Estruturas mistas ganham espaço na construção de edifícios multipavimentos

Nos últimos anos, a adesão às estruturas mistas pela construção civil brasileira é notável. A explicação para isso está na necessidade de reduzir prazos de execução, racionalizar recursos, gerar menos ruídos e diminuir a quantidade de operários no canteiro. Outro impulso para esse movimento foi a publicação da ABNT NBR 8800, em 2008, norma técnica que trata do projeto desse tipo de estrutura.

Considera-se sistema misto aço-concreto aquele no qual um perfil de aço (que pode ser laminado, soldado ou moldado a frio) trabalha em conjunto com o concreto para compor um elemento estrutural (viga, laje ou pilar). O principal campo de aplicação dessa solução é em edifícios de múltiplos andares, comerciais, residenciais, institucionais, hospitais, shopping centers etc.

VIGAS MISTAS

Dentre os ganhos obtidos com essa solução estão a maior rigidez e a velocidade de execução decorrente da eliminação dos escoramentos

Tomás Vieira

As vigas mistas são resultado da associação de uma viga de aço com uma laje de concreto ou mista por meio dos conectores de cisalhamento, geralmente soldados à mesa superior do perfil metálico.

Essa solução construtiva é muito empregada na construção de edifícios e de pontes rodoviárias. Em comparação às vigas 100% de aço, as mistas costumam apresentar resistência superior com poucos custos adicionais.

De acordo com o engenheiro Tomás Vieira, diretor de estruturas metálicas da Abece (Associação Brasileira de Engenharia e Consultoria Estrutural), vigas mistas são competitivas em várias situações, quando combinadas a pilares de concreto e a lajes steel deck, por exemplo. “Dentre os ganhos obtidos com essa solução estão a maior rigidez e a velocidade de execução decorrente da eliminação dos escoramentos. Também é possível registrar economia na altura dos perfis e ganho de pé-direito, além da redução do consumo de aço estrutural e das proteções contra incêndio e corrosão”, diz Vieira.

VIGA SEM ESCORAMENTO

A execução de estruturas com vigas mistas pode ser feita com ou sem escoramento. Em geral, o escoramento é utilizado apenas quando é necessário limitar os deslocamentos verticais da viga de aço na fase construtiva. Mas, na maior parte das vezes, o escoramento é dispensado, agilizando e simplificando a montagem. Nessas situações, o peso próprio do aço e o peso do concreto fresco atuam apenas na seção metálica, e as cargas aplicadas após o endurecimento do concreto atuam sobre a seção mista.

“Em obras com estruturas mistas, tanto a mão de obra quanto os materiais e os equipamentos para a montagem não diferem muito dos utilizados na montagem de estruturas convencionais, sobretudo em obras que já contam com algum grau de industrialização”, diz Vieira.

A principal mudança fica pela introdução dos conectores de cisalhamento, responsáveis pela transferência das tensões que surgem na interface aço-concreto. O conector mais utilizado é o pino com cabeça (stud bolt) introduzido em uma pistola automática ligada a um equipamento de soldagem. Os studs são fixados na mesa superior da viga por eletrofusão e ficam embutidos na capa de concreto da laje.

PILARES MISTOS

Com aplicações mais restritas em comparação às vigas e às lajes de aço-concreto, os pilares mistos são aproveitados principalmente na construção de edifícios altos, combinados a concretos de alta resistência. “Em edifícios médios ou pequenos, essa solução perde competitividade principalmente porque o perfil de aço padrão já atende bem às necessidades de suporte de carga”, comenta Vieira.

Além de prédios altos, os pilares mistos têm aplicação em galpões de armazenagem, quadras esportivas cobertas, hotéis e pavilhões nos quais a proteção do perfil de aço com o concreto é desejável por razões estéticas ou pela proteção contra corrosão, incêndio ou impactos. Também podem ser aproveitados em obras de recuperação de estruturas, transformando estruturas de aço convencional ou de concreto armado em mistas reforçadas.

Em comparação aos equivalentes em concreto armado, os pilares mistos se caracterizam por maior ductilidade e por permitir a execução de pilares esbeltos e com menor peso global da estrutura. Já quando comparados aos pilares puramente metálicos, os mistos também podem apresentar vantagens como maior rigidez da estrutura e resistência à flambagem.

Um exemplo recente de aplicação de pilares mistos foi a construção do Aqwa Corporate, no Rio de Janeiro. Nesse empreendimento de lajes comerciais, os pilares viabilizaram megacolunas inclinadas junto às fachadas, responsáveis por boa parte do arrojo arquitetônico do edifício. Com 90 m de altura, os elementos foram compostos por chapas de aço circulares revestidas com alumínio e preenchidas com concreto de alta resistência.

PILARES PREENCHIDOS E REVESTIDOS

Nos pilares mistos, os procedimentos executivos variam se o pilar em questão for preenchido ou revestido com concreto. Os pilares preenchidos são constituídos de perfis tubulares recheados com concreto, dispensando armadura e fôrmas. A leveza e o fato de dispensar equipamentos especiais para a montagem estão entre as vantagens dessa solução.

Em obras com estruturas mistas, tanto a mão de obra quanto os materiais e os equipamentos para a montagem não diferem muito dos utilizados na montagem de estruturas convencionais, sobretudo em obras que já contam com algum grau de industrialização

Tomás Vieira

Nos pilares revestidos, o elemento estrutural de aço pode ser formado por um ou mais perfis ligados entre si. Neste tipo de pilar, que exige o uso de fôrmas para concretagem, recomenda-se o uso de uma armadura para combater a expansão lateral do concreto e também para prevenir a desagregação do revestimento de concreto.

DIRETRIZES DE PROJETO

Os projetos com estruturas mistas de concreto e aço devem atender à já citada ABNT NBR 8800:2008 – Projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edifícios. Outras normativas que precisam ser consideradas são a ABNT NBR 14.762:2010 – Dimensionamento de estruturas de aço constituídas por perfis formados a frio; a ABNT NBR

14.323:2013 – Projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edifícios em situação de incêndio; e a ABNT NBR 6118:2014 – Projeto de estruturas de concreto – Procedimento.

Leia também
Estruturas metálicas reduzem o tempo de construção em até 40%

COLABORAÇÃO TÉCNICA

Tomás Vieira – Engenheiro-civil formado pela Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (Poli-USP) e pós-graduado em Projeto de Estruturas de Concreto para Edifícios. É diretor de Estruturas Metálicas da Abece (Associação Brasileira de Engenharia e Consultoria Estrutural) e engenheiro de projetos na Cia de Projetos.

Em obras com estruturas mistas, tanto a mão de obra quanto os materiais e os equipamentos para a montagem não diferem muito dos utilizados na montagem de estruturas convencionais, sobretudo em obras que já contam com algum grau de industrialização

Tomás Vieira

Nos pilares revestidos, o elemento estrutural de aço pode ser formado por um ou mais perfis ligados entre si. Neste tipo de pilar, que exige o uso de fôrmas para concretagem, recomenda-se o uso de uma armadura para combater a expansão lateral do concreto e também para prevenir a desagregação do revestimento de concreto.

DIRETRIZES DE PROJETO

Os projetos com estruturas mistas de concreto e aço devem atender à já citada ABNT NBR 8800:2008 – Projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edifícios. Outras normativas que precisam ser consideradas são a ABNT NBR 14.762:2010 – Dimensionamento de estruturas de aço constituídas por perfis formados a frio; a ABNT NBR