagem podem ocorrer danos aos elementos inertes, principalmente se forem tijolos ou isopor, aumentando o consumo de concreto. Esta perda pode atingir, em média, um acréscimo de consumo da ordem de 10%. A dificuldade no lançamento de concreto depende da quantidade, geometria (largura), densidade e posicionamento de armação das vigas.
Além disso, cuidados com o traço do concreto, a velocidade e o tipo de lançamento são variáveis que devem ser analisadas previamente.
O lançamento de concreto é facilitado pela ausência de vigas. Para obter ganhos na produtividade, pode-se estudar a possibilidade de utilização de concreto bombeável ou concreto autoadensável (eliminando o adensamento).
É importante planejar esta atividade com antecedência, pois ela interfere, por exemplo, na concepção da fôrma (estanqueidade), cimbramento (resistência a sobrecargas) e dimensionamento de equipe.

 

Característica: Qualidade e não conformidade

NERVURADA VIGADA PLANA
Caso os materiais utilizados para a execução das nervuras (tijolos de 8 furos, blocos, isopor etc.) não sejam padronizados, teremos variações geométricas nas lajes nervuradas. Consequentemente, haverá dificuldade na execução das fôrmas, armação e locação das passagens de instalações elétricas e hidráulicas, além de potencializar o aparecimento de patologias. Os problemas de qualidade em uma estrutura vigada podem ser minimizados na elaboração do projeto. Por exemplo, os encontros de vigas e pilares devem ser estudados e compatibilizados, considerando-se a dificuldade de execução no canteiro. Larguras e alturas diferentes nas peças estruturais são potenciais geradores de não conformidades, já que sempre necessitam de adaptações nas fôrmas. Vigas muito estreitas, com armação densa e concreto de slump inadequado, propiciam o aparecimento de “bicheiras” e imperfeições de concretagem. A quase inexistência de vigas, fôrmas e cimbramento simples, e armação mais distribuída são fatores que minimizam a ocorrência de não conformidades neste tipo de estrutura.
Devemos tomar cuidados especiais na desfôrma e reescoramento da estrutura, para evitar o aparecimento de flechas nos vãos das lajes. As bordas externas das lajes, quando não estão enrijecidas por vigas de borda, são regiões com grande possibilidade de aparecimento de deformações.