19
1 ESTUDO COMPARATIVO ENTRE METODOLOGIAS DE CÁLCULO PARA LAJES “BUBBLEDECK” APLICADA EM SOFTWARE ESTRUTURAL - TQS. Bárbara Gomes Ferreira 1 Michael Vinícius Martins Caldeira 2 RESUMO: O crescente aumento das inovações tecnológicas evidencia que o mercado da construção civil cresceu significativamente nos últimos anos, voltando sempre para a potencialização de desempenho dos processos construtivos aliado a redução de custos. O trabalho objetivou-se não só em apresentar as lajes “Bubbledeck” no que tange ao seu contexto histórico, como também apresentá-la como alternativa às lajes convencionais, sendo elas: lajes maciças e lajes nervuradas de modo genérico. Para tanto, dimensionou-se as lajes maciças e nervurada “bubbledeck” (com diâmetros das esferas de 18, 27 e 36 cm) em programa computacional TQS por analogia de grelhas planas. Comparou-se três vãos de lajes, 5m (L1), 7,5m (L2) e 10m (L3) para as mesmas dimensões de pilares 25x25 cm e cargas permanentes, variando proporcionalmente as cargas variáveis, avaliando-se os parâmetros Momento Fletor Max. (tf.m), Área de Aço (cm²) e Deformação Total (mm). Os resultados avaliados evidenciam a aplicabilidade das lajes “Bubbledeck” na construção civil a qual tem sido empregada para grandes vãos, pois quando comparada as lajes maciças apresentou deformação de 46,4% menor para grandes vãos, bem como diferença para a área de aço em 141% para vãos intermediários. Palavras-chave: Inovação Tecnológica, Bubbledeck, lajes nervuradas ABSTRACT: The growing increase of technological innovations shows that the construction market has grown significantly in recent years, always returning to the potential of performance of the construction processes, together with the reduction of costs. The work aimed not only to present the "Bubbledeck" slabs in relation to their historical context, but also to present it as an alternative to conventional slabs, being: solid slabs and slabs generally grafted. For this purpose, solid slabs and ribbed "bubbledeck" (with ball diameters of 18, 27 and 36 cm) were dimensioned in a TQS computer program by analogy of flat grids. Three spans of slabs, 5m (L1), 7,5m (L2) and 10m (L3) were compared for the same dimensions of columns 25x25 cm and permanent loads, varying proportionally the variable loads, evaluating the parameters Momento Fletor Max . (tf.m), Steel Area (cm²) and Total Deformation (mm). The results 1 Engenheira Civil, Especialista em Gestão de Projetos. Gurupi Tocantins. Email:[email protected]. 2 Engenheiro Civil, Especialista em Projetos. Gurupi Tocantins. Email:[email protected]

ESTUDO COMPARATIVO ENTRE METODOLOGIAS DE CÁLCULO … · definido, conforme ABNT NBR 6118 (2014), como lajes moldadas no local ou com nervuras pré-moldadas, em que a zona de tração

  • Upload
    others

  • View
    13

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: ESTUDO COMPARATIVO ENTRE METODOLOGIAS DE CÁLCULO … · definido, conforme ABNT NBR 6118 (2014), como lajes moldadas no local ou com nervuras pré-moldadas, em que a zona de tração

1

ESTUDO COMPARATIVO ENTRE METODOLOGIAS DE

CÁLCULO PARA LAJES “BUBBLEDECK” APLICADA EM

SOFTWARE ESTRUTURAL - TQS.

Bárbara Gomes Ferreira1

Michael Vinícius Martins Caldeira2

RESUMO: O crescente aumento das inovações tecnológicas evidencia que o mercado

da construção civil cresceu significativamente nos últimos anos, voltando sempre para

a potencialização de desempenho dos processos construtivos aliado a redução de

custos. O trabalho objetivou-se não só em apresentar as lajes “Bubbledeck” no que

tange ao seu contexto histórico, como também apresentá-la como alternativa às lajes

convencionais, sendo elas: lajes maciças e lajes nervuradas de modo genérico. Para

tanto, dimensionou-se as lajes maciças e nervurada “bubbledeck” (com diâmetros das

esferas de 18, 27 e 36 cm) em programa computacional TQS por analogia de grelhas

planas. Comparou-se três vãos de lajes, 5m (L1), 7,5m (L2) e 10m (L3) para as

mesmas dimensões de pilares 25x25 cm e cargas permanentes, variando

proporcionalmente as cargas variáveis, avaliando-se os parâmetros Momento Fletor

Max. (tf.m), Área de Aço (cm²) e Deformação Total (mm). Os resultados avaliados

evidenciam a aplicabilidade das lajes “Bubbledeck” na construção civil a qual tem sido

empregada para grandes vãos, pois quando comparada as lajes maciças apresentou

deformação de 46,4% menor para grandes vãos, bem como diferença para a área de

aço em 141% para vãos intermediários.

Palavras-chave: Inovação Tecnológica, Bubbledeck, lajes nervuradas

ABSTRACT: The growing increase of technological innovations shows that the

construction market has grown significantly in recent years, always returning to the

potential of performance of the construction processes, together with the reduction of

costs. The work aimed not only to present the "Bubbledeck" slabs in relation to their

historical context, but also to present it as an alternative to conventional slabs, being:

solid slabs and slabs generally grafted. For this purpose, solid slabs and ribbed

"bubbledeck" (with ball diameters of 18, 27 and 36 cm) were dimensioned in a TQS

computer program by analogy of flat grids. Three spans of slabs, 5m (L1), 7,5m (L2)

and 10m (L3) were compared for the same dimensions of columns 25x25 cm and

permanent loads, varying proportionally the variable loads, evaluating the parameters

Momento Fletor Max . (tf.m), Steel Area (cm²) and Total Deformation (mm). The results

1 Engenheira Civil, Especialista em Gestão de Projetos. Gurupi Tocantins.

Email:[email protected]. 2 Engenheiro Civil, Especialista em Projetos. Gurupi Tocantins.

Email:[email protected]

Page 2: ESTUDO COMPARATIVO ENTRE METODOLOGIAS DE CÁLCULO … · definido, conforme ABNT NBR 6118 (2014), como lajes moldadas no local ou com nervuras pré-moldadas, em que a zona de tração

2

evaluated evidenced the applicability of the "Bubbledeck" slabs in the civil construction,

which has been used for large spans, since when compared to the massive slabs, it

presented a deformation of 46.4% smaller for large spans, as well as difference for the

steel area in 141% for intermediate spans.

Keywords: Technological Innovation, Bubbledeck, ribbed slabs

Page 3: ESTUDO COMPARATIVO ENTRE METODOLOGIAS DE CÁLCULO … · definido, conforme ABNT NBR 6118 (2014), como lajes moldadas no local ou com nervuras pré-moldadas, em que a zona de tração

3

INTRODUÇÃO

O mundo contemporâneo, exige de nós seres humanos capacidades de

resoluções imediatas, sobretudo satisfatórias quanto as adversidades do cotidiano.

Na construção civil, não é diferente, aliás, é preciso que o engenheiro do século XXI,

esteja aberto aos diversos sistemas construtivos, bem como as inovações quanto

aos arranjos estruturais, cabendo a ele, conciliar qualidade, velocidade de execução,

economia, dentre outros aspectos que julgar necessário.

Os arranjos estruturais na construção civil, podem ser compostos por um tipo de

elemento estrutural, ou por um conjunto deles, sendo um desafio ao engenheiro

conciliar a relação custo benefício para compor um arranjo mais adequado para

determinado empreendimento.

A construção civil cresceu significativamente nos últimos anos e sua projeção é

continuar evoluindo, por isso novas técnicas e materiais vêm sendo empregados nas

obras civis com a finalidade de potencializar o desempenho das construções e

principalmente reduzir custos (DALBEN; BRIDI, 2015). Nesse sentido, as inovações

voltadas ao elemento de preenchimento de um dos componentes de um pórtico, as

lajes se fazem necessárias. As lajes são elementos planos que se destinam a receber

a maior parte das cargas aplicadas em uma construção, sejam elas móveis, pisos,

paredes, revestimentos e os mais variados tipos de carga que podem existir em função

da finalidade arquitetônica e espaço físico o qual a laje faz parte.

Em relação as lajes, Araújo (2014) as define como elementos bidimensionais

planos, cuja espessura é bem menor que as outras duas dimensões, e que são

solicitadas por cargas perpendiculares ao seu plano médio. BASTOS (2005) corrobora

que podemos entender por lajes maciças aquelas onde toda a espessura é composta

por concreto (acarretando ganho em volume de concreto), contendo armaduras

longitudinais de flexão e eventualmente armaduras transversais, e apoiadas em vigas

ou paredes ao longo das bordas.

O arranjo estrutural pode ser analisado segundo dois planos, o horizontal

composto por pisos e o vertical, por paredes e revestimentos, sendo este, fator

essencial para garantir-se a estabilidade global do edifício.

Page 4: ESTUDO COMPARATIVO ENTRE METODOLOGIAS DE CÁLCULO … · definido, conforme ABNT NBR 6118 (2014), como lajes moldadas no local ou com nervuras pré-moldadas, em que a zona de tração

4

As lajes com as vigas formam o pavimento responsável por receber as ações mais

importantes das edificações, que são as ações de utilização. Os pilares, atuando em

conjunto com as lajes e vigas, formam a chamada estrutura ou sistema de

contraventamento, responsável por garantir a estabilidade global da estrutura.

O sistema estrutural formado, deve proporcionar o equilíbrio e a resistência

necessários tanto para as ações verticais como para as ações horizontais atuando

simultaneamente ou não.

Para se obter a melhor solução estrutural, é necessário conhecer todos os

requisitos a que a construção deve atender, como por exemplo: cargas atuantes,

finalidade da obra, facilidade de construção, estética, economia, tempo de construção,

materiais disponíveis na região, existência de mão de obra especializada, etc. É

necessário estabelecer a hierarquia ou a prioridade entre os diversos requisitos que

podem existir.

Segundo (CARVALHO, 2012) as lajes nervuradas são utilizadas para vencer

grandes vãos, geralmente maiores que 08 metros. Esse sistema construtivo pode ser

definido, conforme ABNT NBR 6118 (2014), como lajes moldadas no local ou com

nervuras pré-moldadas, em que a zona de tração para momentos positivos esteja

estabelecida nas nervuras entre as quais se permite colocar material inerte. Nessas

lajes temos a redução do concreto que não exerce função estrutural. São lajes em que

a zona de tração é constituída por nervuras, onde são concentradas as armaduras de

tração. Estas lajes possuem uma mesa de concreto na região comprimida, sendo o

espaçamento entre nervuras regulamentado pela NBR6118.

Barboza, 2008 corrobora que a pior solução é a que apresenta os maiores

desencontros entre os objetivos dos projetos arquitetônico e estrutural. De forma

genérica, os sistemas estruturais são formados principalmente por lajes, vigas e

pilares. Ou somente por lajes apoiadas diretamente nos pilares. Diante de tais

alternativas, será aprofundado o estudo de um componente do conjunto dos sistemas

estruturais: lajes. Será abordado três tipos: Lajes maciças, lajes nervuradas, com

enfoque nas nervuradas com cubetas plásticas e lajes bubbledeck. Fazendo

relevâncias quanto a especificações de norma, história da arte no que compreende

inovação tecnológica, vantagens e desvantagens.

Page 5: ESTUDO COMPARATIVO ENTRE METODOLOGIAS DE CÁLCULO … · definido, conforme ABNT NBR 6118 (2014), como lajes moldadas no local ou com nervuras pré-moldadas, em que a zona de tração

5

Diante do exposto, as lajes “Bubbledeck”, sistema construtivo de origem

dinamarquesa composta por esferas plásticas inseridas uniformemente entre duas

armaduras ocupa uma zona de concreto em que não desempenham função estrutural,

reduzindo de 25% a 35% do peso próprio da laje, aliviando assim a fundação.

Possível de ser aplicável em larga escala, o sistema pode ser aplicado em

projetos residenciais, comerciais e industriais, desempenhando papel da laje maciça

bidirecional (SILVA, 2011). A figura 01 representa o esquema de armaduras.

Figura 1 – Esquema da laje bubbledeck.

Fonte: Bubbledeck, 2015

Ainda em estudos no Brasil, a tecnologia não possui normas próprias

referentes ao seu dimensionamento, e por possuir características mecânicas

similares às lajes maciças, sendo assim, as lajes Bubbledeck segue o

dimensionamento das lajes maciças de acordo com a norma alemã DIN 1045

(2001). Com a inserção das esferas plásticas, e o aumento considerável dos vãos

nas duas direções, é possível reduzir em 50% os intereixos entre os pilares dados

estes resultam de testes realizados em países como Alemanha e Dinamarca.

Suas armaduras e as esferas montadas in loco ou pré-fabricadas. A

execução é de forma convencional, como a da laje maciça, são usadas as

tradicionais fôrmas de madeira, ou metálicas e os escoramentos, porém a

Page 6: ESTUDO COMPARATIVO ENTRE METODOLOGIAS DE CÁLCULO … · definido, conforme ABNT NBR 6118 (2014), como lajes moldadas no local ou com nervuras pré-moldadas, em que a zona de tração

6

concretagem é executada em dois estágios. Primeiramente, é concretada uma

pequena camada de aproximadamente 6cm com o intuito de fixar as esferas e a

armadura, após isso é concretado o resto da laje. Este modulo é excelente para

ambientes de difícil acesso, pois os módulos podem ser transportados por parte e

posicionados manualmente na obra.

Em razão da redução do número de materiais usados para a montagem, se

economiza também com o custo de transporte dos mesmos. Como a laje é

posicionada em grande parte com o auxílio de guindastes, a necessidade de mão-

de-obra é inferior ao de métodos convencionais e consequentemente o custo de

mão-de-obra é inferior.

Nos dias de hoje, a preocupação com o meio ambiente passou a ficar em

evidencia, então, soluções que englobem não apenas os aspectos financeiros como

também os aspectos com o meio ambiente passaram a ser vistas como essenciais.

A laje BubbleDeck é um método construtivo que possui o selo verde, ou seja, é

certificado de que em relação aos métodos construtivos disponíveis no mercado,

ela é a que apresenta o menor impacto ao meio ambiente.

De acordo com a Bubbledeck® Internacional (2008), é estimado que para

cada 1kg de esfera plástica reciclada consegue-se economizar por volta de 100kg

de concreto. De forma indireta por reduzir o volume de concreto consegue-se

reduzir também a quantidade de dióxido de carbono que seria emitido pelos

caminhões betoneiras responsáveis por fazer o transporte deste concreto até a

obra, além dos gastos de energia e agregados para a produção dos mesmos.

1 CONTEXTO HISTÓRICO

A primeira obra concluída utilizando os conceitos das lajes Bubbuledeck foi

a Millennium Tower, na cidade de Rotterdam na Holanda. O projeto foi feito

prevendo lajes ocas tubadas mas antes do início da construção, decidiu-se utilizar

o novo conceito de lajes Bubbledeck, tal mudança teve como principal fator o curto

prazo o qual a obra tinha para ser concluída. A alteração de sistemas construtivos

foi não só benéfica ao ciclo dos andares da obra, que passaram de 10 para 4 dias,

Page 7: ESTUDO COMPARATIVO ENTRE METODOLOGIAS DE CÁLCULO … · definido, conforme ABNT NBR 6118 (2014), como lajes moldadas no local ou com nervuras pré-moldadas, em que a zona de tração

7

como também, com a redução de pé direito, devido a exclusão de uso de vigas, foi

possível acrescentar dois andares em relação ao projeto inicial. Quando concluída

e, 200, a Millennium Tower era a segunda maior construção na Holanda, com 149m

e 35 andares.

Figura 2 – Millenium Tower de Rotterdam

Fonte: Techne, 2015.

No contexto nacional, a primeira obra utilizando a concepção da nova

tecnologia, foi a ampliação da sede da empresa Odebrecht situada em Salvador na

Bahia. A ampliação, assim como o projeto da Milennium Tower na Holanda, também

tinha como projeto inicial o uso de outra solução para as lajes, entretanto, assim que

a execução começou, optou-se pelo uso da tecnologia Bubbledeck, tal decisão teve

como fundamento, tomar a ampliação como teste para o projeto do novo Centro

Administrativo do Distrito Federal, onde fundamentaram a necessidade de conclusão

da obra, em tempo reduzido.

Já em Brasília na construção do Centro Administrativo foi o empreendimento

de maior relevância executado em lajes BubbleDecks, no Brasil. De acordo com a

BubbleDeck Brasil foram executados mais 170 mil m² de lajes BubbleDecks, a escolha

deste método construtivo neste empreendimento se deu pelo fato de ser a mais viável

entre todos os métodos construtivos. A Bubbledeck® Brasil levantou dados, que em

razão do uso desta tecnologia foram economizados 35% do volume total de concreto

Page 8: ESTUDO COMPARATIVO ENTRE METODOLOGIAS DE CÁLCULO … · definido, conforme ABNT NBR 6118 (2014), como lajes moldadas no local ou com nervuras pré-moldadas, em que a zona de tração

8

em relação ao projeto anterior, o que resultou em 2500 viagens a menos de caminhão

betoneira, redução de 60% da quantidade de escoramento em relação ao projeto

inicial e reduziu os impactos ambientais, pois evitou o corte de aproximadamente 2800

árvores em razão do uso das Pré-lajes que não fazem o uso de fôrmas

SILVA (2011) apresenta o sistema BubbleDeck como uma inovação tecnológica

a qual tem um custo menor ao final da obra comparada a outros sistemas estruturais,

pois, com menos consumo de material, transmitindo menos carga ao solo, precisará

de fundações menores. Portanto, apesar de exigir um grau de sofisticação maior em

sua execução, como mão-de-obra mais especializada, as lajes BubbleDeck

mostraram-se vantajosas em praticamente todos os aspectos, tais como: economia

de material, desempenho estrutural e conforto aos usuários.

1.1 Análise Mecânica Comparativa

De acordo com (FREIRE, 2009) comparativos entre lajes maciças e nervuradas

com inserção de esferas plásticas em painéis pré-lajes, caracterizando as lajes

“Bubbledeck’’, se justifica pela similaridade de resultado quanto ao teste de ruptura

conforme tabela 1, e figuras 1 e 2 abaixo:

Tabela 1 – Resultados Comparativos – Teste Cortante

Capacidade de Corte (em %

de laje maciça) a/d = 2.15 a/d = 2.3 a/d = 3.0

Laje Maciça 100 100 100

Bubbbledeck (Treliças

soldadas) 91 77 81

Onde: a= Distância da carga até o apoio

d= espessura

Page 9: ESTUDO COMPARATIVO ENTRE METODOLOGIAS DE CÁLCULO … · definido, conforme ABNT NBR 6118 (2014), como lajes moldadas no local ou com nervuras pré-moldadas, em que a zona de tração

9

Figura 03- Ruptura por cortante para laje maciça (Investigations on the shear capacity of biaxial

hollow slabs (2002)).

Figura 04- Ruptura por cortante para laje bubbledeck (Investigations on the shear capacity of

biaxial hollow slabs (2002)).

Depreende-se das figuras acima a semelhança da superfície de ruptura

entre as duas lajes, agregando assim, justificativas plausíveis quanto aos seus

similares métodos para dimensionamento.

As lajes Bubbledeck têm uma melhor distribuição de tensões do que outras

lajes com vazios. Devido a sua estrutura tridimensional e a gradual distribuição

das forças, os vazios devido às esferas não têm influências negativas nem

causarão perdas de capacidade de carga.

Os testes também revelaram que a resistência ao corte é melhor de que se

esperava, indicando uma influência positiva das esferas. Experiências mostraram

um efeito positivo das esferas no processo de concretagem gerando um efeito

similar à adição de aditivos plastificantes.

Page 10: ESTUDO COMPARATIVO ENTRE METODOLOGIAS DE CÁLCULO … · definido, conforme ABNT NBR 6118 (2014), como lajes moldadas no local ou com nervuras pré-moldadas, em que a zona de tração

10

Seguindo o detalhamento das lajes maciças, às lajes Bubbledeck, também se

comunica a outras técnicas de construção, como por exemplo, o uso de concreto

protendido. Se tratando da sequência usual de execução dos painéis temos:

• Escoramento provisório - vigas paralelas espaçadas de 1,8 m a 2,5 m

são posicionadas;

• Colocação dos painéis bubbledeck - elementos pré-moldados

posicionados com o emprego de equipamentos mecânicos;

• Reforços nas juntas - armadura de ligação entre as peças pré-

moldadas e armadura de ligação entre as malhas superiores;

• Capitéis - armadura adicional superior na região dos pilares e eventual

armadura de reforço;

• Reforço periférico - colocação de armadura no perímetro da laje, caso

necessário; • Preparação - selagem de juntas, limpeza e saturação com água do

módulo pré- moldado;

• Concretagem - lançamento, adensamento do concreto de segundo

estágio e remoção do escoramento;

Acabamentos - nenhum trabalho adicional é necessário a menos que se

deseje outro tipo de acabamento diferente do concreto aparente. SILVA (2011).

Como um guia geral para conceituação de projetos, os vãos máximos nos

diferentes tipos de lajes Bubbledeck são geralmente determinados pelas

limitações de flechas. Esse critério é determinado pela razão entre o menor

comprimento (L) do vão e a espessura (h) da laje (L/d), estipulado pela norma

britânica BS8110 ou pela norma europeia EC2 e modificado com a multiplicação

por um fator de 1,5 para levar em conta a redução do peso próprio das lajes

Bubbledeck em relação às lajes maciças. A razão L/d para os diferentes tipos de

vãos está descrita a seguir FREIRE (2009).

L / h ≤ 30 − vãos simples

L / h ≤ 39 – vãos contínuos

L/ h ≤ 10,5 – balanço

Page 11: ESTUDO COMPARATIVO ENTRE METODOLOGIAS DE CÁLCULO … · definido, conforme ABNT NBR 6118 (2014), como lajes moldadas no local ou com nervuras pré-moldadas, em que a zona de tração

11

2 MATERIAL E MÉTODOS

Com o auxílio do software computacional TQS, dimensionou-se um edifício com

três pavimentos, considerando variação dos vãos, diâmetro das esferas (para as lajes

“Bubbledeck”) e cargas acidentais conforme tabela 3. Para o dimensionamento

manteve-se as mesmas dimensões dos pilares 25x25 cm, vigas de 14x30 cm e

resistência característica do concreto à compressão (fck) de 25 MPa.

Para as lajes nervuradas “Bubbledeck”, e maciças em conformidade a NBR

6118 (2014), considerou-se capas superior de 4 cm e inferior de 3 cm, para o

dimensionamento configurando uma nervura, considerou-se o volume das esferas

para a variação dos diâmetros (18, 27 e 36 cm), uma vez que o software não possui

analogia de cálculo para a geometria esférica, validando assim o comparativo. O

lançamento de dados de uma nervura no TQS, requer dimensões específicas, figura

3, as quais foram calculadas por cálculo de volume conforme equação 1 e 2 abaixo:

Figura 5 – Configuração de espaçamentos de laje nervurada – TQS.

Validação para espaçamentos verticais e horizontais.

(Equação 1)

Onde: V= Volume

R= Raio

(Equação 2)

Onde: b= Espaçamentos verticais e horizontais dos elementos de enchimento.

Page 12: ESTUDO COMPARATIVO ENTRE METODOLOGIAS DE CÁLCULO … · definido, conforme ABNT NBR 6118 (2014), como lajes moldadas no local ou com nervuras pré-moldadas, em que a zona de tração

12

V=Volume da esfera

d= Diâmetro

Obtendo assim, a configuração dos espaçamentos de acordo com a tabela 2.

Tabela 2 - Diâmetro, volume e espaçamentos verticais e horizontais dos

elementos de enchimento

Diâmetro da Esfera (cm) Volume (cm³) b (cm)

18 3052,00 13

27 10300,00 18

36 24416,64 26

Após as verificações para os espaçamentos, os edifícios foram lançados de acordo

com a tabela 3, e visualizados na figura 4.

Para o dimensionamento das lajes maciças e nervuradas com diâmetros das

esferas variando entre 18 cm (L1), 27 cm (L2), e 36 cm (L3), utilizou-se vãos de 5,0

m, 7,5 m, e 10,00 m. Os pilares se mantiveram com a mesma configuração para as

lajes em questão, com dimensões de 25 x 25 cm. As figuras que se seguem,

representa como os pavimentos foram elaborados, o modo como as lajes nervuradas

e maciças estão distribuídas, bem como os parâmetros de cada uma.

Tabela 3 – Descrição lajes “Bubbledeck”

Descrição Lajes Nervuradas com variação de diâmetros

Lajes L1N A

ɸ 18

cm

L1N B

ɸ 18

cm

L1N C

ɸ 18

cm

L1N A

ɸ 27

cm

L1N B

ɸ 27

cm

L1N C

ɸ 27

cm

L1N A

ɸ 36

cm

L1N B

ɸ 36

cm

L1N C

ɸ 36

cm

Vão (m) 5 7,5 10 5 7,5 10 5 7,5 10

Cargas Permanente

(kg/m²)

150 150 150 150 150 150 150 150 150

Carga Acidental (kg/m²)

300 300 300 480 480 480 550 550 550

Page 13: ESTUDO COMPARATIVO ENTRE METODOLOGIAS DE CÁLCULO … · definido, conforme ABNT NBR 6118 (2014), como lajes moldadas no local ou com nervuras pré-moldadas, em que a zona de tração

13

Cabe destacar que as escolhas dos diâmetros foram embasadas nas

especificações técnicas Internacionais da Bubbledeck, comerciais, as quais estão

apresentadas abaixo:

Tabela 4 - Especificações Técnicas - Bubbledeck Internacional

Diâmetro da Esfera [cm] 18,00 22,50 27,00 31,50 36,00 40,50 45,00

Mínimo Intereixo das Esferas [cm] 20,00 25,00 30,00 35,00 40,00 45,00 50,00

Máximo Número de Esferas [1/m²] 25,00 16,00 11,00 8,16 6,25 4,94 4,00

Espessura Mínima da Laje [cm] 23,00 28,00 34,00 40,00 45,00 52,00 58,00

Redução de Carga Por Esfera [kN] 0,08 0,15 0,26 0,41 0,61 0,87 1,19

Redução Máx. de Carga /m²[kN/m²] 1,91 2,39 2,86 3,34 3,82 4,29 4,77

Fator para Rigidez [-] 0,88 0,87 0,87 0,88 0,87 0,88 0,88

Fator para o Cortante [-] 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60

Fator para o Peso [-] 0,67 0,66 0,66 0,67 0,66 0,67 0,67

Segue a representação do edifício em plano tridimensional extraída do software

– TQS, representa o edifício em plano tridimensional considerando os três pavimentos

criados para cada diâmetro considerado na realização da pesquisa.

Figura 6 – Representação tridimensional dos pavimentos

Page 14: ESTUDO COMPARATIVO ENTRE METODOLOGIAS DE CÁLCULO … · definido, conforme ABNT NBR 6118 (2014), como lajes moldadas no local ou com nervuras pré-moldadas, em que a zona de tração

14

APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS

Os resultados evidenciam a aplicabilidade das lajes “Bubbledeck” no mercado de

trabalho atual, onde a mesma vem sendo empregada para vencer grandes vãos.

Denota-se que para cargas elevadas (lajes com maior espessura), os momentos

fletores das lajes maciças tendem a ser expressivamente maiores em vãos menores.

Isto se evidenciam nos resultados das lajes com 36 cm de espessura em vãos de 5

m, onde as lajes maciças chegaram a ter um momento fletor cerca de 2,5 m maior

quando comparado com as lajes Bubbledeck, isto se mostra condizente uma vez que

quanto maior a espessura da laje aumenta-se de forma geral o volume e peso do

próprio concreto da mesma, proporcionando assim momento fletores maiores nas

lajes maciças por não serem ocas como no caso das bubbledeck. Também em relação

aos momentos fletores ao analisar os resultados das três espessuras nota-se que as

discrepâncias dos resultados são maiores em vãos pequenos, tendendo a serem

diminuídos em vãos maiores.

Já referente a deformação, para as lajes com 18 cm e 27 cm observa-se resultados

bem próximos nos dois tipos de laje, sendo que as deformações aumentam em vão

maiores de forma similar nos dois tipos de laje. Porém as maiores discrepâncias

ocorreram nas lajes de 36 cm de espessura, onde para vãos de 10m, as lajes

bubbledeck chegaram a ter uma deformação 46,4% maior que as lajes maciças. Isto

pode estar relacionado ao volume preenchido pelas bolas plásticas, que de acordo

com os dados há menores deformações quando se utilizam bolas com diâmetros

menores.

Para as taxas de aço, os resultados obtidos mostram que para vãos pequenos, as

lajes maciças de modo geral, apresentam elevada taxa de aço, sendo conservadora

em relação as lajes Bubbledeck. Vale ressaltar que para grandes vãos, e carga

permanente mediana, as taxas de aço se aproximam, conforme tabelas 5, 6 e 7

abaixo. Vale salientar que não há método e/ou laje ideal, cabe ao projetista analisar a

melhor solução ao seu projeto.

Page 15: ESTUDO COMPARATIVO ENTRE METODOLOGIAS DE CÁLCULO … · definido, conforme ABNT NBR 6118 (2014), como lajes moldadas no local ou com nervuras pré-moldadas, em que a zona de tração

15

Tabela 5 - Apresentação de dados para lajes L1 LAJE

L1M

A L1N

A Variação

(%) L1M

B L1N

B Variação

(%) L1M

C L1N

C Variação

(%)

MOMENTO MAX. (tf.m)

2.5 1.3 92 2.6 2.7 4 4.2 3.9 5

ÁREA DE AÇO NECESSÁRIA

(cm²)

3.8 2.25 67 3.9 4.8 24 6.4 5.4 20

DEFORMAÇÃO TOTAL (mm)

17.2 18 4.7 28.3 27.8 2 37.7 39 3.4

Tabela 6 – Apresentação de dados para lajes L2 LAJE L2M

A L2N

A Variação

(%) L2M

B L2N B Variação

(%) L2M

C L2N C Variação

(%)

MOMENTO MAX. (tf.m.)

4.8 1.9 159 4.8 3.7 29 5.9 6.2 5

ÁREA DE AÇO NECESSÁRIA

(cm²)

5.1 2.2 132 5.1 6.3 23.5 6.3 7.5 19

DEFORMAÇÃO TOTAL (mm)

19 18 5.5 28.3 27.8 2 37.7 39 3.4

Tabela 7 – Apresentação de dados para lajes L3 LAJE L3M

A L3N

A Variação

(%) L3M

B L3N

B Variação

(%) L3M

C L3N

C Variação

(%)

MOMENTO MAX. (tf.m)

7.8 2.99 161 7.64 4.28 78 7.83 7.25 8

ÁREA DE AÇO NECESSÁRIA

(cm²)

6.5 2.7 141 6.5 3.8 71 6.5 6.6 1.5

Page 16: ESTUDO COMPARATIVO ENTRE METODOLOGIAS DE CÁLCULO … · definido, conforme ABNT NBR 6118 (2014), como lajes moldadas no local ou com nervuras pré-moldadas, em que a zona de tração

16

DEFORMAÇÃO TOTAL (mm)

25.7 17.6 46 17.2 27.1 58 26.1 38.2 46.4

A inovação tecnológica aqui apresentada, se mostrou aplicável para o

contexto da construção civil, expandindo assim, as opções não só sustentáveis,

como também, parâmetros quantitavivos e qualitativos agregados a mesma.

A pesquisa atingiu seu objetivo o qual era uma possível análise numérica

dos modos de dimensionamento das lajes Bubbledeck, a qual foi satisfatória, uma

vez que os dados mostraram parâmetros similares, tornando válida e aplicável os

dimensionamentos por lajes maciças, bem como nervuradas.

Vale salientar, que não há método ideal, cabe ao projetista analisar a melhor

solução a ser aplicada a seu projeto.

Contudo, a pesquisa realizada também tem o intuito de se tornar sugestão para

futuros trabalhos, no que tange o avanço aos estudos junto a Bubbledeck.

Page 17: ESTUDO COMPARATIVO ENTRE METODOLOGIAS DE CÁLCULO … · definido, conforme ABNT NBR 6118 (2014), como lajes moldadas no local ou com nervuras pré-moldadas, em que a zona de tração

17

CONSIDERAÇÕES FINAIS

As inovações tecnológicas estão presentes no mercado da construção em

constantes atualizações sempre em busca de melhorias para a construção civil, a fim

de proporcionar economia associada a uma menor geração de resíduos, além do uso

de materiais ecologicamente corretos. É neste panorama que nasceu a ideia das lajes

bubbledeck.

O presente trabalho comparou as lajes bubbledeck, lajes lisas de 18, 27 e 36

cm, com suas respectivas nervuradas. A metodologia bem como os resultados forão

expostos na tentativa de se abranger de maneira generalizada o dimensionamento

das lajes bubbledeck as quais seguem normatização das lajes maciças. Viabilidade

econômica, aspectos construtivos e qualidades foram demonstrados. A laje

bubbledeck do projeto analisado se mostrou a mais aplicável e econômica levando

em conta os resultados obtidos quando comparada às demais, comprovando assim

suas aplicações no mercado, uma vez que vem sendo utilizada para vencer grandes

vãos em menor tempo de execução.

As lajes utilizando tal tecnologia resultou em um menor consumo de aço, menor

consumo de concreto e menor flecha máxima, critério este que invalidou a utilização

da laje lisa de 18cm, onde os parâmetros se divergem. É importante salientar que

além dos fatores econômicos a bubbledeck leva também vantagem no conforto

gerado ao usuário, já que os painéis são acabados em fábricas e içados para a obra,

evitando os transtornos advindos das execuções in loco.

Ainda relacionado ao aspecto financeiro do empreendimento, pode-se

mencionar que as fundações são uma parcela considerável no custo final da estrutura

e, portanto, uma estrutura que consome menos material, como a bubbledeck,

transmitirá menos carga ao solo e consequentemente precisará de fundações

menores.

Portanto, apesar de exigir um grau de sofisticação maior em sua execução,

como mão-de-obra mais especializada, as lajes bubbledeck mostraram-se vantajosas

em praticamente todos os aspectos, tais como: economia de material, desempenho

estrutural e conforto aos usuários.

Por fim, o presente projeto aliado à oportunidade de acompanhar projetos com

a tecnologia bubbledeck, que serão executados no Brasil, está sendo de grande valia

para minha formação como engenheiro civil. Para trabalhos futuros sugere-se a

realização de testes experimentais, de modo a confirmar se os dados fornecidos pelo

fabricante da laje bubbledeck são coerentes.

Page 18: ESTUDO COMPARATIVO ENTRE METODOLOGIAS DE CÁLCULO … · definido, conforme ABNT NBR 6118 (2014), como lajes moldadas no local ou com nervuras pré-moldadas, em que a zona de tração

18

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ABNT: ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118:2003

Projeto de Estruturas de Concreto.

ARAÚJO, José Milton de. Curso de Concreto Armado. Ed. Dunas – Rio Grande, 4ª ed,

RS 2014.

BASTOS, P. S. S. Lajes de concreto. Apostila. Departamento de Engenharia Civil,

Faculdade de Engenharia de Bauru, Universidade Estadual Paulista - UNESP, Bauru,

2005.

BUBBLEDECK INTERNACIONAL. BubbleDeck Design Guide. Disponível em:

<http://www.BubbleDeck-uk.com>. Acesso em maio de 2019.

CARVALHO, Mailson Castelão de. Análise Comparativa estrutural e econômica entre

as lajes maciça, nervurada treliçada e nervurada com cuba plástica em em edifício de

10 pavimentos. 2012. Pág 79. Dissertação (Dissertação (trabalho de conclusão de

curso) – Departamento de Tecnologia da Universidade Estadual de Feira de Santana.

Feira de Santana.

DALBEN, D.; BRIDI, E.M. Lajes Maciças Convencionais, nervuradas com cubas

plásticas e nervuradas treliçadas: Análise Comparativa. Ijuí-RS, p.6, 2015.

DIN 1045, 2001, Concrete – German code for the design of concrete structures.

FREIRE, Tâmara Carvalho. Estudo comparativo para lajes cogumelo utilizando as

tecnologias “BubbleDeck” e atex. Projeto de graduação. Rio de Janeiro: Universidade

Federal do Rio de Janeiro – UFRJ, agosto, 2009.

Aldejohann, M.,Schnellenbach-Held, M. Investigations on the shear capacity of biaxial

hollow slabs. 2002.

SILVA, Marcos Alberto Ferreira da. Projeto e construção de lajes em concreto armado.

2005. 239 f. Dissertação (Pós Graduação em Engenharia Civil) – Departamento de

Engenharia Civil, Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2005.

SILVA, Yuri Mariano de Oliveira. Estudo comparativo entre lajes “BubbleDeck” e lajes lisas. Projeto de graduação. Rio de Janeiro: Universidade Federal do Rio de Janeiro - UFRJ, 2011.

Page 19: ESTUDO COMPARATIVO ENTRE METODOLOGIAS DE CÁLCULO … · definido, conforme ABNT NBR 6118 (2014), como lajes moldadas no local ou com nervuras pré-moldadas, em que a zona de tração

19

BUBBLEDECK BRASIL, disponível em <http://www.bubbledeckbrasil.com.br>,

Acesso em maio de 2019.