Projeto estrutural em edifícios:
princípios teóricos
e boas práticas

Good practices for structural design in buildings | ACCA software
Plan - Projeto estrutural | ACCA software
A) Planta
3D - Projeto estrutural | ACCA software
B) 3D
 
Structural model - Projeto estrutural | ACCA software
C) Modelo estrutural
Structural details - Projeto estrutural | ACCA software
D) Desenhos executivos estruturais

O planejamento estrutural e suas fases

O projeto estrutural pode se traduzir na aplicação de princípios teóricos e boas práticas, bem como de regras específicas concebidas para garantir os requisitos essenciais de resistência mecânica, estabilidade e durabilidade.

O atual paradigma de projeto prevê que as obras garantam determinados níveis de desempenho de acordo com os Estados Limites, ao longo de toda a vida nominal de projeto.

A obtenção de determinados níveis de desempenho permite evitar colapsos e perdas de equilíbrio, mas também manter um determinado nível de resistência mecânica em condições de incêndio.

O processo de projeto estrutural, que leva a obter determinados níveis de desempenho, pode ser dividido nas fases seguintes:

  • Planejamento estrutural
  • Ações e avaliação de cargas
  • Métodos de análise
  • Projeto de elementos
  • Detalhes, desenhos e preparação de atividades
Pórtico de concreto armado - Projeto estrutural | ACCA softwarePórtico de concreto armado

Planejamento estrutural

O planejamento estrutural é fortemente influenciado pela escolha tecnológica feita, ou seja, pelo material e pela tecnologia a ele associada.

A escolha tecnológica pode depender de vários fatores, tais como:

  • Custo
  • Tempo de execução
  • Requisitos ambientais

Uma estrutura de concreto armado pode ter um custo menor, mas tempos de realização mais longos do que uma estrutura semelhante construída por meio da tecnologia de pré-fabricação. Portanto, a escolha sempre deve ser feita seguindo uma análise de custo-benefício.

Além desses aspectos, a escolha tecnológica influencia por sua vez o planejamento estrutural, que deve ter conta de outros aspectos (por exemplo, a periculosidade do local e a categoria do edifício) dos quais dependem as cargas estáticas e as necessidades do cliente.

Considerando o caso de uma estrutura com pórtico de concreto armado, o processo de planejamento estrutural pode ser dividido nas seguintes fases:

  • estudo do perigo do local e definição do modelo de projeto.
  • Posicionamento, orientação e cumprimento das limitações nas colunas.
  • Posicionamento e cumprimento das limitações nas vigas.
  • Definição dos níveis.
  • Escolha do tipo de fundação.
Exemplo de orientação correta - Projeto estrutural | ACCA software
Exemplo de orientação correta
Exemplo de orientação não benéfica para a satisfação de verificações estruturais - Projeto estrutural | ACCA software
Exemplo de orientação não benéfica para a satisfação de verificações estruturais

Estudo de periculosidade do local e definição do modelo de projeto

À luz de possíveis eventos sísmicos e do relacionado estudo de periculosidade, o projetista não pode ignorar a aplicação de modelos de projeto capazes de enfrentar tais eventos.

A legislação prevê dois comportamentos para estruturas sujeitas a ações sísmicas e não equipadas com dispositivos de isolamento e/ou dissipação:

  • comportamento estrutural dissipativo;
  • comportamento estrutural não dissipativo.

Para estruturas com comportamento dissipativo, é necessário escolher a classe de ductilidade a ser associada, que afetará as várias prescrições de forma a regular a capacidade dissipativa a nível local e global. De acordo com esta abordagem, o projetista deverá fazer escolhas sobre o comportamento que deseja obter.

Isso também com base na periculosidade do local, que em casos particularmente complexos até pode ser deduzida de um estudo de resposta sísmica local.

Posicionamento e cumprimento das limitações nas vigas

As vigas permitem transferir as cargas para as colunas e, em contextos de carga excepcional, devem permitir o acionamento das bisagras plásticas de forma a favorecer mecanismos o mais dúcteis possíveis.

Conforme descrito para colunas, no caso de vigas também é importante considerar os seguintes aspectos:

  • Posicionamento: a menos que existam requisitos arquitetônicos particulares ou tipos de esquemas estruturais, as vigas devem ser colocadas entre as colunas de forma a criar um pórtico espacial tridimensional. Isso contribui para tornar o edifício regular em altura e também para limitar deslocamentos entre piso.
  • Limitações legislativas: as normas preveem várias limitações para a geometria. Além dessas, vale a pena lembrar a fórmula:

h_viga ≤ h_coluna -5cm

que é necessário levar em conta no pré-dimensionamento, a fim de cumprir o princípio de Hierarquia das Resistências viga-coluna, a verificar após a análise estrutural.

Exemplo de junta de separação útil para melhoria estrutural - Projeto estrutural | ACCA softwareExemplo de junta de separação útil para melhoria estrutural

Definição dos níveis

Os níveis (lajes), do ponto de vista estrutural, podem ser com urdidura individual ou dupla. As lajes com urdidura individual são projetadas considerando uma faixa unitária livre de qualquer ligação transversal. Portanto, idealmente, sob carga elas deveriam apresentar uma deformação cilíndrica, mas isso quase nunca acontece.

Esse comportamento destaca a necessidade de estabelecer cuidadosamente os parâmetros estruturais de projeto. Simples regras sugerem manter a relação entre o vão livre da laje e sua espessura dentro do intervalo de 18-20 para limitar a deformabilidade. Ao limitar a deformabilidade, é possível evitar concentrações de esforços geradas por elementos não estruturais e, portanto, o surgimento de fissuras.

Em lajes com urdidura individual, a interação nas bordas é um aspecto que certamente deve ser considerado. As estruturas paralelas à urdidura, de fato, não são um apoio direto, mas um verdadeiro vínculo transversal resultando em solicitações internas e, portanto, em possíveis fissuras. Esse problema pode ser resolvido realizando nervuras ou, em casos de altas solicitações, criando uma junta estrutural ao longo dessas direções.

A direção de urdidura é, sem dúvida, um aspecto crucial para o projetista. Geralmente, alterna-se a direção de urdidura para manter uma distribuição uniforme da carga nos vários níveis.

Projeto obras de fundação - Projeto estrutural | ACCA softwareProjeto de obras de fundação por meio de investigação das tensões geradas no solo pelo efeito da superestrutura

Escolha do tipo de fundação

No processo de planejamento estrutural, além dos aspectos já abordados e outros não mencionados, também é importante lembrar a escolha do tipo de fundação. A fundação é a parte da obra que tem como função transferir para o solo as cargas provenientes das superestruturas, em condições estáticas e dinâmicas.

As investigações geotécnicas nessa fase podem ajudar a estudar as propriedades do solo, fornecendo também informações úteis quanto à presença de eventuais águas do terreno e variações no seu nível.

Existem diferentes tipos de investigações e, naturalmente, devem ser proporcionais à natureza da obra e/ou à intervenção a ser realizada.

Porém, é bom ressaltar que o projetista é responsável pela definição do plano de investigação, bem como pelas caracterização e modelagem geotécnica, apesar da incerteza intrínseca que sempre afeta tal estudo. Por isso, a escolha do tipo de fundação nunca deve ser feita a priori: é sempre necessário investigar e, daí, definir um modelo geotécnico do solo que permita fazer a escolha melhor para toda a vida nominal de projeto.

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