Transcript
Produção e montagem de elementos estruturais em préfabricados de concreto no estado de Sergipe Production and mounting of pre-cast concrete structural elements in the state of Sergipe
J. S. M. Gonçalves1*; R. T. Alves1**; M.F.G. Silva2***; J. R. Góes3**** 1Graduando 2Mestre 3Doutor
em Engenharia Civil, Instituto Federal de Sergipe, 49055-260, Aracaju-Sergipe, Brasil
em Estruturas, Universidade Federal de Alagoas, 57072-970, Maceió-Alagoas, Brasil
em Ciência e Engenharia de Materiais, Universidade Federal de Sergipe, 49100-000, São CristovãoSergipe,Brasil *
[email protected] **
[email protected] ***
[email protected] ****
[email protected] Aracaju, Julho de 2016
RESUMO Com a evolução na indústria da construção civil, crescem as exigências do mercado quanto à qualidade, rapidez e custo dos processos construtivos. Como alternativa ao sistema convencional de concreto armado moldado in loco, a industrialização de estruturas pré-fabricadas ganha espaço devido à economia de materiais, velocidade na produção em grande escala, rígido controle de qualidade e facilidades de montagem e manuseio. Através de uma revisão bibliográfica, foi estudado o conceito de estruturas pré-fabricadas com ênfase nos elementos da superestrutura (pilares, vigas e lajes), além das etapas necessárias para a elaboração de um projeto em pré-fabricados e das principais particularidades dessa tipologia construtiva em relação ao sistema construtivo tradicional. Com o estudo de caso, observou-se que essa técnica construtiva no estado de Sergipe está voltada principalmente para a construção de galpões, edifícios comerciais e industriais de pequeno porte, e que a pouca diversidade de elementos produzidos e de tipos de ligações executáveis são fatores limitantes para aplicação dessa técnica construtiva em Sergipe. Palavras-chave :Concreto pré-fabricado; planejamento; superestrutura; industrialização. ABSTRACT The development in the construction industry makes increase the market demands for quality, speed and cost of the construction processes. As an alternative to the conventional system of reinforced concrete cast in place, the industrialization of precast structures is gaining ground due to material savings, large-scale production speed, strict quality control and ease mounting and handling. Through a literature review, was studied the concept of precast structures with emphasis on superstructure elements (columns, beams and slabs), and the required stepsto prepare a project using prefabricated and the main characteristics of this building typology compared to the traditional construction system. In the case study,has been observed that this construction technique in the state of Sergipe is mainly focused on the construction of sheds, small commercial and industrial buildings, and the lack of diversification of elements produced and types of executable links are limiting factors for application of this construction technique in Sergipe. Keywords: Precast concrete; planning; superstructure; industrialization.
1.
INTRODUÇÃO
A indústria da construção civil, apesar dos avanços apresentados na última década, quando comparada com outros ramos industriais tem sido considerada atrasada. A razão disso está no fato de ela apresentar, de uma maneira geral, baixa produtividade, grande desperdício de materiais, morosidade e baixo controle de qualidade (EL DEBS, 2000). Com o aquecimento do mercado e a forte concorrência, as empresas que atuam na construção civil buscam encontrar maneiras de se manter cada vez mais competitivas, de modo que a redução de custos de produção, tempos de execução, menor desperdício, otimização da mão de obra são quesitos que devem ser ponderados. O uso de metodologias que propiciem a industrialização da construção civil se torna uma alternativa interessante, como é o caso da aplicação de elementos pré-moldados (MILANI, 2012). Com a utilização de sistemas pré-fabricados, consegue-se atuar no sentido de construir mais rápido com grande eficiência e qualidade. Segundo a Fundação João Pinheiro, no ano de 2013, o déficit habitacional do Brasil correspondia a 5,846 milhões de domicílios, sendo assim a implementação dos sistemas pré-fabricados deve atuar no sentido de reduzir esse índice. Segundo Franco (2015), a utilização de sistemas pré-fabricados é uma alternativa bastante competitiva em edifícios mais adensados e de padrão médio. De acordo com Acker (2002), assim como já foi implementada na Europa, a evolução construtiva das atividades da engenharia civil será cada vez mais influenciada pelo processo de informação e comunicação global, pela industrialização e automatização. No entanto, há muito mais para ser implementado, principalmente quando se trata da eficiência dos processos construtivos atuais, desde o projeto até o acabamento da edificação. Para mudar a base produtiva na construção civil, do uso intensivo da força de trabalho para um modelo mais moderno como a pré-fabricação, envolveria em todo o processo construtivo a aplicação de uma filosofia industrial. Não se pode precisar a data em que começou a pré-moldagem, podendo-se afirmar que a mesma teve início concomitantemente a invenção do concreto armado (VASCONCELOS, 2002). Segundo Bruna (1976), acredita-se que a primeira aplicação de elementos pré-moldados em estruturas de edificações foi realizada na França, em 1891, utilizando-se vigas pré-moldados de concreto armado. Foi no período pós S egunda Guerra Mundial, principalmente na Europa devastada pela guerra, que começou, verdadeiramente, o desenvolvimento da pré-fabricação, sendo que a utilização intensiva do pré-fabricado em concreto deu-se em função da necessidade de se construir em grande escala (ORDONEZ, 1974). Nas décadas de 70 e 80 do século XX ocorreram acidentes em alguns edifícios construídos em grandes painéis pré-moldados. Esses acidentes provocaram, além de uma rejeição social a esse tipo de edificação, uma profunda revisão no conceito de utilização nos processos construtivos em grandes elementos pré-fabricados. (SALAS, 1988) Segundo Vasconselos (2002), a primeira notícia que se tem de uma obra de grande porte com utilização de elementos pré-moldados no Brasil refere-se à execução do hipódromo da Gávea, no Rio de Janeiro, no ano de 1926, com a aplicação de diversos elementos pré-moldados de concreto. Dentre eles, pode-se citar as estacas nas fundações e as cercas no perímetro da área reservada ao hipódromo. Em uma edificação, a estrutura é o conjunto de elementos que, quando combinados, são responsáveis por transmitir os esforços oriundos do peso próprio e das demais sobrecargas para a base, de modo a garantir estabilidade e resistência à construção. A estrutura pode ser dividida em dois subconjuntos. O primeiro deles, a infraestrutura, compreende todos os elementos responsáveis por receber os carregamentos da superestrutura e transmitir para o solo, ou seja, os elementos de fundação. O segundo, a superestrutura, corresponde aos elementos responsáveis por receber as cargas oriundas da sobrecarga de utilização e do peso próprio e transmiti-las para a infraestrutura. Os elementos que compõem a superestrutura nos sistemas construtivos convencionais em concreto armado são as lajes, vigas e pilares. Segundo Chust (2007), devido ao peso elevado de uma estrutura de concreto armado, é impossível produzi-la toda de uma só vez, sendo necessária a execução por partes, lançando o concreto em pequenas quantidades nas fôrmas (já com as armaduras dispostas) até obter-se as peças finais. Porém caso haja a necessidade de executar um grande número de elementos em pouco tempo seria mais lógico fabricar as peças de maneira simultânea, feitos em outro local e só então sendo transportados até a obra para a disposição final. Nessa situação, pode-se substituir as estruturas moldadas in loco pelas estruturas pré-moldadas. No caso de concreto moldado in loco, os diversos elementos são concretados no local onde irão trabalhar, devendo assim existir a presença de fôrmas e de um sistema de suporte estrutural (escoramento). No caso de estruturas pré-moldadas, elimina-se a necessidade de escoramentos, pois
2
os elementos serão apenas montados no local, onde os mesmos podem ser produzidos no próprio canteiro ou fabricados em industrias especializadas (pré-fabricados) (CHUST, 2007). No entanto, apesar de representar um desenvolvimento no sistema construtivo tradicional, com ganho de produtividade, reutilização de formas, maior controle de qualidade, dentre outros aspectos, o sistema de pré-fabricados ainda sofre certa resistência no ramo da construção civil. Fatores como logística de transporte e montagem das peças em grandes centros urbanos, padronização da arquitetura, custo unitário elevado e especificidades das ligações fazem com que o sistema em estudo ainda não seja tão difundido dentro do mercado da construção. O presente trabalho aborda o conceito de estruturas pré-fabricadas de concreto armado, desde os elementos do esqueleto da superestrutura (pilares, lajes e vigas) até a logística, vantagens e dificuldades enfrentadas pela implementação desse sistema, além de realizar uma abordagem ao mercado de pré-fabricados em Sergipe através de visitas à obras e empresas do ramo. Para a realização da pesquisa foi feita uma revisão bibliográfica com consultas nos mais completos manuais e livros na área de estruturas pré-fabricadas de concreto, monografias, artigos e dissertações com conteúdos atualizados sobre o assunto abordado. Para o estudo de caso, foram realizadas visitas às principais indústrias do ramo de estruturas de concreto pré-fabricado do estado de Sergipe, onde foi possível conhecer os métodos executivos e os processos de fabricação e montagem do sistema em estudo. Foram feitas ainda visitas a obras executadas por essas empresas com o intuito de verificar a aplicação prática da teoria abordada. 2.
AS ESTRUTURAS PRÉ-FABRICADAS
A pré-moldagem consiste basicamente na retirada dos processos construtivos, inerentes à sua produção, sendo produzido fora do local de sua utilização e posteriormente montado em seu local definitivo. Quando os elementos pré-moldados são produzidos em indústrias, seguindo rigorosos padrões de qualidade, utilizando-se de mão-de-obra qualificada e racionalizando os insumos inerentes a sua produção denomina-se de elemento pré-fabricado (CHUST, 2007). A NBR 9062:2006 define elemento pré-moldado como sendo o elemento moldado previamente e fora do local de sua utilização definitiva na estrutura. Ainda segundo a mesma norma, elemento préfabricado é o elemento pré-moldado executado industrialmente, em instalações permanentes de empresa destinada para este fim. Com a utilização de pré-fabricados de concreto armado, pode-se atuar no sentido de racionalizar o consumo dos materiais constituintes dos elementos, basicamente o concreto e armadura, consequentemente reduzindo o custo dos mesmos. Entretanto, é na parcela relativa às formas e ao cimbramento, normalmente de elevado custo do concreto moldado in loco, que se consegue uma redução de custo mais significativa (EL DEBS, 2002). A utilização de elementos pré-moldados na construção civil deve ser precedida de uma fase de planejamento bem elaborada, com ênfase em todas as etapas e insumos necessários para a sua realização, como mão-de-obra, movimentação de máquinas, transporte e montagem das peças, entre outras etapas intrínsecas a sua realização, deve ser observada também a compatibilização de projetos na fase de planejamento com uma maior ênfase, pois a utilização de elementos pré-moldados dificulta ou até inviabiliza a solução de problemas oriundos de um mau planejamento ou de uma execução falha. Muitas tipologias de edificações são adequadas para a construção em pré-fabricados de concreto armado. Tipologias com planos ortogonais apresentam características favoráveis a utilização de pré-fabricados, pois apresentam um grau de regularidade e de repetição em sua malha estrutural, nos vãos, no tamanho dos elementos, facilitando a modulação. De qualquer modo, durante a concepção de um projeto de uma edificação, é sempre interessante conseguir padronização e repetição de soluções e detalhes no sentido de se conseguir maior economia na execução da construção, seja ela em pré-fabricados ou não (ACKER, 2002). A industrialização tem como uma de suas características a repetição, linhas de produção mais organizadas com a repetição das atividades, produção em alta escala, bem como apresentada na prémoldagem, que simplifica a execução, reduz desperdícios, alto controle de qualidade durante a sua produção. É necessária uma mão-de-obra qualificada para não haver riscos de que a produção em larga escala possua erros (SIRTOLI, 2015). A padronização dos elementos pré-moldados é fundamental para o processo de industrialização, pois possibilita a produção de peças em grande escala, e traz consigo algumas características inerentes ao processo industrial, como controle técnico, controle dimensional, mão-deobra especializada, racionalização e otimização dos materiais necessários para a sua produção. A figura 2.1 apresenta exemplos de padrões de seções transversais dos elementos préfabricados.
3
Figura 2.1. Exemplos de Padrões de Seções Transversais
Fonte: ACKER (2002) A padronização constitui-se também em um fator econômico importante no processo de préfabricação, por causa da diluição do custo das formas pela quantidade de elementos produzidos, industrialização do processo de produção com alta produtividade, larga experiência em execução, dentre outros. Com a padronização consegue-se produzir uma série de elementos idênticos, resultando em uma grande redução de trabalho por unidade produzida. Entretanto, os elementos não padronizados também tem papel importante no custo de produção (ACKER, 2002). Durante a concepção de um projeto em que se utiliza elementos em concreto armado préfabricado, deve-se considerar algumas etapas intrínsecas e esse método construtivo como: execução, locação das alças de içamento, transporte, armazenamento e montagem dos elementos. 2.1.
ETAPAS DA EXECUÇÃO
A produção das estruturas de concreto pré-moldado engloba todas as atividades compreendidas entre a execução dos elementos pré-moldados e a realização das ligações definitivas. As etapas envolvidas na produção dependem do tipo de concreto pré-moldado empregado. No caso de pré-moldado de fábrica, a produção envolve as seguintes etapas: execução do elemento, transporte da fábrica à obra, montagem e realização das ligações. Em relação aos pré-moldados de canteiro, pode ser feita uma distinção entre dois casos. O primeiro corresponde à execução dos elementos literalmente ao pé da obra, para o qual a produção se resume praticamente na execução e montagem. O segundo é aquele em que a execução é feita em local apropriado, para o qual, comparado ao pré-moldado de fábrica, apenas não se inclui a etapa de transporte da fábrica à obra (EL DEBS, 2000). 2.1.1.
Preparação
Os principais elementos constituintes da superestrutura no sistema pré-fabricado em concreto armado, são as lajes, vigas e pilares. Para realizar a movimentação dessas peças do local de fabricação até a disposição final é necessário a produção de alças de içamento, e após realizada a montagem das peças é necessário fazer a ligação entre os elementos, de modo a garantir a rigidez da estrutura. a)
Pilares Os pilares são as peças mais complexas, tanto nas definições de projeto, na fabricação dos elementos, quanto na execução da montagem das peças. Por apresentarem diferenças de geometria, com consolos criando formatos muito recortados, podendo haver consolos nas quatro faces do elemento, fazem dessas peças as menos padronizadas do sistema pré-fabricado, o que torna o processo de fabricação quase artesanal (MELO, 2007). Os pilares podem ser adequados para passagem de tubulações do projeto de drenagem de águas pluviais, e o comprimento máximo de peças contínuas, segundo Melo (2007), é de 24 metros, e está condicionado basicamente por questões de transporte. Quando for necessário vencer maiores alturas pode ser feita a ligação entre pilares. Segundo ElDebs (2000), os pilares são fabricados geralmente em concreto armado, mas pode-se também utilizar o concreto protendido, pois, devido as excentricidades ou grande esbeltez, as peças podem estar sujeitas a momentos fletores mais elevados. Uma particularidade do sistema pré-fabricado em relação ao concreto armado moldado in loco é a utilização de consolos, elementos estruturais que se projetam de pilares ou paredes para servir de apoio para outros elementos da estrutura. Geralmente esses consolos são produzidos em concreto armado de seção retangular ou trapezoidal, ou com dentes metálicos (EL DEBS, 2000).
4
b)
Vigas Nas estruturas de esqueleto, as vigas normalmente possuem formato retangular, formato em “L” ou “T” invertido, com apoios simples e conectadas por meio de chumbadores no topo dos pilares ou sobre consolos de concreto, ou mesmo com ligações desenvolvidas especialmente para ficarem embutidas. Já as vigas de cobertura podem ter superfície inclinada ou perfil reto. A inclinação da cobertura para drenagem da água de chuva é conseguida alternando-se a altura das linhas de sustentação da viga (ACKER, 2002). c)
Lajes Segundo Acker (2002), os elementos pré-moldados para lajes são alguns dos produtos prémoldados mais antigos. O mercado oferece uma grande variedade de sistemas para piso e cobertura pré-moldados, dos quais pode-se distinguir cinco tipos principais: sistemas de painéis alveolares protendidos; sistemas de painéis com nervuras do tipo “Pi” (seções “T” ou duplo “T”); sistemas de painéis maciços de concreto e sistemas de laje com vigotas pré-moldadas. d)
Alças de Levantamento Durante o planejamento e execução de um projeto em pré-fabricados, os detalhes de alçamento e transporte são menosprezados e muitas vezes deixados de lado, não sendo dada a devida importância ao assunto, embora a definição dos detalhes determinará o comportamento dos elementos nas situações transitórias (transporte e montagem), sendo de fundamental importância para se evitar patologias futuras (MELO, 2007). Segundo a NBR 9062:2006, as alças e pinos de levantamento são considerados como ligações temporárias com o equipamento de manuseio e montagem das peças. Na sua parte externa funcionam predominantemente a tração e na parte imersa no concreto, ao cisalhamento por aderência. Após a peça ser disposta em seu local definitivo, as alças de içamento devem ser cortadas e devidamente tratadas de maneira a evitar corrosão. A NBR 9062:2006 permite a utilização de cordoalhas como dispositivo de içamento, desde que não engraxadas, e veda a utilização de aços do tipo CA50 e CA60 para a confecção das alças de levantamento de modo a garantir a ductilidade da estrutura. 2.1.2.
Transporte
A etapa de transporte dos elementos é um dos pontos abordados em um projeto com peças de concreto armado pré-fabricado que o diferencia de um projeto em concreto armado moldado in loco. Segundo a NBR 9062:2006, os elementos pré-moldados devem ser suspensos e movimentados por intermédio de máquinas, equipamentos e acessórios apropriados em pontos de suspensão localizados nas peças de concreto perfeitamente definidos em projeto, evitando-se choques e movimentos abruptos. Devido a movimentação das peças durante várias etapas (transporte interno, transporte externo e montagem dos elementos), na falta de uma análise dinâmica, a NBR 9062:2006 no seu item 5.3.2.1 permite estimar uma carga estática equivalente, através da majoração da carga estática por um coeficiente de amplificação dinâmica (βa). O coeficiente de amplificação dinâmica é definido no item 5.3.2.2 da mesma norma. Pode-se dividir o transporte dos elementos pré-fabricados em transporte interno e transporte externo. No transporte interno, para realizar o manuseio dos elementos dentro da fábrica podem ser utilizados pórticos rolantes, carinhos de rolamento, pontes rolantes, monotrilhos e outros equipamentos do gênero (Fig. 2.2).
5
Figura 2.2 - Transporte interno
Fonte: El Debs (2000) O transporte externo está relacionado ao manuseio dos elementos da fábrica até o seu local de montagem. No Brasil, praticamente, só se utiliza o transporte rodoviário, que pode ser feito por caminhões, carretas e carretas especiais (Fig. 2.3). Essa última utilizada para o transporte de elementos muito longos (EL DEBS, 2000). Figura 2.3. Transporte Horizontal Externo
Fonte: El Debs (2000) Durante a fase de transporte deve-se locar os apoios no mesmo eixo das alças de levantamento, de modo que as solicitações durante essa etapa seja as mesmas da etapa de transporte interno. Melo (2007) recomenda locar, para elementos lineares, as alças de levantamento a 1/5 do comprimento do elemento a partir de cada extremidade (Fig. 2.4).
6
Figura 2.4. Locação dos apoios
Fonte: Melo (2007) A fase de transporte externo engloba a movimentação das peças do seu local de fabricação até o canteiro de obras, além das etapas de descarga e armazenamento das peças. A descarga dos elementos no canteiro de obras está condicionada basicamente às condições de acesso ao local de armazenamento e à capacidade de carga do equipamento. O armazenamento das peças ocorre na própria fábrica e eventualmente no canteiro de obras. Devido a questões produtivas, deve ser feito o armazenamento na fábrica para que o concreto atinja a maturação necessária, preferencialmente, a sua resistência de projeto (EL DEBS, 2000). Já o armazenamento dos elementos no canteiro de obras ocorre devido a questões logísticas, essencialmente devido a relação entre a capacidade de armazenamento do canteiro e o cronograma de montagem das peças. De acordo com as dimensões dos elementos, Melo (2007) recomenda (Fig. 2.5): para elementos de até 13 metros não colocar apoio adicional (a); para elementos de 13,1 a 15 metros colocar apoio adicional no meio do vão (b); para elementos acima de 15,1 metros colocar apoio adicional no meio do vão e nas duas extremidades da peça (c). Figura 2.5. Locação dos apoios
Fonte: Melo (2007)
7
2.2.
LIGAÇOES DOS ELEMENTOS ESTRUTURAIS
Dentro das estruturas pré-moldadas em concreto armado, as ligações têm papel fundamental na concepção e na modelagem estrutural a ser utilizada, sendo a utilização de ligações um dos fatores que diferencia o concreto pré-fabricado do moldado in loco. Segundo Melo (2007), as ligações são diretamente proporcionais, no que se refere à complexidade, ao custo e à eficiência estrutural. Quanto mais eficiente é a ligação, mais ela se aproximará de uma estrutura monolítica. Entretanto, seu custo e possíveis cuidados na execução também são maiores. Por conseguinte, é muito importante a definição correta do tipo de ligação a ser usada para a determinação do custo do empreendimento e para sua modelagem estrutural. A NBR 9062:2006 diz que na análise da estabilidade da estrutura deve-se levar em consideração a influência desfavorável do comportamento efetivo das ligações. Dependendo do fator de restrição à rotação da ligação, o comportamento da ligação no apoio pode ser considerado como articulado, semirrígido ou rígido. O impedimento do deslocamento relativo entre vigas e pilares, é diretamente proporcional a rigidez da ligação e ao comprimento efetivo da viga, e inversamente proporcional a rigidez do pilar. A NBR 9062:2006, quantifica esse impedimento relativo entre os elementos através do parâmetro (αR) que representa de forma adimensional a restrição à rotação da ligação, e depende de fatores como a rigidez da estrutura e suas dimensões. 2.2.1.
Ligação Pilar-Pilar
Esse tipo de ligação é empregado usualmente em construções de grande altura, geralmente quando é necessária a utilização de pilares com altura maior que 24 metros, apesar de existirem sistemas construtivos em que os pilares são emendados a cada pavimento, a preferência por se executar pilares contínuos quando possível é justificada pelas dificuldades para o posicionamento e o prumo dos elementos (EL DEBS, 2000). Ainda segundo El Debs (2000), as ligações pilar-pilar podem ser executadas das seguintes maneiras (Fig. 2.6): com emenda das barras da armadura do pilar (a); com chapa ou conectores metálicos e solda (b); com tubos metálicos (c); com cabos de protensão (d). Figura 2.6. Ligações Pilar-Pilar
Fonte: El Debs (2000) 2.2.2.
Ligação Viga-Pilar
As ligações entre viga e pilar nas estruturas pré-fabricadas são as mais difundidas e consideradas na literatura técnica. É de importância fundamental para o modelo matemático, visto que
8
sua caracterização determina o comportamento da estrutura, ora mais isostático, ora mais hiperestático. (MELO, 2007). É importante ressaltar que o comportamento da ligação no apoio será caracterizado pelo fator de restrição a rotação, ou seja, serão classificados conforme sua resposta as solicitações e não ao modo como é executada. Alguns tipos de ligação viga-pilar, segundo El Debs (2000), podem ser executadas da seguinte maneira (Fig. 2.7): viga com furo para grauteamento e almofada de elastômero (a); viga com furo de espera para pino e almofada de elastômero (b); viga com furo de espera para pino grauteado com furos passantes no pilar, para a passagem da armadura negativa da viga e almofada de elastômero (c); ligação de viga e pilar através de chapas soldadas (d); ligação viga e pilar com consolidação in loco sem apoio provisório (e); ligação viga e pilar com consolidação in loco com apoio provisório (f). Figura 3.7. Ligações Viga-Pilar
Fonte: El Debs (2000) 2.2.3.
Ligação Vigas – Lajes
De acordo com El Debs (2000), nas ligações dos elementos de lajes alveolares com vigas de apoio, a transmissão do cisalhamento é feita com barras de aço colocadas nas juntas entre os elementos de laje ou nos alvéolos da laje. Na transferência do cisalhamento para elementos maciços ou painéis duplo “T”, recorre-se normalmente a conectores metálicos ou a capa de concreto moldado no local.
9
A associação de concreto pré-moldado com concreto moldado no local também tem sido bastante empregada em pavimentos de edificações e em tabuleiros de pontes. Cabe destacar que existem sistemas construtivos em que essa ideia é levada ao extremo, nos quais todos os componentes da estrutura são de seção parcial, mediante a utilização de pré-laje, pré-viga e pré-pilar (EL DEBS, 2000). 2.3.
MONTAGEM
Segundo El Debs (2000), os trabalhos de Montagem devem ser objeto de um planejamento, na qual devem ser definidos os equipamentos a serem utilizados, a sequência de montagem das peças, verificando-se as condições de acesso do equipamento. Em construções com acesso limitado por construções vizinhas, deve-se haver um planejamento mais bem elaborado. A escolha do equipamento para realizar a montagem deve estar ligada a capacidade de carga do equipamento, ao seu alcance, a sua mobilidade e ao seu custo (Quadro 2.1). Quadro2.1 – Características dos Equipamentos de Montagem Características favoráveis Autogrua sobre pneus
Características desfavoráveis
Grande mobilidade Grande capacidade de carga
Grande mobilidade Grande capacidade de carga
Falta de estabilidade Efeito prejudicial pavimento
É necessário desmontar
Movimentação limitada É necessário montar desmontar Lentidão de movimentos
Autogruas sobre esteiras
Mesmas do caso anterior
Grua de torre
Facilidade para repetição de movimentos
Grua de pórtico
Grande capacidade de carga Precisão de montagem
Derricks
Grande capacidade de carga
Limitação de movimentos Transporte custoso
Guindaste acoplado a caminhão
Grande mobilidade Baixo custo
Limitação de peso Alcance limitado
montar
ao e
e
Fonte: EL DEBS (2000) 2.4.
VIABILIDADE
Na construção civil, assim como em grande parte de outras atividades industriais, pode-se caracterizar três estágios de desenvolvimento: manufatura, mecanização e industrialização. As características de cada uma delas estão listadas no Quadro 2.2.
10
Quadro 2.2. Estágios de desenvolvimento da construção civil Manufatura
Mecanização
Industrialização
Planejamento
Improvisação
Projeto
Planificação
Unidade produtiva
Individual
Empresa
Fábrica
Produção
Unitária
Unitária com máquinas
Massiva
Recursos/investimentos
Ferramentas manuais
Investimento em equipamentos
Investimento em máquinas
Fonte: EL DEBS (2000) A industrialização apresenta viabilidade econômica quando o custo dos elementos, constituídos pela soma dos custos fixos e variáveis, resulta menor que o custo correspondente à produção com manufatura. Isso ocorre a partir de um número mínimo de elementos capaz de viabilizar a sua produção industrial, conforme ilustrado no gráfico 2.1. Gráfico2.1. Composição de custos na produção industrial e na produção manufaturada
Fonte: El Debs (2000) Apesar dos avanços, o concreto pré-moldado tem sido mal explorado no Brasil. As principais razões da sua subutilização são o sistema tributário que penaliza o emprego de elementos prémoldados de fabricas, a instabilidade econômica que dificulta o planejamento e os investimentos a longo prazo e o conservadorismo dos agentes envolvidos com a construção civil (EL DEBS, 2000). 3.
ESTUDO DE CASO
Dando início ao estudo de caso, foram realizadas visitas a duas empresas sergipanas do setor de estruturas pré-fabricadas de concreto que, neste trabalho, serão identificadas como Empresa 01 e Empresa 02. Ambas possuem fábricas na cidade de Nossa Senhora do Socorro – SE, e as visitas foram acompanhadas pelos responsáveis técnicos de cada uma delas. A primeira empresa atua na produção
11
e montagem de elementos estruturais pré-fabricados de concreto armado, realizando obras residenciais, comerciais e industriais. A segunda empresa tem como foco a produção de estruturas prémoldadas para coberturas, sendo em sua maioria galpões comerciais e industriais, além de demais artefatos como postes, cruzetas e pisos. Foram acompanhadas também algumas obras que estão sendo executadas pelas empresas citadas anteriormente. Durante as visitas, pôde-se observar os processos executivos de fabricação, transporte, armazenamento e montagem das estruturas pré-fabricadas de concreto. A primeira obra a ser vista foi a de uma galeria situada em Aracaju. A superestrutura foi fabricada e montada por uma das empresas, na qual é composta por pilares, vigas e lajes do tipo duplo “T” (lajes “Pi”). A edificação de quatro pavimentos tem altura total de 17 metros, onde cada pavimento tem um pé direito de 4,15 metros (Fig. 3.1 e Fig. 3.2). Figura 3.1. Vista Frontal
Fonte: Os Autores (2016) 3.1
Figura 3.2. Vista Lateral
Fonte: Os Autores (2016)
PILARES
Os pilares são contínuos e possuem seção transversal retangular de 35x60cm, com um comprimento total de 17,00 metros. Devido às vigas de travamento lateral, o comprimento de flambagem utilizado para cálculo é de 4,15 metros. 3.2
VIGAS
As vigas são biapoiadas de dois tipos. Conforme a planta de fôrma (Fig. 3.3), as vigas primárias possuem seção transversal de 35x60cm, vencendo um vão de 7,50 metros, sendo essas as que recebem todo o carregamento das lajes. Já as vigas secundárias têm menores dimensões, porém não são menos importantes. Com seção transversal de 15x35cm e comprimento de 5,50 metros, essas vigas recebem as cargas das alvenarias de vedação e são responsáveis por travar a estrutura, garantindo rigidez e estabilidade à mesma, reduzindo em sua direção o comprimento de flambagem dos pilares.
12
Figura 3.3. Planta de Forma do Pavimento Tipo
Fonte: Os Autores (2016) 3.3
LAJES
As lajes são do tipo “Pi” (ou duplo “T”), cujas dimensões são de 25 centímetros de altura das nervuras, 5 centímetros de altura da alma e 50 centímetros de largura entre nervuras. Conforme a NBR 6120:1980, a sobrecarga de utilização em galerias comerciais é de 3 KN/m². Dentre as indústrias visitadas, apenas uma realiza a fabricação de lajes pré-moldadas, sendo exclusivamente do tipo Pi (Fig. 3.4 e Fig. 3.5). Figura 3.4. Lajes Pi
Fonte: Os Autores (2016) 3.4
Figura 3.5. Lajes Pi
Fonte: Os Autores (2016)
LIGAÇÕES
As ligações entre pilares e vigas são feitas através de chumbadores metálicos nos consoles com posterior preenchimento de graute, apenas para garantir que a peça não sofra um tombamento lateral (Fig. 3.6 e Fig. 3.7). As ligações laje-laje são feitas com a utilização de chapas de ferro soldadas sobre os elementos. As lajes do tipo Pi dispensam a execução de capa de concreto, sendo necessária somente a aplicação de uma camada fina de contra piso (no máximo de 2 centímetros conforme orientação do fabricante) apenas para posterior assentamento do revestimento cerâmico.
13
Figura 3.6. Ligação Entre Pilares e Vigas
‘ Fonte: Os Autores (2016) 3.5
Figura 3.7. Chumbador de Ligação
Fonte: Os Autores (2016)
ESTABILIDADE DA ESTRUTURA
Devido às ligações entre vigas e pilares serem executadas na tipologia apresentada anteriormente, não havendo um estudo do comportamento das ligações mediante as solicitações de projeto, é prudente considerar-se um fator de restrição a rotação menor que 0,15, caracterizando assim um modelo estrutural em pórticos com vigas rotuladas nos pilares, de modo que a estabilidade da estrutura deverá ser garantida apenas pela ação dos pilares. A estabilidade da estrutura na direção das vigas primárias deverá ser garantida pela ação dos pilares que formam o pórtico da figura 3.8. Já a estabilidade na direção das vigas secundárias deverá ser garantida pelos pilares que formam o pórtico da figura 3.9. Sendo que na direção da viga primaria atuam dois pórticos e na direção da viga secundaria atuam seis pórticos. Figura 4.8. Pórtico
Fonte: Os Autores (2016) 3.6
Figura 5.9. Pórtico
Fonte: Os Autores (2016)
TRANSPORTE E ARMAZENAMENTO
Existem duas formas diferentes de transporte externo dos elementos, o transporte vertical e o horizontal. O transporte vertical é feito com a utilização de caminhão tipo “munck”, necessário para a retirada das peças do local de fabricação até as carretas, bem como das carretas até o canteiro e do canteiro até a disposição final de montagem na construção. A figura 3.10 exemplifica a utilização de
14
caminhão “munck” no transporte vertical de vigas de cobertura. Uma das empresas visitadas produz e transporta pilares de até 20 metros de comprimento. Os limites da maior dimensão por muitas vezes são definidos pela capacidade de carga e do alcance das lanças dos caminhões. O transporte horizontal pode ser feito com caminhões, carretas e carretas especiais, a depender das dimensões das peças, sendo que as carretas especiais podem transportar elementos de até 30m de comprimento (Fig 3.11). Figura 3.10. Transporte Vertical de Vigas
Fonte: J&A Pré Moldados (2016)
Figura 3.11. Transporte Horizontal de Pilares
Fonte: Engemolde (2016)
O armazenamento no canteiro de obras se faz necessário quando não é possível montar os elementos assim que os mesmos chegam à construção. Na obra visitada as peças eram armazenadas com facilidade, pois o espaço ainda não estava preenchido com os demais materiais de construção civil, estocando somente os elementos da etapa de estruturas (Fig 3.12). Os grandes vãos da própria edificação facilitam o processo de armazenamento no canteiro. Já o armazenamento na fábrica se faz necessário devido a questões de logística e produtivas, para que o concreto atinja a maturação necessária e consequentemente sua resistência de projeto (Fig. 3.13). Figura 3.12. Armazenamento no Canteiro
Fonte: Os Autores (2016) 4.
Figura 3.13. Armazenamento na Fábrica
Fonte: J&A Pré-Moldados (2016)
CONCLUSÕES
Com a busca da construção civil pelo desenvolvimento dos seus métodos construtivos, a utilização de elementos pré-fabricados surge como alternativa aos modelos tradicionais. Os benefícios intrínsecos à industrialização, como maior controle de qualidade, produtividade, dentre outros aspectos, caracterizam o sistema de concreto pré-fabricado como forma de reduzir o custo global da construção. No entanto, sua utilização ainda sofre certa resistência dentro do mercado e, para que sua utilização traga os benefícios econômicos desejados, deve-se fazer uma análise quantitativa dos elementos a serem produzidos, levando em consideração o custo unitário de produção das peças, transporte e montagem. Priorizou-se na pesquisa os elementos componentes da superestrutura, como lajes, vigas e pilares, sendo possível observar a importância do comportamento das ligações dos elementos nas suas
15
disposições finais para determinação o modelo estrutural a ser utilizado. O tipo de ligação influenciará diretamente no planejamento de montagem dos elementos e no custo global da construção. No estudo de caso foi possível verificar a situação do mercado de pré-fabricados no estado de Sergipe, além do seu desenvolvimento tecnológico. Foram realizadas visitas às principais empresas desse setor no estado, onde foi possível concluir que o mercado sergipano para estruturas em préfabricados está voltado principalmente para a construção de galpões e edifícios comerciais de pequeno porte, e o seu desenvolvimento tecnológico é limitado por empresas que produzem esses tipos de elementos de modo artesanal e sem controle de qualidade, reduzindo assim o preço do produto final. É realizado apenas um tipo de ligação entre vigas e pilares, com chumbador, bainha de espera e grauteamento, o que caracteriza um modelo estrutural de pórticos engastados na base com vigas rotuladas nos pilares, limitando as dimensões da estrutura que podem utilizar dessa tipologia construtiva em função da estabilidade da estrutura. O desenvolvimento dessa tipologia construtiva em Sergipe é inibido pela esporadicidade de construções de maior porte que se utilizam do sistema de pré-fabricados, além da pouca diversidade de elementos produzidos.
REFERÊNCIAS ACKER, A.V. Manual de sistemas de pré-fabricados de concreto. FIP, 2002. Tradução Marcelo Ferreira, ABCIC 2003. 129 p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR-6118: Projeto de Estruturas de Concreto - Procedimento. Rio de Janeiro. ABNT, 2014. 221 p. ______.NBR-6120: Cargas para o cálculo de estruturas de edificações. Rio de Janeiro. ABNT, 1980. 5 p. ______.NBR-9062: Projeto e Execução de Estruturas de Concreto Pré-Moldado. Rio de Janeiro. ABNT, 2006. 42 p. BRUNA, P.Arquitetura, Industrialização e Desenvolvimento. São Paulo: EDUSP/Perspectiva, 1976. 308 p. CHUST, R.C; FIGUEIREDO, J.R. Cálculo e detalhamento de estruturas usuais de concreto armado: segundo a NBR 6118:2003. 3. ed. São Carlos: EdUFSCar, 2007. 368 p. EL DEBS, M. K. Concreto Pré-moldado: Fundamentos e Aplicações. São Carlos: EESCUSP, 2000. 456 p. ENGEMOLDE 26.07.2016.
Pré-Moldados.
Disponível
em:
.
Acesso
em:
FRANCO, C. Novas alternativas para construção habitacional. [3 de setembro, 2012]. São Paulo: Revista Grandes Construções. Disponível em: . Acesso em: 22.07.2016. FUNDAÇÃO JOÃO PINHEIRO. Centro de Estatística e Informações. Déficit Habitacional no Brasil 2013. Belo Horizonte, 2015. Disponível em . Acesso em: 07.07.2016. MELO, C.E.E. Manual Munte de projetos em pré-fabricados de concreto. 2. ed. São Paulo: PINI, 2007. 534 p. MILANI, C. J. Processo produtivo de elementos pré-moldados de concreto armado: detecção de manifestações patológicas. São Paulo: IAU-USP, 2012. 9 p.
16
ORDONÉZ, J. A. F. Pre-fabricacion: teoría y prática. V.1. Barcelona: Editores Técnicos Associados, 1974. 510 p. PRÉ-MOLDADOS J&A. Disponível em: . Acesso em 26.07.2016. SALAS, S. J. Construção Industrializada: pré-fabricação. São Paulo: Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT), 1988. SIRTOLI, A. S. C. Industrialização da construção civil, sistemas pré-fabricados de concreto e suas aplicações. Santa Maria: UFSM, 2015. VASCONCELOS, A. C. O Concreto no Brasil: pré-fabricação, monumentos, fundações. v.3. São Paulo: Studio Nobel, 2002. 350 p.
17
