1. Introdução
Neste texto e de forma muito simplificada, pretende-se resumir a prática da execução de um Projeto de Estabilidade.
O projeto de Estabilidade ou Projeto de Estruturas é complementar ao projeto de Arquitetura e é o mais importante dos projetos das Especialidades da Engenharia.
A sua extrema relevância advém de:
- Ter como objetivo principal que o edifício não colapse;
- Permitir a concretização do modelo Arquitetónico idealizado pelo Arquiteto e pelo Dono da Obra;
- Ser nuclear na prevenção de patologias, como fissuras, infiltrações ou humidades;
- Ser essencial na durabilidade da Estrutura, do Projeto edificado;
- Ser crucial no resultado do Investimento assumido;
- Ter um peso significativo no orçamento final da obra;
- Entre outros aspetos.
2. Etapas do Projeto de Estabilidade na minha prática
De forma resumida podemos indicar as seguintes etapas:
- Análise e interpretação do projeto de Arquitetura;
- Análise das preocupações elementares a nível da Arquitetura;
- Acções Actuantes e Conceção Estrutural;
- Pré-Dimensionamento da Estrutura ou Dimensionamento das secções;
- Cálculo e Dimensionamento;
- Análise dos resultados obtidos no Cálculo;
- Processo Iterativo e Otimização;
- Revisão e Otimização das Armaduras e Pormenorização
- Peças Escritas e Organização do Processo;
2.1 Análise e interpretação do projeto de Arquitetura
Como fase prévia à Conceção Estrutural, temos 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 em betão, ou se vamos usar materiais mais exigentes, como por exemplo uma classe de betão superior.
Com Arquiteturas mais “modernas” – nomeadamente com vãos e balanços ou consolas mais desafiantes ou pouca uniformidade no modelo Arquitetónico – e com as atuais exigências regulamentares, o cliente não pode ficar surpreso, por exemplo, com o uso de um Betão de classe superior ou com o uso de uma solução menos corrente.
Se as Arquiteturas das casas, não são como eram há décadas atrás e são mais desafiantes, e se a Regulamentação de Estruturas, só por si é mais exigente, estranho será se os materiais e soluções Estruturais, forem as de há décadas atrás.
2.2 Análise das preocupações elementares a nível da Arquitetura
2.2.1 A Espessura da Parede Exterior definida no projeto de Arquitetura
Uma sugestão elementar que se pode fazer no desenho da Arquitetura, hoje em dia – com as exigências quer a nível da Estrutura, quer a nível da Térmica – 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, 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.
2.2.2 A Espessura da Laje
A propósito das espessuras das soluções da Arquitetura, podemos brevemente mencionar a espessura das lajes.
A espessura das lajes, terá de considerar a espessura da laje estrutural (por exemplo, 20 centímetros para uma laje maciça corrente) e as restantes espessuras, nomeadamente 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.
O vão a vencer é determinante para o tipo de laje estrutural a utilizar.
E este vai fazer variar o tipo e a espessura da laje estrutural a utilizar.
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.
A Arquitetura pode fazer isto através da consulta de uma tabela de pré-dimensionamento, ou contactando o Engenheiro Civil que vai dimensionar a Estrutura.
De lembrar que as lajes maciças correntes e para uma espessura de 20 centímetros, vencem um vão de 5 a 6 metros. A partir daqui é preciso pensar noutras soluções.
2.2.3 Zonas técnicas definidas na 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.
Enfim, podia enumerar outras preocupações, mas estas já servem para lembrar do trabalho de valor, quer do Arquiteto, quer do Engenheiro Estrutural.
2.3 Acções Actuantes e Conceção Estrutural
A nossa Conceção Estrutural tem em conta diversa informação, por exemplo e designadamente as Acções que actuam na nossa Estrutura ou a localização da nossa obra.
Sim, a localização, pois dependendo da localização, acções como o Sismo podem ser de maior ou menor importância. E impactar muito significativamente a modelação.
As etapas aqui listadas são um mero resumo do processo da execução do Projeto de Estabilidade.
Para alguém com um pouco de prática e alguma sensibilidade entretanto adquirida ao longo do tempo, as etapas podem por vezes ser diluídas e aglutinas numa única.
Ou seja, em rigor e em termos de etapas teóricas a considerar na execução de um Projeto de Estruturas, a avaliação das Acções Actuantes na nossa Estrutura, é obviamente um passo anterior ao da modelação.
Uma das partes mais divertidas do Projeto, para quem gosta de fazer o projeto de Estruturas, é a Conceção Estrutural ou Modelação.
São inúmeros os detalhes relativos à mesma e podemos enumerar alguns.
2.3.1 No que respeita a Pilares ou apoios
- A localização dos pilares e restantes elementos verticais;
- A orientação em planta dos pilares, paredes e muros;
- O número de pilares ou apoios;
- A continuidade ou descontinuidade destes elementos ao longo dos pisos;
- Entre outras disposições.
2.3.2 Eixo da Estrutura
Algo que pode não ser considerado como Conceção Estrutural, propriamente dita, mas que a nível de Projeto é importante definir nesta fase mais inicial, é o meu eixo da Estrutura.
Ou seja, de forma muito concreta e prática:
– Qual a distância da face interna dos meus 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.
2.3.3 Tipo de Laje
Por exemplo: maciça vigada ou maciça não vigada?
Nesta fase, 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 vigas altas, por outro lado, a nível de cofragem e mão de obra – e apesar do maior gasto de aço – uma laje lisa (falo de uma laje maciça não vigada, ou laje maciça fungiforme) permite um rendimento diferente em obra.
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.
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 Ação Sísmica.
2.3.4 Padronização das secções
No que respeita ao rendimento em obra, algo que também poderá ser interessante, é dentro da medida do razoável para a obra em questão, padronizar as secções das minhas vigas e outras peças como pilares.
Ressalvando que cada obra tem as suas particularidades e que em obras com pouca uniformidade do modelo Arquitetónico, tal poderá ser menos viável.
2.3.5 Conceção com o novo Regulamento Eurocódigo.
Sem me tornar muito exaustivo, é de realçar ainda que no âmbito do novo Regulamento Eurocódigo, alterações na modelação que se fazia com o antigo Regulamento REBAP/RSA, são necessárias.
2.4 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:
- No que respeita a pilares: quais as dimensões ou secções dos pilares ?
- Qual a espessura da laje? Vai depender conforme o tipo de laje adotada.
- Qual o tipo de laje a considerar? Vai variar em função de condições como o vão a vencer.
- Qual a altura das minhas vigas? Vou tentar padronizar dentro do razoável, claro.
Mais uma vez recordo, que as etapas aqui listadas são um mero resumo do processo da execução do Projeto de Estabilidade.
E que para alguém com um pouco de prática e alguma sensibilidade entretanto adquirida ao longo do tempo, etapas como a Conceção 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 também simplesmente chamar Conceção 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 mais usual, para uma moradia corrente de 2 pisos, na Conceção 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. O que irá ser verificado, mais à frente, na etapa “2.6 Análise dos resultados obtidos no cálculo”
2.5 Cálculo e Dimensionamento
Efetuado 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.
2.6 Análise dos resultados obtidos no cálculo
Por exemplo:
- Há um vão que “não cumpre a deformada” ?
- Há um pilar que “não passa o sismo” ?
- Existem sapatas com dimensões excessivas ?
2.7 Processo Iterativo e Otimização
Voltar ao ponto 2.3 (Acções Actuantes e Conceção Estrutural), rever o modelo e repetir o processo até se chegar ao ponto 2.6 (Análise dos resultados obtidos no cálculo), com a melhor solução possível.
Nesta fase é já fácil concluir que é conveniente um bom processador e um Engenheiro Estrutural com experiência, tempo, disponibilidade e… algum grau de carolice.
2.8 Revisão e Otimização das Armaduras e Pormenorização
Revisão e otimização das armaduras das diferentes peças – lajes, vigas, pilares, sapatas e outras – no software de cálculo.
É nesta fase que vamos aprimorar o arranjo das armaduras e a solução. Em CAD, estas peças desenhadas, ainda vão ser trabalhadas.
Este cuidado com os Desenhos Estruturais, deve existir por diferentes razões. Entre as quais porque:
- 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;
- Evita o congestionamento de armaduras;
- Facilita o acompanhamento da obra por todos os intervenientes, nomeadamente pelo Diretor Técnico e pela Fiscalização.
Não esquecer que é com os Desenhos da Estabilidade, que a Estrutura é montada em obra. Os Desenhos são o manual de instruções.
2.9 Peças Escritas e Organização do Processo
Na fase final é feita a extração das peças escritas do software de cálculo. E para resumir, fazemos a montagem de todo o processo, com Escritas e Desenhos.
No 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 cuidado no traçado, de modo a respeitar ao máximo possível a integridade da minha Estrutura, nomeadamente dos pórticos, pilares e vigas.
3. Constituição do Projeto de Estabilidade
As peças mais elementares que fazem parte do Projeto de Estabilidade são as seguintes:
- Peças Desenhadas ou Desenhos ou Desenhos Estruturais;
- 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.
4. Acção Sísmica
Em Portugal existe legislação que obriga ao cálculo sísmico nos edifícios. Antes de decidir avançar com a compra da sua moradia, peça o Projeto de Estabilidade e verifique se foi feita a Análise Sísmica do edifício.
Existe legislação que obriga ao cálculo sísmico, no entanto e de momento, não existe Certificação Sísmica para edifícios.
Ou seja, não existe fiscalização dos Projetos de Estabilidade.
Basta uma declaração do autor do projeto, a dizer que o projeto cumpre a legislação em vigor.
A eventual afirmação do vendedor de que se trata de um edifício preparado para o sismo, não é suficiente e deve ser confirmada.
5. Como ter uma obra mais económica com o Projeto de Estabilidade
Como ter uma moradia mais económica, através da coordenação e diálogo entre o Arquiteto, o Dono da Obra e o Engenheiro Estrutural:
5.1 Conversa prévia entre o Arquiteto e o Dono da Obra
De evitar que já em obra, o Arquiteto, o Empreiteiro,… liguem para o Engenheiro de Estruturas 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.
5.2 Conceção de um Modelo Estrutural Económico
Entre as sugestões mais simples e óbvias para o desenho da Arquitetura, tendo em vista uma Conceção Estrutural mais económica, podemos enumerar as seguintes:
- Uniformidade do modelo.
Procurar ter uniformidade e ortogonalidade do modelo. Quer em planta, quer em altura.
Esta uniformidade também vai favorecer a resposta positiva à Acção Sísmica.
- Ter os pilares apenas a descarregar nas fundações.
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 lajes ou vigas.
Quanto mais rápido a carga chegar à fundação, melhor. Mais económico. E melhor o comportamento da Estrutura.
- Existência de pórticos internos.
Considerar pórticos internos, para além dos pórticos externos das fachadas.
- Optar por lajes vigadas em vez de lajes lisas.
Ou seja, lajes com vigas do tipo “viga alta”, em vez de vigas rasas ou embutidas. Ou os por vezes chamados “reforços na laje”.
No mínimo, haver no contorno exterior do edifico, pórticos constituídos por vigas altas e não vigas rasas.
- Procurar ter um modelo simétrico e com uma distribuição uniforme de massa.
Por exemplo: no caso de um edifício (prédio) com elevador, ter a caixa do elevador no meio da planta do edifício.
Se a Arquitetura tiver em conta este tipo de modelagem, a Estrutura não só terá um melhor comportamento, inclusive à Acção Sísmica, como será mais económica.
5.3 Escolha do Engenheiro Estrutural
O Dono da Obra ou o Arquiteto em seu nome, deve procurar um Engenheiro pela sua experiência e competência e não por fazer o preço mais barato, sob pena de o Dono da Obra ser fortemente penalizado em Obra e no Investimento assumido.
6. Legislação em vigor
Atualmente e desde Setembro de 2022, após um período de transição, entrou definitivamente e obrigatoriamente em vigor o novo regulamento Eurocódigo.
As partes mais importantes do Eurocódigo, no que respeita a Estruturas de Betão Armado, são as seguintes:
- EN 1990 – Eurocódigo 0: relativo às bases para o Projeto de Estruturas
- EN 1991 – Eurocódigo 1: relativo às Ações em Estruturas
- EN 1992 – Eurocódigo 2: relativo ao Projeto de Estruturas de Betão
- EN 1998 – Eurocódigo 8: relativo ao Projeto de Estruturas em Regiões Sísmicas
7. Referências
LNEC – Normalização e Regulamentação – Eurocódigos Estruturais
LNEC – Lista dos Eurocódigos publicados
João Vinagre – Eurocódigos Estruturais
TOP Informática – Implementação dos Eurocódigos Estruturais no CYPE – Sessão n º 2
João Vinagre – Dimensionamento de estruturas de betão armado
Tyler Ley – Secrets of Reinforcement | How to design reinforced concrete
Última atualização: 1 de Dezembro de 2023