Uso de estruturas mistas em edifícios corporativos: vantagens e cuidados

Sistema construtivo pede rigor nas etapas de projeto, planejamento, logística e execução. Em contrapartida, oferece alto desempenho estrutural, agilidade e precisão geométrica

Publicado em: 15/04/2018Atualizado em: 08/11/2018

Texto: Gisele Cichinelli

Explorar os potenciais combinados do aço e do concreto é um dos principais atrativos das chamadas estruturas mistas. O sistema construtivo permite que os dois materiais sejam utilizados em conjunto em vigas, pilares e lajes de forma a obter uma estrutura com excelente desempenho estrutural, precisão geométrica e baixíssimo desperdício em obra.

Com a combinação dos materiais em projetos bem executados, é possível reduzir não apenas o prazo da obra, mas também o peso da estrutura. E, consequentemente, os custos com despesas indiretas e fundação – o que é extremamente interessante, sobretudo para grandes obras de edifícios corporativos com alto grau de modulação, cronogramas e orçamentos apertados.

ELEMENTOS MISTOS

De acordo com Rosane Bevilaqua, mestre em estruturas metálicas e colaboradora do Centro Brasileiro da Construção em Aço (CBCA), no Brasil o uso de vigas mistas já está consolidado nos mais diversos tipos de empreendimento. Esse elemento associa vigas de aço com uma laje mista ou de concreto. Quando usado em sistemas de pisos, permite um acréscimo de resistência e de rigidez, o que possibilita a redução da altura e consumo de aço das vigas, resultando em economia de material.

Outra vantagem da viga mista é a possibilidade de eliminar os escoramentos das vigas, permitindo a execução de mais de um pavimento simultaneamente, além de liberar muito mais rapidamente frentes de trabalho para os sistemas complementares.

Já os pilares mistos, constituídos por perfis de aço, preenchidos ou revestidos de concreto, têm sido mais utilizados em edifícios multipavimentos onde as cargas atuantes nas colunas são altas e a utilização do sistema resultará em importante economia de material. Seu uso reduz ou elimina a necessidade de proteções dos perfis metálicos contra o fogo e a corrosão. O próprio concreto proporciona a proteção dos perfis metálicos e o aumento da resistência do pilar, resultando em estruturas mais econômicas e rígidas do que uma estrutura metálica convencional e em peças de menor seção do que pilares em concreto armado simples.

No caso de pilares preenchidos por concreto, há ainda a vantagem da eliminação das formas, o que proporciona redução de custos com materiais e mão de obra. Além de maior agilidade na execução e diminuição drástica da quantidade de entulho gerado na obra.

Outra solução bastante difundida nas obras brasileiras são as lajes mistas. Nelas, o aço do steel deck é utilizado como suporte para o concreto antes da cura e da atuação das cargas de utilização. Após a cura do concreto, a fôrma de aço e o concreto solidarizam-se estruturalmente, formando o sistema misto. O steel deck funciona como armadura positiva da laje, eliminando a necessidade de armaduras em vergalhão adicional. O sistema dispensa, ainda, a necessidade de fôrmas e escoramentos.

PROJETO MULTIDISCIPLINAR

Qualquer que seja o elemento misto usado, é importante lembrar que tanto o aço quanto o concreto possuem características próprias e muito específicas que devem ser consideradas nas etapas de dimensionamento e execução da estrutura.

Idealmente, a estrutura mista deve ser concebida na etapa do projeto de arquitetura, potencializando as vantagens desse sistema construtivo. Ainda são poucos os projetistas especializados em estruturas mistas no Brasil. Portanto, em obras de grande porte, é comum que dois escritórios (um responsável pelo projeto da estrutura de aço e outro pela de concreto) trabalhem de forma multidisciplinar e em conjunto.

Nessa etapa, os critérios de deformação da estrutura e os pontos de indução de cargas (chegadas de vigas em pilares, por exemplo) merecem atenção especial. “Nesses pontos haverá uma concentração maior de armaduras e conectores, que devem ser cuidadosamente calculados e verificados para checar possíveis interferências”, observa Bevilaqua.

Outro cuidado importante é trabalhar as tolerâncias das estruturas de concreto armado (tanto das fundações quanto dos núcleos de concreto) que irão receber as peças metálicas. A estrutura metálica possui precisão milimétrica e, para evitar problemas e necessidades de adaptações nas obras, as estruturas em concreto deverão ter um controle dimensional e de locação mais minucioso.

INTERFACE E LOGÍSTICA

Nas estruturas mistas, a regra de ouro é garantir a perfeita compatibilização entre o aço e o concreto, já que a interface entre os dois materiais é um dos pontos críticos da solução.
A falta ou o mal posicionamento de chumbadores e insertos na estrutura de concreto pode comprometer todo o conjunto estrutural. Já os pontos de indução de cargas mal dimensionados podem apresentar problemas de fissuração no futuro.

“Os conectores de cisalhamento e as armaduras soldadas são elementos importantes e, se suas execuções forem falhas, o aço e o concreto trabalharão separadamente, prejudicando a rigidez e a resistência da estrutura. Sob a ação de vento, o prédio deslocará e balançará mais”, explica Tomás Vieira, diretor de estruturas metálicas da Associação Brasileira de Engenharia e Consultoria Estrutural (Abece) e engenheiro da Cia de Projetos. O projetista lembra que as correções dessas patologias existem, mas impactam consideravelmente no custo e no cronograma da obra.

“Os conectores de cisalhamento e as armaduras soldadas são elementos importantes e, se suas execuções forem falhas, o aço e o concreto trabalharão separadamente, prejudicando a rigidez e a resistência da estrutura", Tomás Vieira

Além dos cuidados na execução, é fundamental que a sequência construtiva de um edifício em estrutura mista seja meticulosamente considerada. O projeto, a fabricação e a montagem das peças devem ser planejados para que não haja atrasos na obra. A produção e o armazenamento das peças (tanto na fábrica quanto no canteiro de obra) devem seguir à risca a sequência de montagem.

“Se a execução do núcleo de concreto, concretagem dos pilares e laje não ocorrerem na mesma sequência da estrutura metálica, pode-se atrasar e até mesmo paralisar a equipe de montagem”, lembra o engenheiro Bart FRans Moerman, gerente de obras da OR.

“Se a execução do núcleo de concreto, concretagem dos pilares e laje não ocorrerem na mesma sequência da estrutura metálica, pode-se atrasar e até mesmo paralisar a equipe de montagem", Bart Frans Moerman

Outro item importante no planejamento é dimensionar corretamente os equipamentos para descarga e montagem da estrutura. No caso das estruturas mistas, há a necessidade de trabalho em conjunto da equipe de obra que fará as armaduras, as formas e a concretagem com a equipe de montagem da estrutura metálica (vigas, pilares e steel deck). Portanto, deve-se levar em consideração as movimentações por grua, que nesse tipo de obra são intensas, para evitar que as equipes de civil e metálica tenham que disputar o uso do equipamento no canteiro, atrasando o cronograma.

Colaboração Técnica

Rosane Bevilaqua – Mestre em estruturas metálicas e colaboradora do Centro Brasileiro da Construção em Aço (CBCA).

Tomás Vieira – Diretor de estruturas metálicas da Associação Brasileira de Engenharia e Consultoria Estrutural (Abece) e engenheiro da Cia de Projetos.

Bart Frans Moerman – Gerente de obras da OR.