1. O que é e para que serve o Projeto de Estabilidade
1.1 O que é o Projeto de Estabilidade?
O Projeto de Estabilidade ou Projeto de Estruturas, de forma resumida, pode ser considerado como o manual de instruções para a construção e manutenção de uma estrutura. Seja a estrutura uma ponte, uma barragem, um edifício ou outra.
O Projeto de Estabilidade, no âmbito da construção de edifícios como moradias, é complementar ao Projeto de Arquitetura e é o mais importante dos projetos das Especialidades da Engenharia.
1.2 Para que serve o Projeto de Estabilidade?
A extrema relevância do Projeto de Estruturas, advém de ter como objetivos os seguintes:
- Garantir que o edifício não colapse;
- Garantir a segurança de pessoas e bens;
- Prevenção de patologias, como fissuras não controladas, infiltrações e humidades, assentamentos diferenciais, corrosão de armaduras, …;
- Durabilidade da Estrutura, do projeto edificado ou da moradia construída;
Tendo estes objetivos em mente, na realização do projeto de Estabilidade, são efetuadas diversas verificações. Tentando não usar uma linguagem excessivamente técnica, posso enumerar o seguinte:
A verificação aos Estados Limites Últimos, inclui a análise de acções extremas que podem levar ao colapso ou rutura da Estrutura.
Um exemplo de uma acção extrema será a ocorrência de um Sismo. Esta acção e no contexto da actual legislação, os Eurocódigos Estruturais, tem um impacto significativo no dimensionamento do edifício.
No Projeto de Estabilidade ou Projeto de Estruturas, é também efetuada a verificação aos Estados Limites de Utilização (ou Estados Limites de Serviço), o que inclui a verificação da deformação e da fendilhação.
Neste contexto, de verificação aos Estados Limites de Utilização, pretende-se garantir que em serviço ou em utilização corrente e continuada, a estrutura comporta-se adequadamente e da forma que foi idealizada. Continuada, ou seja, ao longo do tempo de vida útil.
Se falamos de durabilidade, falamos também da seleção dos materiais, da classe de exposição ambiental, dos recobrimentos das armaduras e de outros parâmetros e considerações do projeto de Estabilidade.
- Permitir a concretização do modelo Arquitetónico idealizado pelo Arquiteto e pelo Dono da Obra;
O projeto de Estruturas e o projeto de Arquitetura estão interconectados de forma fundamental.
E a colaboração estreita entre o Arquiteto e o Engenheiro Civil que vai realizar o Projeto de Estabilidade, é crucial em qualquer obra e projeto.
- Eficiência, economia e sustentabilidade no uso de materiais e soluções;
Redução de custos, otimização de materiais, eficiência financeira do projeto, sustentabilidade e otimização de recursos, controlo e redução de desperdícios, mitigação de impactos ambientas,…
Estes aspetos, hoje em dia e cada vez mais, são da maior importância.
- Valorização e manutenção do Ativo Imobiliário;
O Projeto de Estabilidade é crucial no resultado do Investimento assumido.
Uma Estrutura bem projetada contribui fortemente para a valorização do ativo imobiliário, beneficiando proprietários e investidores.
Um Projeto de Estruturas inadequado pode resultar em custos adicionais significativos. Problemas como deformações excessivas ou fissuras não controladas, podem exigir intervenções corretivas dispendiosas.
2. Quais as etapas do Projeto de Estabilidade?
Neste ponto 2, de forma muito simplificada, pretendo resumir as etapas da execução de um Projeto de Estabilidade, na minha prática.
Neste ponto 2, tal como na generalidade do texto, há também a preocupação de usar uma linguagem relativamente acessível.
Isto é intencional para que os diversos intervenientes num projeto de um edifício, como uma moradia – especialmente os Arquitetos e os Empreiteiros ou Construtores – possam acompanhar mais facilmente a redação, que resultou algo extensa.
Tendo ainda em conta o texto um pouco longo, o mesmo está dividido em diversos capítulos (ou subcapítulos) e inclui um índice no topo da página.
Índice que facilita a navegação em toda a página e neste ponto 2 em particular, permitindo saltar de um ponto (ou subponto) para o outro, se assim for conveniente ou desejado.
No que respeita às etapas de um Projeto de Estabilidade, na minha prática, posso enumerar as seguintes:
2.1 Análise e interpretação do Projeto de Arquitetura
Uma das fases anteriores à Concepção Estrutural, é a análise e interpretação do Projeto de Arquitetura.
É através da leitura do Projeto de Arquitetura, que vamos decidir se se arranca com uma Estrutura mais corrente ou se vamos usar materiais mais exigentes, como por exemplo uma classe de betão superior.
Mencionamos “leitura do Projeto de Arquitetura”.
Mas o ideal será em primeiro lugar haver um diálogo com o Arquiteto que concebeu a Forma – e como tal também a Estrutura – e o Arquiteto ter uma ideia bem definida da Estrutura a ser concebida. Atenção, falo de Concepção Estrutural e não de Dimensionamento Estrutural.
Com Arquiteturas mais “modernas” ou arrojadas – nomeadamente com vãos e balanços ou consolas mais desafiantes ou pouca uniformidade no modelo Arquitetónico – e com as atuais exigências regulamentares, o Cliente ou o Dono da Obra, não pode ficar surpreso, por exemplo, com o uso de uma solução com materiais menos correntes no Projeto de Estabilidade.
Se a Arquitetura das casas, não é como era há décadas atrás e é mais desafiante a nível Estrutural, e se a Regulamentação de Estruturas, só por si é mais exigente, estranho será se os materiais e as soluções estruturais, forem as de há décadas atrás.
2.2 Avaliação das preocupações elementares a nível da Arquitetura
2.2.1 A Concepção da Forma e da Estrutura
“Arquitetura é coisa para ser pensada, desde o início, Estruturalmente.“
Lúcio Costa
“Na boa Arquitetura, quando a Estrutura está pronta, a Arquitetura já está presente.“
Oscar Niemeyer
Ou seja, na definição do modelo Arquitetónico e da sua Forma, a ideia da Estrutura nasceu junto?
Se a Concepção Estrutural, não nasceu junto com a ideia da Forma, das Plantas e do modelo Arquitetónico, o trabalho de Dimensionamento da Estrutura será dificultado. E a ideia do modelo Arquitetónico e Estrutural integrado, harmonioso, funcional e económico, será mais difícil de encontrar ou obter.
“Toda a Forma tem uma Estrutura e toda a Estrutura tem uma Forma. A Estrutura e a Forma são um só objeto, e assim sendo, conceber uma implica conceber a outra e vice-versa.”
Yopanan Rebello
2.2.2 A espessura da Parede Exterior
Uma sugestão elementar que se pode fazer, no que respeita ao desenho da Arquitetura, hoje em dia – com as exigências quer a nível da Projeto de Estabilidade, quer a nível do Projeto Térmico – é ter como base de trabalho por parte do projeto de Arquitetura, uma parede exterior a partir de 35 centímetros de espessura, aproximadamente.
Com uma parede de 35 centímetros de espessura, tenho à partida uma Estrutura de 25 centímetros, ficando com os restantes 10 centímetros livres para a solução da Térmica. Isolamentos e revestimentos.
É o mínimo de qualidade exigível, com as exigências atuais da Estrutura e da Térmica, para uma moradia corrente com uma Estrutura de Betão Armado.
2.2.3 A espessura da Laje da Arquitetura
A propósito das espessuras das soluções da Arquitetura, posso brevemente mencionar a espessura das lajes do Projeto de Arquitetura.
A espessura das lajes, definida na Arquitetura, terá de considerar a espessura da laje estrutural (por exemplo, 20 centímetros para uma laje maciça) e as restantes espessuras, como camada de enchimento e revestimentos.
No total, contando com a laje estrutural e as restantes camadas, a laje nunca deverá ser considerada com uma espessura inferior a 35 cm, aproximadamente.
Há outras varáveis que podem alterar esta espessura, como a utilização de um tecto falso.
2.2.4 Vão a vencer e o Sistema Estrutural de Lajes idealizado na Arquitetura
O vão a vencer é determinante para o tipo de Sistema Estrutural de Lajes a utilizar. E tem um impacto significativo, a diferentes níveis, em toda a obra.
O vão a vencer, vai fazer variar o tipo de laje estrutural e a espessura da Laje Estrutural, no nosso Projeto de Estabilidade.
Tendo isto em consideração, a Arquitetura deverá prever qual o tipo de laje estrutural a utilizar e fazer uma estimativa da sua espessura, de modo a definir corretamente ou o mais aproximadamente possível a espessura total da laje. Espessura total, ou seja, a espessura da Laje Estrutural mais restantes camadas.
Esta informação é de grande importância, tal como a espessura total final da parede exterior.
Por exemplo e em concreto, esta informação vai impactar diretamente parâmetros do Projeto de Arquitetura, como o pé direito e a cércea.
A Arquitetura pode prever a espessura da Laje Estrutural, através da consulta de uma tabela de pré-dimensionamento de lajes – como a apresentada em baixo – ou contactando o Engenheiro Civil que vai dimensionar a Estrutura.
Nunca é demais referir, que é muito importante o entendimento e a facilidade de comunicação entre o Arquiteto e o Engenheiro, em todas as fases do Projeto.
Há que lembrar que as lajes maciças devem ser usadas em vãos até aproximadamente 6 metros.
Para vãos superiores, as lajes maciças são uma solução pouco eficiente, quer a nível económico, quer a nível das cargas derivadas do seu peso próprio.
Quanto maior o vão, maior a espessura da laje. E o peso próprio de uma laje maciça é significativo.
Para vãos a partir de 6 metros, aproximadamente, é conveniente considerar outras soluções para as lajes, nomeadamente as lajes fungiformes nervuradas / aligeiradas.
Ao selecionar, como possível solução para o modelo Arquitetónico e Estrutural, uma solução de laje fungiforme nervurada / aligeirada, é conveniente saber a disponibilidade de mão de obra para a execução.
Na tabela em baixo e para lajes fungiformes, na coluna da esquerda temos o tipo de laje. Maciças e Nervuradas / Aligeiradas de diferentes tipos.
A amarelo temos o valor de pré-dimensionamento da espessura da laje (h em metros) em função do vão a vencer (L em metros) e do tipo de laje.
Fonte da Imagem: João Vinagre – Aulas de Betão Estrutural – Lajes Fungiformes
2.2.5 Zonas técnicas definidas no Projeto de Arquitetura
Uma preocupação constante no desenvolvimento dos diferentes projetos, deve ser a integridade da nossa Estrutura, nomeadamente dos pórticos, vigas e pilares. Esta preocupação deve existir em todas as fases.
Logo na Arquitetura, que deve prever zonas técnicas e coretes ou vazios, idealmente estrategicamente localizadas de modo a interferir ao mínimo com o funcionamento da Estrutura.
Preocupação que deve existir, obviamente, na execução do projeto de Estabilidade propriamente dito. E posteriormente, após libertar a Estrutura para as restantes especialidades das Engenharias e na coordenação com as mesmas. Por exemplo com as Redes de Águas e Esgotos.
O trabalho num modelo integrado BIM, é naturalmente o melhor para identificar conflitos entre as diferentes especialidades. Seja entre o Projeto de Arquitetura e o Projeto de Estabilidade, seja entre a Arquitetura ou a Estrutura e as outras especialidades de Engenharia, como as redes de Águas e Esgotos.
Enfim, podia enumerar outras preocupações, mas estas já servem para lembrar do trabalho de valor, quer do Arquiteto, quer do Engenheiro Civil que vai tratar da Estrutura.
2.3 Análise das Acções Actuantes
A Conceção Estrutural e o Dimensionamento da Estrutura, têm em conta diversa informação, como por exemplo as Acções Actuantes.
A nossa Estrutura está, ou pode estar, sujeita a diferentes tipos de acções. Designadamente:
- As cargas permanentes;
- As sobrecargas ou acções variáveis;
- O Sismo;
- O Vento;
- A Neve;
- A Temperatura ou as oscilações de Temperatura;
- Entre outras.
A localização da nossa obra, desempenha um papel importante no contexto das Acções Actuantes.
Sim, a localização, pois dependendo da localização, acções como o Sismo podem ser de maior ou menor importância. E impactar significativamente a modelação e outros aspectos do Projeto de Estabilidade.
Por exemplo, na Grande Lisboa, a acção sísmica vai ter um impacto significativo na modelação, dimensionamento e pormenorização da nossa obra, do nosso edifício ou moradia.
Há ainda outras acções que dependem da localização, como a neve ou o vento.
2.4 Concepção Estrutural
Tal como o projeto de Arquitetura, a Concepção Estrutural é por natureza um processo criativo e um processo intuitivo.
No entanto, a aplicação de metodologias práticas e especificas, podem ajudar a encontrar soluções estruturais adequadas e eficientes.
Resumidamente, a Concepção Estrutural consiste em conceber ou idealizar um sistema estrutural que seja capaz de manter o edifício em equilíbrio, e ao mesmo tempo ser compatível e harmonioso com as restantes necessidades ou componentes arquitetónicas.
De forma concreta, uma Concepção Estrutural muito elementar, deve prever, por exemplo, que tipo de laje se vai usar para vencer um dado vão e a distribuição e localização dos pilares ou apoios.
Como abordado no ponto 2.2.1 (A Concepção da Forma e da Estrutura), a Concepção Estrutural, deve nascer com a forma da Arquitetura.
Passando a enumerar algumas metodologias práticas e concretas, relativas à melhor Concepção Estrutural possível:
2.4.1 Enquadramento do modelo Arquitetónico
Correto enquadramento do modelo Arquitetónico, dependendo dos objetivos, do uso ou da função, das necessidades de vão a vencer, dos condicionamentos financeiros do Dono da Obra, dos prazos, da execução, da integração da Forma com a Estrutura,…
Por exemplo, com uso ou função, falamos se o caso em estudo é de um edifício para habitação, para comércio, se é para fins desportivos…
Com execução, focamos pontos essenciais como a facilidade de execução, a existência de mão de obra na região, o preço da mão de obra para uma dada solução estrutural, o transporte dos materiais necessários, …
2.4.2 Padrões Estruturais e Uniformidade do modelo
Procurar ter uniformidade e ortogonalidade no modelo. Quer em planta, quer em altura.
Esta regularidade trará vários benefícios para o Projeto de Estruturas, incluindo o favorecimento de uma resposta positiva à Ação Sísmica.
2.4.3 Caminho das cargas
É essencial ter uma noção do caminho dos carregamentos no nosso edifício ou moradia.
Muito resumidamente o percurso é o seguinte: das lajes, passando para as vigas, depois pilares, até se chegar às fundações para descarregar no terreno.
Como mencionado anteriormente, o trabalho de Concepção Estrutural é facilitado com alguma intuição e sensibilidade natural.
No entanto, com maior ou menor intuição, é de recordar que as cargas têm tendência a caminhar para os apoios mais próximos e/ou para os apoios mais rígidos. Tendo isto em mente, o trabalho de identificar o percurso das cargas é facilitado.
2.4.4 Transferência da carga da forma mais direta possível
Tendo uma melhor noção do caminho das cargas, abordado no ponto imediatamente anterior, fica facilitado deduzir que a transferência de carga deve ser a mais direta possível.
Desta forma, deve-se evitar, dentro do possível, a utilização de vigas apoiadas sobre outras vigas (a que podemos chamar apoios indiretos), bem como o apoio de pilares em vigas (vigas estas, a que podemos chamar vigas de transição) ou pior ainda, o apoio de pilares em lajes (lajes estas, a que podemos chamar lajes de transição).
2.4.5 Ter os pilares apenas a descarregar nas fundações
Este ponto apenas sublinha o anterior, no que respeita aos pilares:
É importante procurar ter os pilares e outros elementos verticais, alinhados e com continuidade ao longo dos diferentes pisos.
Alinhados e a descarregar na fundação o mais rápido possível.
Ou seja, evitar ter pilares e outros elementos verticais, a descarregar em vigas ou em lajes.
Quanto mais rápido a carga chegar à fundação, melhor. Melhor o comportamento da Estrutura.
E mais económica é a solução.
2.4.6 Vão a vencer e Tipo de Laje
O vão a vencer é determinante para o tipo de laje estrutural a utilizar.
Este aspeto do modelo Arquitetónico e Estrutural, foi focado no ponto 2.2.4, ao se abordar a temática da espessura total da laje na solução da Arquitetura, no âmbito das espessuras importantes definidas no Projeto de Arquitetura.
No ponto 2.2.4 é referido o vão limite recomendado para lajes maciças e é também apresentada uma tabela de pré-dimensionamento de lajes fungiformes, função do vão a vencer e do tipo de laje.
Sendo o vão a vencer e consequente a laje a adotar, uma informação de grande importância, quer para Projeto de Arquitetura quer para o Projeto de Estabilidade – Arquitetura e Estrutura, que, lembro mais uma vez, estão intrinsecamente relacionadas – faz sentido, ter umas noções muito básicas relativas às lajes.
Muito resumidamente, as lajes podem ser classificadas tendo em conta:
- O tipo de apoio: Lajes vigadas (apoiadas em vigas), lajes fungiformes (apoiadas diretamente em pilares e com ou sem capiteis), Lajes de fundação (apoiadas no terreno)
- O tipo de constituição: maciças, aligeiradas/nervuradas (de blocos recuperáveis ou de blocos perdidos), de vigotas pré-esforçadas, alveoladas, mistas,…
- O tipo de “funcionamento” ou modo de flexão predominante: “funciona” em um sentido ou em ambos os sentidos?
Por exemplo, uma laje de vigotas pré-esforçadas, “funciona” ou “trabalha” apenas numa direção. Enquanto que uma laje maciça, genericamente e para condições de vão e apoio semelhantes nos dois sentidos, “funciona” em ambos os sentidos.
- Quanto ao modo de fabrico ou execução: executadas em obra, pré-fabricadas ou soluções mistas.
A propósito do vão a vencer, há que lembrar, que, o vão a vencer é uma das características do modelo Arquitetónico e Estrutural, que mais impacto tem no preço da obra.
Quanto maior o vão, mais cara é a obra.
2.4.6.1 Lajes vigadas ou lajes “lisas”?
No que às Lajes diz respeito, será também interessante saber se no interior, ou no “meio da casa”, é conveniente o uso de vigas (vigas altas).
Se sim, qual a altura delas? Vai haver teto falso? Que espaço vou deixar livre para as condutas ou redes: águas, esgotos, ar condicionado, …
Por um lado a Estrutura funciona melhor com lajes com vigas altas (lajes vigadas), por outro lado, a nível de cofragem e mão de obra – e apesar do maior gasto de aço – uma laje “lisa” permite um rendimento diferente em obra.
Dentro das lajes “lisas”, ou lajes fungiformes, temos as lajes fungiformes maciças e as lajes fungiformes aligeiradas ou lajes fungiformes nervuradas.
Fonte da Imagem: João Vinagre – Aulas de Betão Estrutural – Lajes: generalidades
As lajes “lisas”, maciças ou aligeiradas, podem apresentar capitéis.
Os capitéis são zonas juntos aos pilares que são reforçadas, designadamente com uma maior espessura de laje. Estas zonas junto aos pilares são reforçadas, especialmente para combater o esforço de punçoamento.
Na imagem em baixo, temos exemplos de lajes “lisas” maciças com capitéis.
Fonte da Imagem: João Vinagre – Aulas de Betão Estrutural – Lajes: generalidades
2.4.6.2 As desvantagens das lajes “lisas”
Atenção, no entanto, às desvantagens das lajes “lisas” ou fungiformes: nomeadamente a concentração dos esforços junto aos pilares, o punçoamento, ou o pior comportamento ao sismo.
Algo a ter em consideração em zonas como a Grande Lisboa.
Idealmente, a solução das Lajes Fungiformes, é de evitar em zonas como a Grande Lisboa. Pois, para o caso, é uma má solução.
2.4.6.3 Disposições simples relativas às lajes “lisas”
Ao se optar por lajes “lisas” ou lajes fungiformes, considerar vigas altas no contorno exterior, nas fachadas onde podem ficar escondidas, poderá ser o mínimo exigível em determinadas zonas do país com maior exigência devido à Acção Sísmica.
Em caso de utilização de lajes fungiformes no Projeto de Estabilidade, fungiformes maciças ou fungiformes aligeiradas/nervuradas, nos alinhamentos interiores entre pilares, devem ser consideradas vigas embutidas, ou seja, vigas com altura igual à da espessura das lajes.
Os referidos alinhamentos interiores entre pilares, são representados a verde na imagem em baixo.
Na imagem em baixo temos a representação em planta de uma laje fungiforme aligeirada.
A ortogonalidade e uniformidade do modelo é sempre importante e este caso (Laje Fungiforme Aligeirada) é ilustrativo disso mesmo.
Fonte da Imagem original (sem as linhas verdes): João Vinagre – Aulas de Betão Estrutural – Lajes Fungiformes
2.4.6.4 Lajes vigadas
Este ponto reforça a ideia dos anteriores no que respeita às vantagens das lajes vigadas.
Sempre que possível e desde que não cause incompatibilidades com o modelo do Projeto da Arquitetura, o Projeto de Estabilidade deve usar lajes maciças vigadas em vez de lajes “lisas”.
Quer no exterior, quer no interior.
Ou seja, para além da existência dos pórticos externos formados por vigas altas, a existência de pórticos internos com vigas altas é uma mais valia para a Estrutura, pois estes pórticos internos conferem maior estabilidade a todo o modelo.
Na imagem em baixo temos exemplos de lajes vigadas.
Com “armada numa direção”, significa que “funciona” ou “trabalha” numa direção. As lajes maciças são sempre armadas em duas direções.
Com “armada em duas direções”, indica que “funciona” ou “trabalha” em ambas as direções.
Fonte da Imagem: João Vinagre – Aulas de Betão Estrutural – Lajes: generalidades
2.4.7 Pilares e outros elementos verticais
Em relação aos elementos verticais no Projeto de Estabilidade, há diversos detalhes a ter em atenção, como por exemplo:
- A localização dos pilares e restantes elementos verticais;
- A orientação em planta dos pilares, paredes e muros;
- O número de pilares ou apoios;
- A distribuição, uniforme ou não uniforme, da rigidez em planta;
- A continuidade ou descontinuidade destes elementos ao longo dos pisos;
- O enquadramento com as vigas;
- Entre outras disposições.
Recomenda-se começar a distribuição dos pilares e dos outros elementos verticais, pelos cantos e a partir daí, pelas áreas que geralmente são comuns a todos os pisos. Por exemplo a caixa de escadas ou a caixa do elevador.
Quando viável, é recomendado posicionar os pilares alinhados e nos encontros entre vigas, formando pórticos. Estes pórticos resultantes, desempenham um papel importante na estabilidade global da estrutura do edifício.
2.4.8 Padronização das secções
Os elementos estruturais devem ser o mais uniforme possível quanto à sua geometria. Deste modo, é recomendado que lajes e vigas tenham vãos aproximados. Falamos novamente de uniformidade do modelo.
Respeitar este critério é também interessante do ponto de vista do rendimento em obra. Padronizar as secções das minhas vigas e outras peças como pilares, vai permitir um maior rendimento em obra.
2.4.9 Núcleo Estrutural Vertical
Sempre que possível, é benéfico para a estrutura a criação de núcleos estruturais verticais por meio da associação de elementos verticais, como pilares ou paredes.
Esses elementos podem ser considerados, por exemplo, nas caixas de escadas ou, pensando em edifícios, nas caixas dos elevadores.
Quanto maior o número de pisos do edifício, mais importante será este núcleo vertical. Para que funcione como pretendido, é importante que fique localizado próximo do centro da planta da arquitetura.
Se concebidos corretamente, esses elementos desempenham um papel crucial na estabilidade global do edifício, fornecendo suporte para as ações horizontais, como a ação de sismos ou ventos.
2.4.10 Eixo da Estrutura
Algo que pode não ser considerado como Concepção Estrutural, propriamente dita, mas que a nível de Projeto é importante definir nesta fase mais inicial, é o eixo da Estrutura.
Ou seja, de forma muito concreta e prática:
– Qual a distância da face interna dos pilares exteriores, à face interna das paredes exteriores da Arquitetura? Vamos deixar 1,5 centímetros, 2 centímetros para o revestimento interior? O isolamento térmico vai ser pelo exterior?
Aqui estamos mais uma vez a falar de coordenação entre as diferentes Especialidades, nomeadamente Estrutura, Arquitetura e Térmica.
Não esquecer que a obra vai nascer com a Estrutura, tal como a sua implantação.
2.4.11 Concepção com os Eurocódigos Estruturais
Sem me tornar muito exaustivo e evitando uma linguagem muito técnica, é de realçar que no âmbito dos Eurocódigos Estruturais, especialmente do Eurocódigo 8, são necessárias alterações à modelação ou concepção que se permitia com o REBAP/RSA. Por exemplo:
- Os pilares ganham maior importância em relação às vigas, e a secção – nomeadamente a espessura – dos pilares é aumentada.
Algo para o qual é necessário sensibilizar os Arquitetos, pois vai impactar as espessuras das paredes exteriores previstas na Arquitetura.
- Os nós de ligação entre os pilares e as vigas, têm uma atenção muito especial. Cuidado que vai desde as relações geométricas das peças que concorrem no nó, à pormenorização das armaduras.
2.5 Pré-Dimensionamento da Estrutura ou Dimensionamento das secções
Pré-Dimensionamento da Estrutura ou Dimensionamento das secções, é o que consiste na definição e verificação das secções das diferentes peças.
Por exemplo:
- Qual o tipo de laje a considerar? E qual a espessura da laje? Vai variar em função de condições como o vão a vencer.
- No que respeita a pilares, quais as dimensões das secções dos pilares ?
- Qual a altura das vigas?
As etapas aqui listadas são um mero resumo do processo de execução do Projeto de Estabilidade.
Para alguém com um pouco de prática e alguma sensibilidade entretanto adquirida ao longo dos anos, etapas como a Concepção e o Pré-Dimensionamento da Estrutura ou Dimensionamento das secções, são frequentemente e de certa forma, diluídas numa única etapa.
Ou seja, na prática podemos simplesmente chamar Concepção e Pré-Dimensionamento.
É o acontece em termos práticos com a experiência adquirida ao longo do tempo.
Mas em termos teóricos não é processo mais rigoroso, estando estas etapas mais destrinçadas.
Por exemplo, na prática, para uma moradia corrente de 2 pisos, na Concepção Estrutural já se conta à partida, com uma solução de 25 centímetros para a espessura da nossa Estrutura.
Ou seja, pilares e vigas com 25 centímetros de espessura.
Para uma moradia de volumetria significativa – frequentemente com Arquiteturas desafiantes – e sem grandes limitações a nível da área do lote, 30 centímetros para a espessura da nossa Estrutura, deve ser a base de trabalho. Ou seja, pilares e vigas com 30 centímetros de espessura.
2.6 Cálculo e Dimensionamento
Na prática corrente, o cálculo e o dimensionamento da estrutura, são efetuados através de um software de cálculo de estruturas.
Nesta etapa, e não necessariamente por esta ordem, é montado o modelo de cálculo, são introduzidas as cargas nos pisos, são indicados os materiais, a localização da obra e definidos ou ajustados outros parâmetros essenciais para o cálculo da nossa estrutura.
Genericamente, os softwares de cálculo de estruturas são ferramentas práticas, convenientes e permitem obter muita informação.
No entanto, é de ressalvar a importância de não confiar incondicionalmente no software e ter sempre uma abordagem critica em relação aos resultados obtidos pelo software.
2.7 Análise dos resultados obtidos no cálculo
Efetuado o cálculo, o passo seguinte na execução do Projeto de Estabilidade, é a análise dos resultados obtidos. Por exemplo:
- Há um vão que “não cumpre o deslocamento” ?
- Há um pilar que “não passa o sismo” ?
- Existem fundações com “dimensões excessivas” ?
- O que há a corrigir ou a melhorar?
2.8 Processo Iterativo e Otimização
Voltar atrás, rever o modelo e repetir o processo até se chegar ao ponto 2.7 (Análise dos resultados obtidos no Cálculo), com a melhor solução possível.
Nesta fase, é fácil concluir que para além de um bom processador, é conveniente um Engenheiro Civil com experiência, conhecimento, alguma natural sensibilidade para perceber a estrutura, tempo, disponibilidade, e… algum grau de carolice.
2.9 Revisão e Otimização das Armaduras e Pormenorização
Nesta fase é feita a revisão e otimização das armaduras das diferentes peças – lajes, vigas, pilares, sapatas e outras – no software de cálculo.
Agora vou aprimorar o arranjo das armaduras e a solução. Em CAD, estas peças desenhadas, ainda vão ser trabalhadas.
Não esquecer que é com os Desenhos do Projeto de Estabilidade, que a Estrutura é montada em obra. Os Desenhos são o manual de instruções e são de extrema importância para a obra.
2.9.1 Padronização das armaduras
Nos meus projetos gosto de uniformizar as peças dentro da medida do possível. Quer a nível de secções, quer a nível de armaduras.
Evito as armaduras “picotadas” ou armaduras interrompidas e com maior variação de diâmetros.
O uso de armaduras contínuas ou armaduras mais uniformes, podendo dar mais trabalho e consumir mais tempo para montar, padronizar e otimizar em fase de projeto, apresenta as seguintes vantagens:
- Facilita a interpretação. Do projeto no seu todo e de cada uma das peças que dele fazem parte;
- Evita e minimiza erros em obra;
- Reduz o custo da mão de obra ao permitir reduzir o número de horas em obra, dado o trabalho de padronização e uniformização em fase de projeto;
- Reduz o desperdício de armaduras em obra e tenta tirar o melhor proveito dos varões de 12 metros;
- Evita o congestionamento de armaduras e os problemas inerentes, como uma má betonagem, o que pode ocorrer, por exemplo, numa viga com uma armadura superior excessiva ou mal trabalhada em fase de projeto ;
- Facilita o acompanhamento da obra por todos os intervenientes, nomeadamente pelo Diretor Técnico e pela Fiscalização.
2.10 Peças Escritas e Organização do Processo
Na fase final, são executadas as peças escritas.
As peças escritas incluem a Memória Descritiva e os Cálculos Justificativos.
Os Cálculos Justificativos, entre outras informações, têm de incluir o cálculo da Acção Sísmica.
Finalmente organizamos todo o processo, com peças escritas e peças desenhadas.
Entretanto, não esquecer de proteger sempre a Estrutura.
Agora que vou libertar o Projeto de Estabilidade para as restantes especialidades, por exemplo e em concreto: lembrar às Águas e Esgotos para ter atenção no traçado das redes, de modo a respeitar ao máximo possível a integridade da minha Estrutura, nomeadamente dos pórticos, pilares e vigas.
Como mencionado anteriormente, o trabalho num modelo BIM que integre as diferentes disciplinas, é o ideal para identificar conflitos entre as diferentes especialidades. Seja entre a Arquitetura e a Estrutura, seja entre a Arquitetura ou a Estrutura e as outras especialidades de Engenharia, como as redes de Águas e Esgotos.
3. Qual a constituição do Projeto de Estabilidade?
As peças mais elementares que fazem parte do Projeto de Estabilidade são as seguintes:
- Peças Desenhadas ou Desenhos Estruturais, ou Desenhos do Projeto de Estabilidade;
- Peças Escritas, o que inclui a Memória Descritiva e os Cálculos Justificativos com Acção Sísmica;
- Documentação do Autor do Projeto.
A coerência entre as diferentes peças do projeto – nomeadamente Memória Descritiva, Cálculos Justificativos e Desenhos – deve ser alvo de uma análise rigorosa. Deve também ser verificado nas peças escritas, se o Sismo foi considerado.
Outros elementos interessantes, que se podem incluir no Projeto de Estabilidade, são as quantidades da obra e o modelo tridimensional da estrutura dimensionada.
Caso o cliente pretenda o Projeto de Execução, mais documentos serão gerados, tais como o Caderno de Encargos, o Mapa de Quantidades, o Orçamento, entre outros.
4. Como ter uma obra mais económica com o Projeto de Estabilidade?
O tipo de Estrutura a adotar (idealmente pensada na projeto de Arquitetura, como já mencionado), vai depender de parâmetros como o uso ou a função, a execução da Estrutura, o custo da Estrutura ou a Forma/Estrutura.
4.1. Conversa prévia entre o Arquiteto e o Dono da Obra
Como ter uma obra ou moradia mais económica, através da coordenação e diálogo entre o Arquiteto, o Dono da Obra e o Engenheiro Civil que vai fazer o Projeto de Estabilidade ou Projeto de Estruturas:
De evitar que já em obra, o Arquiteto, o Empreiteiro,… liguem para o Engenheiro Civil responsável pelo projeto, a perguntar se se pode “baixar a classe do betão” ou “tirar ferro”.
Tais hipóteses não deviam passar pela cabeça de ninguém – sem uma revisão da Estrutura e inclusive da Arquitetura – mas muito infelizmente acontecem.
Para evitar tal tipo de situação, na conversa mais prévia do Arquiteto com o seu Cliente (o Dono da Obra), entre os diferentes aspetos da Arquitetura, o Arquiteto deve ficar informado da disponibilidade financeira do Dono da Obra para o Investimento.
Tal discussão deve ocorrer na fase designada por Programa Preliminar do Projeto de Arquitetura.
Os condicionamentos financeiros são uma informação de extrema importância e é em posse desta informação, que o Arquiteto deve então partir para a modelação Arquitetónica.
No âmbito dos condicionamentos financeiros e orçamentos, podíamos falar do Projeto de Execução, mas vamos passar à frente, pois não é o foco deste texto.
4.2 Concepção de um Modelo Estrutural Económico
Se a Arquitetura tiver em conta as disposições abordadas no ponto 2.4, as disposições respeitantes à Concepção Estrutural, a Estrutura não só terá um melhor comportamento, inclusive à Acção Sísmica, como será mais económica.
4.3 Escolha do Engenheiro Civil para o projeto de Estabilidade
O Dono da Obra ou o Arquiteto em seu nome, deve procurar um Engenheiro Civil pela sua experiência e competência e não por fazer o preço mais barato, sob pena de o Dono da Obra e/ou o Proprietário do Imóvel serem fortemente penalizados em Obra e no Investimento assumido.
Infelizmente, a procura pelo Engenheiro Civil que pratica o preço mais baixo, em detrimento daquele que oferece mais garantias, é uma situação recorrente em muitos dos nossos gabinetes de Arquitetura.
No entanto, deve ser evitada, pois, doutro modo, todos os intervenientes – desde o Dono da Obra até ao Engenheiro, passando pelo Arquiteto e Empreiteiro – acabam por ser invariavelmente prejudicados, em maior ou menor grau e a curto, médio ou longo prazo.
O mais lesado de todos, acaba por ser o Proprietário do imóvel.
Neste momento, e como diversas autoridades já alertaram, os imóveis – nomeadamente as moradias novas com projetos novos – não oferecem qualquer garantia de segurança e estabilidade para pessoas e bens.
5. Quais os Dados necessários para a Execução o Projeto de Estabilidade?
Os elementos necessários para a realização do Projeto de Estabilidade, são o Projeto de Arquitetura e o Estudo Geológico-Geotécnico e Hidrogeológico do terreno ou o “Relatório do terreno”.
5.1 Relatório de Caracterização Geotécnica
Segundo o EC7-1 (NP EN 1997-1, Eurocódigo 7 – Projeto geotécnico. Parte 1 – Regras gerais) :
“Os estudos de caracterização geotécnica devem fornecer todos os dados relativos ao terreno e à água subterrânea, no local da obra e na sua vizinhança, que sejam necessários para uma descrição apropriada das principais propriedades do terreno e para uma avaliação fiável dos valores característicos dos parâmetros a usar nos cálculos de dimensionamento”.
Os resultados dos estudos de caracterização geotécnica devem ser compilados num Relatório da Caracterização Geotécnica.
Esta informação é de extrema importância para o correto dimensionamento das Fundações e Contenções do edifício.
6. Legislação em vigor
Atualmente e desde Setembro de 2022, após um período de transição, entrou definitivamente e obrigatoriamente em vigor o Eurocódigo ou os Eurocódigos Estruturais.
As partes mais importantes dos Eurocódigos Estruturais e respetivos Anexos Nacionais, no que respeita a Estruturas de Betão Armado, nas quais se inserem as moradias de Betão Armado, são as seguintes:
- NP EN 1990 – Eurocódigo 0: Bases para o Projeto de Estruturas
- NP EN 1991 – Eurocódigo 1: Ações em Estruturas
- NP EN 1992 – Eurocódigo 2: Projeto de Estruturas de Betão
- NP EN 1997 – Eurocódigo 7: Projeto Geotécnico
- NP EN 1998 – Eurocódigo 8: Projeto de Estruturas para resistência aos sismos
Demais legislação:
- Decreto-Lei n.º 90/2021, de 5 de Novembro.
Procede à atualização das disposições relativas à produção e controlo do betão de ligantes hidráulicos e à execução das estruturas de betão.
- NP EN 206. Betão. Especificação, desempenho, produção e conformidade.
- NP EN 13670. Execução de Estruturas de Betão.
7. Referências
LNEC – Normalização e Regulamentação – Eurocódigos Estruturais
LNEC – Lista dos Eurocódigos publicados
LNEC – Despacho Normativo n.º 21/2019
Aprova as condições para a utilização dos Eurocódigos Estruturais nos projetos de estruturas de edifícios.
João Vinagre – Aulas de Betão Estrutural – Eurocódigos Estruturais
João Vinagre – Aulas de Betão Estrutural – Lajes: generalidades
João Vinagre – Aulas de Betão Estrutural – Lajes Fungiformes
Yopanan Conrado Pereira Rebello – A Concepção Estrutural e a Arquitetura
Daniel da Silva Andrade – Concepção Estrutural e Linguagem Arquitetónica
Tyler Ley – Secrets of Reinforcement | How to design reinforced concrete
Cairo Okuda – Estrutura e Arquitetura
TOP Informática – Implementação dos Eurocódigos Estruturais no CYPE – Sessão n º 2
8. Fontes das imagens
Imagem 1 – Tabela de pré-dimensionamento de Lajes Fungiformes
Fonte da Imagem: João Vinagre – Aulas de Betão Estrutural – Lajes Fungiformes
Imagem 2 – Lajes Fungiformes. Laje fungiforme maciça e laje fungiforme aligeirada.
Fonte da Imagem: João Vinagre – Aulas de Betão Estrutural – Lajes: generalidades
Imagem 3 – Lajes Fungiformes maciças com capitéis.
Fonte da Imagem: João Vinagre – Aulas de Betão Estrutural – Lajes: generalidades
Imagem 4 – Disposições construtivas relativas às lajes fungiformes.
Fonte da Imagem original (sem as linhas verdes): João Vinagre – Aulas de Betão Estrutural – Lajes Fungiformes
Imagem 5 – Laje vigada a “funcionar” numa direção. Laje vigada a “funcionar” em ambas as direções.
Fonte da Imagem: João Vinagre – Aulas de Betão Estrutural – Lajes: generalidades
Última atualização: 17 de Julho de 2024