PROJETO DE MASSA ATIVA:

ESPAÇO CULTURAL

Caio Leandro de Assis Caio Renato Cury Ivantes Eduardo Moreli Fernando César Vargas Zanoni Fernando Shigueu Tahira Isadora Pasquini

Rafael Rambalducci Kerst

Orientação: Prof. Vitor Faustino Pereira

Londrina

2013

P a g e | 1

GRUPO 4:

Caio Leandro de Assis Caio Renato Cury Ivantes

Eduardo Moreli Fernando César Vargas Zanoni

Fernando Shigueu Tahira Isadora Pasquini

Rafael Rambalducci Kerst

PROJETO DE MASSA ATIVA:

ESPAÇO CULTURAL

Orientação: Prof. Vitor Faustino Pereira

Londrina

2013

P a g e | 2

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO.......................................................................03

2. PROPOSTA E JUSTIFICATIVA.............................................04

3. LOCALIZAÇÃO......................................................................06

4. ZONEAMENTO......................................................................07

5. DADOS DO EDIFICIO...........................................................10

6. PROJETO..............................................................................16

7. ALTERNATIVAS ESTRUTURAIS.........................................21

7.1 ALTERNATIVA 1...........................................................21

7.2 ALTERNATIVA 2...........................................................24

7.3 ALTERNATIVA 3...........................................................28

8. ESCOLHA ESTRUTURAL.....................................................33

9. ENCAMINHAMENTO DE FORÇAS.......................................43

10. PROCESSO CONSTRUTIVO................................................53

P a g e | 3

1. INTRODUÇÃO

A disciplina Fundamentos do Projeto Estrutural tem por objetivo interar o

aluno aos mais diversos tipos de sistemas estruturais existentes, podendo os

mesmos serem de forma ativa, massa ativa, vetor ativo, entre outros. Este

contato proporciona ao aluno desenvolver uma análise crítica sobre as

estruturas, seu funcionamento e principalmente a melhor opção de sistema

estrutural para diferentes edificações.

Foi proposto a construção de uma biblioteca interativa ao público,

utilizando-se do sistema estrutral de massa ativa. Para isso, irá ser

demonstrado como são feitas as escolhas para melhores soluções estruturais

para um mesmo projeto arquitetônico, demostrando como são realizados o

dimensionamento e posicionamento dos pilares, vigas e lajes, os quais são

elementos fundamentais ao sistema estrutural escolhido.

O sistema de massa ativa é caracterizado por possuir menor eficiência

estrutural, por ser de grandes dimensões e necessitar de grande massa para

combater os esforços internos solicitantes, quando comparado aos outros

sistemas. Devido ao formato da edificação também será necessário se realizar

uma análise para cargas de ventos atuantes na estrutura.

Os conceitos empregados neste trabalho serão os mesmos adquiridos

ao longo do ano letivo, através dos ensinamentos do professor Vitor Faustino

Pereira.

Esse projeto irá colocar os alunos em contato direto com o sistema

estrutural de massa ativa, o qual é de suma importância ao aprendizado e a

carreira profissional, já que o Brasil é reconhecido pela grande utilização do

concreto armado em suas construções, material característico quando se fala

em sistemas de massa ativa. Gerando assim, uma experiência única no

período acadêmico, sendo um dos contatos mais próximos à profissão de

Engenheiro Civil.

P a g e | 4

2. PROPOSTA E JUSTIFICATIVA

O lazer é um fenômeno social de grande impacto, sendo analisado a

partir das escolhas dos individuos e às suas identidades. Por toda a Europa, as

cidades estão voltadas à história através de museus e centros culturais que

proporcionam lazer aos habitantes e consequente melhoria na qualidade de

vida dos mesmos. No Brasil é comum se encontrar centros culturais em

cidades capitais, como São Paulo, Rio de Janeiro, Curitiba entre outras.

Os centros Culturais são tidos como exemplo de participação do

indivíduo no meio, onde através de música, dança e outros tipos de arte há a

manifestação do ser. Estas manifestações culturais não só proporcionam

descontração, valorização e prazer, mas também concientizam a população de

que indiferente da classe socioeconômica, o lazer é um direito de cada cidadão

(SILVA, LOPES, XAVIER, 2009).

Devido a importância dos centros culturais, seus impactos e a carência

do mesmo na cidade de Londrina – PR, objetivou-se a construção de um

complexo cultural, integrando biblioteca, auditório, espaço para exposições e

outros eventos culturais.

A cidade de Londrina possui a Biblioteca Municipal que está localizada

no centro da cidade. Com o grande crescimento populacional e também da

expansão territorial da cidade, o acesso ao centro tem se tornado cada vez

mais difícil, devido ao grande tráfego em determinados períodos, logo grande

parte da população evita recorrer a esta região da cidade.

Londrina é vista por muitos como uma cidade que sofre com a carência

de atividades culturais, grandes centros, que não estão muito distantes, como

Curitiba, se destacam neste aspecto. A cidade contou por muito tempo com o

Cine Teatro Ouro-Verde, também localizado na região central, contudo um

incêndio de grandes proporções ocorrido no início de 2012 destruiu

completamente o recinto.

Devido aos fatos citados acima, a criação de um complexo cultural,

integrando biblioteca, auditório e espaço para exposições se torna de extrema

utilidade pública.

A região escolhida para a implementação da edificação em estudo, será

a Gleba Palhano, região oeste da cidade de Londrina, considerada, hoje, uma

das regiões que mais crescem em Londrina, e também uma das mais

valorizadas da cidade. A mesma abriga inúmeros condomínios resisdenciais de

alto padrão. Contudo o fator determinante para a escolha da região foi a

proximidade a três grandes centros educacionais da cidade – Universidade

P a g e | 5

Estadual de Londrina (UEL), a Universidade Norte do Paraná (Unopar) e a

Faculdade Pitágoras – todas interligadas ao complexo, com fácil acesso

através da PR-445.

A construção do complexo acarretará não só ganhos culturais, mas

também melhoria na infraestrutura da cidade. Sendo uma biblioteca de fácil

acesso para a população, incentivará, tanto aqueles que necessitam deste

espaço (estudantes e professores), como os que não possuem ligação direta

com a educação (população em geral, utilizando apenas como forma de lazer).

Um complexo capaz de receber atrações culturais de nível nacional e

internacional como o FILO (Festival Internacional de Londrina), que traz

grandes números teatrais para a cidade, e também incentivar a vinda

concertos, shows e exposições artísticas, proporcionaria um maior

reconhecimento como polo cultural a cidade de Londrina ao restante do país.

Esta melhor imagem em âmbito nacional, traria vantagens ao município que

abrangem deste questões econômicas à qualidade de vida.

P a g e | 6

3. LOCALIZAÇÃO

A obra será situada na Avenida Terras de Santana, no cruzamento com a

Rua Luiz Lerco, sendo localizado no bairro da Gleba Palhano, na zona Oeste

de Londrina.

Imagem 01: Localização do terreno.

O acesso se dará pala rua Francisco Salton.

O terreno será ocupado de modo a otimizar a utilização do complexo, tendo

sua face virada para o leste, afim de aproveitar a melhor posição em relação ao

sol. O terrenos escolhido possui 175 (cento e setenta e cinco) metros de

comprimento e 140 (cento e quarenta) metros de largura, totalizando uma área

de 24.500 (vinte e quatro mil e quinhentos) metros quadrados.

P a g e | 7

4. ZONEAMENTO

A imagem abaixo representa uma parte do zoneamento da região de Londrina.

Imagem 02: Mapa do zoneamento da cidade de Londrina, o traçado em vermelho

representa o terreno da obra.

De acordo com o mapa de zoneamento da cidade de Londrina, a

biblioteca será construída na zona comercial três, cujas características são:

zona de comércio regional, destinada a implantação de qualquer tipo de

comércio e serviço.

De acordo com o artigo 22 da lei municipal número 7485, de 20 de Julho de

1998:

O lote mínimo deve ser de 360m²;

Para lotes de esquina a largura mínima do edifício é de 15 metros;

Coeficiente de aproveitamento de 2,5;

Taxa de ocupação de 100% da área livre do lote no térreo, 80% no

segundo pavimento e de 50% do lote nos demais pavimentos;

P a g e | 8

Recuo de frente de no mínimo de 5 metros, recuo de fundo de no

mínimo 2,5 metros e sendo os recuos laterais calculados de acordo com

o artigo 43.

O artigo 43 diz que para o calculo do recuo lateral deve-se utilizar a seguinte

formula:

R = (H/15) + 1,2m

Onde:

R = recuo lateral mínimo em metros;

H = altura da edificação em metros.

Utilizando altura como 18 metros, obtém-se um recuo lateral mínimo de 2,4

metros.

A imagem abaixo é a representação em planta do empreendimento.

Imagem 03: Ocupação do terreno.

P a g e | 9

O Coeficiente de Aproveitamento é um número que, multiplicado pela área do

lote, indica a quantidade máxima de metros quadrados que podem ser

construídos em um lote, somando-se as áreas de todos os pavimentos.

Pela norma a área máxima construída é de 61250 m², a área calculada do

edifício é de 18042 m², esse valor está abaixo do limite.

A taxa de ocupação é a relação percentual entre a projeção da edificação e a

área do terreno. Ou seja, ela representa a porcentagem do terreno sobre o qual

há edificação.

A taxa de ocupação do empreendimento é de:

Primeiro pavimento é de 52%;

Segundo pavimento é de 5%;

Terceiro pavimento até o sétimo é de 4%.

Os valores de recuos do empreendimento são:

Recuo de frente: 23,5 metros;

Recuo lateral: 15 metros;

Recuo de fundo: 23,75 metros.

P a g e | 10

5. DADOS DO EDIFICIO

A ideia conceitual do projeto é baseada na integração de espaços

culturais em uma região em grande desenvolvimento de Londrina – PR. O

principal embasamento é a Biblioteca Brasiliana Guita e José Mindlin,

localizada na Cidade Universitária em São Paulo - SP, inaugurada em 23 de

março de 2013.

O complexo irá integrar biblioteca, auditório, espaço para exposições

e outros eventos culturais. A entrada do complexo fica á leste, fazendo com

que este tenha um maior aproveitamento do sol da manhã e seja mais fresco

ao final da tarde.

Imagem 04: Visualização do empreendimento.

O espaço para o acervo, biblioteca, será composto por 6

pavimentos, sendo um térreo de planta retangular, mais 5 pavimentos tipo de

planta em U. No total cada pavimento terá 45 metros de comprimento e 20 de

largura, totalizando uma área de 7700 m2, com pé direito de 3 metros.

P a g e | 11

Imagem 05: Sala de leituras do pavimento térreo.

O pavimento tipo por ter seção U forma um mezanino, este possui

fechamento em vidro, sendo possível do térreo, visualizar as prateleiras dos

outros pavimentos. Nas faces laterais da construção, cada pavimento possui

janela tanto na fachada norte quanto sul, possibilitando a troca de ar e

economizando energia de climatização.

Nos corredores formados nos tipos é disposto o acervo, contando

com 5 prateleiras em cada corredor, uma encostada na parede e outra duas

espaçadas á 1,0m da primeira, cada prateleira voltada para um corredor, e

outras duas espaçadas a 1,0m da segunda, entre esta ultima prateleira e o

mezanino existe um corredor de 1,0m.

P a g e | 12

Imagem 06: Disposição das estantes da biblioteca.

O acervo é separado pelo tipo de assunto, sendo que cada um se

localiza em pavimentos diferentes. Cada pavimento tipo ainda conta com 2

banheiros, um feminino e um masculino, área de leitura e área de periódicos,

sendo todos os andares acessíveis por meio de elevadores e escadas. O

pavimento do térreo, ainda conta com uma empresa fotocopiadora, e um

espaço reservado á serviços gerais da biblioteca.

Imagem 07: Visualização do pavimento térreo.

P a g e | 13

A fachada leste da biblioteca possui 190m² de vidro, o que permite a

entrada de luz natural, não possuem função estrutural. Ao passo que, as

fachadas voltadas para o norte e sul necessitam de uma área mínima de

22,7m² por andar e servem para entrada e circulação de ar.

Imagem 08: Visualização da fachada em vidro da biblioteca.

O espaço para exposição será ao lado da biblioteca, possuindo uma

área livre para os diversos tipos de eventos culturais. Este espaço conta com

um pavimento mais térreo, ambos de planta quadrada 20x20m totalizando uma

área de 800m2, com pé-direito de 3 metros.

O térreo possui 3 banheiros, sendo 2 deles públicos, um feminino e

um masculino, e um deles para serviço. Possui também recepção para

atendimento, e conta com 2 áreas de serviço, destinadas a serviços gerais de

manutenção do edifício.

O pavimento 1, também é destinado á exposição, possui 2

banheiros, um masculino e um feminino, 2 áreas para serviços gerais, e é

acessado por escadas posicionadas no final do pavimento.

O auditório terá uma área total de 750 m2, sendo 25 metros de

largura e 30 metros de comprimento, destinadas á diversos tipos de eventos

culturais. Seu espaço conta com uma arquibancada inclinada voltada para o

palco, esta arquibancada tem espaço de 1 metro entre os degraus e 25

centímetros de altura, ela conta com 4 escadas de acesso posicionadas ao

P a g e | 14

lado. O desnível geométrico da arquibancada foi provocado com a intenção de

facilitar a visualização do palco.

O palco do auditório possui uma altura de 1 metro, e possui 2

escadas de acesso nas laterais, ele não poderá possuir pilares no palco, nem

nas arquibancadas ou de qualquer forma que impeça a visão para o palco. Por

trás do palco possui uma área de circulação com 1 metro de largura, e dois

camarins, cada camarim possui um banheiro próprio para a preparação dos

apresentadores. O auditório ainda conta com 2 banheiros de uso público, ao

lado do acesso á arquibancada, sendo um masculino e um feminino.

Imagem 09: Imagem do auditório.

Além destes espaços com finalidades específicas, o nível térreo também

contará com bilheteria e lanchonete com 10 metros de comprimento e 11,6

metros de largura, totalizando 116 m2 de área e pé-direito de 3 metros. Haverá

também um grande espaço coberto unindo o complexo, formando um pátio.

P a g e | 15

Imagem 10: Visualização da bilheteria e praça de alimentação.

A seguir estão as plantas de cada edificação que facilitam o

entendimento da construção da obra.

P a g e | 16

6. PROJETO

Imagem 11: Planta baixa do pavimento térreo da biblioteca.

P a g e | 17

Imagem 12: Planta baixa do pavimento tipo da biblioteca

P a g e | 18

Imagem 13: Planta baixa do primeiro pavimento da sala de exposições.

P a g e | 19

Imagem 14: Planta baixa do segundo pavimento da sala de exposições.

P a g e | 20

Imagem 15: Planta baixa das vigas que sustentam a cobertura do auditório.

Imagem 16: Planta baixa do auditório.

P a g e | 21

7. ALTERNTIVAS ESTRUTURAIS

7.1 ALTERNATIVA 1

A primeira alternativa foi proposta pelos alunos Fernando Tahira, e

Rafael Kerst. Nela, foi divido o edifício em 3 partes: biblioteca, sala de

exposição e auditório. A estrutura da biblioteca e da sala de exposição foi

baseada em uma estrutura leve utilizando apenas pilares e lajes utilizando o

sistema Bubbledeck. O auditório foi baseado em uma estrutura aporticada.

- Sistema Bubbledeck

O sistema BubbleDeck é um método revolucionário de eliminação do volume

de concreto de uma laje, que proporciona lajes mais leves e resistentes. Com

esferas plásticas entre telas de aço é eliminado o concreto que não exerce

qualquer função estrutural, reduzindo significativamente seu peso próprio.

Esse sistema permite vão maiores que uma laje maciça, atenuação do nível de

ruído, redução do volume de concreto e liberdade nos projetos.

- Biblioteca e sala de exposição

Utilizando o sistema de laje Bubbledeck com capitéis nas regiões de união com

os pilares, possibilita a eliminação do uso de vigas. Isso faz com que o

ambiente tenha uma aparência mais leve.

Os pilares foram dispostos de forma com que a circulação interna não fosse

prejudicada.

Para a biblioteca foi proposto um sistema de pilares do tipo parede para

contraventamento (resistir as cargas de vento).

P a g e | 22

Imagem 17: Pavimento térreo – linhas em vermelho representam os pilares.

Imagem 18: Pavimento tipo – linhas em vermelho representam os pilares.

P a g e | 23

Imagem 19: Sala de exposições – linhas em vermelho representam os pilares.

- Auditório

A cobertura do auditório é uma laje utilizando o sistema de Bubbledeck

apoiada em vigas protendidas de grande rigidez, pois elas necessitam vencem

grandes vãos.

Imagem 20: Cobertura apoiada sobre vigas de grande rigidez.

O palco do auditório é apoiado sobre vigas protendidas que vencem grandes

vãos.

P a g e | 24

Imagem 21 – Auditório

7.2 ALTERNATIVA 2

Pelo fato do complexo abordado em estudo ser destinado a ganhos

culturais, a solução B, proposta pelos alunos Eduardo Moreli, Fernando César

e Isadora Pasquini foi baseada em duas construções ícones da cidade de São

Paulo, sendo elas o Museu de Arte de São Paulo conhecido como MASP e o

Museu Brasileiro da Escultura o MuBE. Onde ambas as construções também

são destinadas a divulgar o conceito de cultura para as pessoas.

Cada edifício do complexo abordado foi estudado separadamente a fim

de se obter a melhor solução estrutural.

Para o edifício da biblioteca, pensou-se primeiramente na utilização das

modulações dos pilares. Pois como o espaço será utilizado para estudos não

convêm pilares colocados em qualquer lugar, devendo assim existir uma

sintonia na posição dos pilares com os vãos suficientes grandes para abranger

os locais de estudos e corredores de passagem. Como o edifício da biblioteca

é composto por 6 andares, um térreo de planta retangular e os demais em

planta tipo U que formam um mezanino com fechamento em vidro, como é

P a g e | 25

mostrado na Imagem 22, se pensou na utilização de tirantes nos pavimentos

em U, a fim de manter a estabilidade estrutural e não impedir a visão de quem

está no pavimento térreo sobre os demais pavimentos. Os tirantes são postos

na extremidade do mezanino, formando assim um sistema indireto para os

caminhos das forças.

Imagem 22: Pavimentos do edifício destinado a biblioteca

As forças provindas dos tirantes vão para vigas de transição que se

encontra acima da última laje, que estão ligadas aos pilares laterais onde estes

direcionam as forças para as fundações, um esquema do posicionamento dos

tirantes, da viga de transição e dos caminhos das forças está indicado na

Imagem 23.

P a g e | 26

Imagem 23: Sistema estrutural do edifício destinado a biblioteca

A modulação dos pilares dos pavimentos está representada na Imagem

24. Este tipo de modulação juntamente com as vigas de transição permite a

formação de pórticos contraventando à estrutura.

Imagem 24: Modulação dos pilares

As lajes dos pavimentos são nervuradas e protendidas, a fim de se obter

um menor peso estrutural, que contribui no dimensionamento dos pilares e

tirantes.

P a g e | 27

Já para as construções do auditório e da sala de exposições, foi-se

baseado na estrura do Museu Brasileiro da Escultura(MuBE). Como no

auditório não pode haver pilares distribuídos ao longo do ambiente, já que o

mesmo causaria problemas de visão da platéia, pensou-se em construir

paredes em concreto estrutural, eliminando-se a necessidade da distribuição

de pilares para vencer o grande vão. A presença de pilares na sala de

exposições não seria um fator muito determinante que atrapalhasse o objetivo

da construção, contudo a não distribuição de pilares pelo ambiente, e a

utilização também de paredes em concreto estrutural daria maior liberdade

expressão na hora da montagem de uma exposição artística, possibilitando o

maior surgimento de ideias. Nos dois ambientes pensou-se em utilizar, para a

cobertura, lajes nervuradas e protentidas as quais possuem menor peso

estrutural e também possuem a vantagem de vencer maiores vãos em relação

às lajes tradicionais.

Como cobertura seria realizada para uma área muito extensa, todo o

auditório e mais a parte exterior, sendo um pátio com lanchonete, e mais uma

dificuldade para esta seria que dentro do auditório não poderia haver pilar,

numa área de 10x25m, por isso a necessidade de uma cobertura resistente,

mas ao mesmo tempo leve.

Para atender aos requisitos foi escolhido adotar uma laje em concreto

pré-moldado com sílica ativa, os quais garantiriam a leveza e resistência

necessários.

A sílica ativa, ou microssílica, é um resíduo oriundo das indústrias de

ferro-ligas e silício metálico. Pelas suas propriedades químicas (teor de SiO2 >

85%) e físicas este material é considerado uma excelente pozolana que,

quando usado no concreto, além de atuar quimicamente também atua de forma

física, através do efeito microfíler. Desta forma, a sílica ativa é proposta como

um material alternativo para melhorar as características de concretos e

argamassas de revestimento superficial. O emprego deste material melhora as

condições de porosidade, melhora a aderência pasta/agregado e a reação com

os produtos de hidratação do cimento resulta em compostos mais resistentes,

diminuindo a lixiviação e aumentando a resistência à abrasão.

P a g e | 28

Já o concreto protendido permite a obtenção de grandes vãos por

suportar uma carga duas vezes maior do que o concreto armado, mesmo

considerando a utilização de viga da mesma altura e em uma mesma área de

construção. Ou, em outra configuração, é possível dimensionar viga protendida

com a metade da altura, o que resulta em leveza da estrutura.

7.3 ALTERNATIVA 3

A terceira alternativa foi proposta pelos alunos Caio Leandro de Assis e

Caio Renato Cury Ivantes, foi baseada na facilidade de execução e na

utilização de métodos construtivos tradicionais e simples, porém eficazes. Esta

foi a principal característica levada em consideração, a fim de se obter um

tempo reduzido na construção, bem como uma economia no preço final da

obra por se tratar de um sistema usual e bem diluído pelo mercado. Foram

utilizados paredes em alvenarias, lajes nervuradas, em alguns casos foram

utilizadas a protensão para se vencer maiores vãos, escadas de concreto pré-

moldadas, sendo todas executadas in locco.

O complexo foi divido em 3 setores – Biblioteca, Exposição e Auditório –

para se obter a melhor solução estrutural, levando em conta as características

arquitetônicas e a finalidade de cada ambiente.

A biblioteca é uma área destinada a estudos e leituras, armazenamento

de livros e artigos, deste modo faz-se necessários espaços amplos e abertos,

reduzindo assim o numero de pilares no interior do ambiente. Possui uma

fachada em vidro, que forma um mezanino, possibilitando a vista do interior do

edifício pelas pessoas que estão no térreo e por fins arquitetônicos impossibilita

a utilização de pilares nesta região,como mostrado na Imagem 25.

P a g e | 29

Imagem 25: Fachada em vidro

Com isso a disposição dos elementos estruturais, lajes, vigas e pilares

foi definida como mostrada na Imagem 26.

Imagem 26: disposição dos elementos estruturais da biblioteca.

Para este setor, lajes as quais suas dimensões apresentavam valores

muito elevados, foram protendidas em ambas direções. Isso também foi

utilizado em vigas, quando estas necessitavam vencer grandes vãos, foram

protendidas (VS7 e VS12 são exemplos).

P a g e | 30

Como a principal finalidade da sala de exposições é a divulgação e

exibição de obras de arte, necessita de um espaço aberto e sem obstáculos,

com isso é inevitável a ocorrência de vãos maiores, porém para diminuir estes

vãos foi disposto um pilar na região central. Para não se contrapor ao fato do

espaço sem obstáculos, este pilar possuirá dimensões maiores e uma secção

transversal diferenciada, servindo, com isso, também como uma obra de arte

fixa.

A disposição dos elementos estruturais será de acordo com a Imagem

27.

Imagem 27: Disposição dos elementos estruturais da sala de exposição.

A laje L3 será protendida em ambas as direções, uma vez que necessita

vencer maiores vãos. A viga Vs2, devido ao seu comprimento, 20 metros, será

protendida também.

P a g e | 31

O auditório não deve conter nenhum tipo de obstáculo entre os

espectadores e o palco, com isso impossibilita o arranjo de pilares no seu

interior desta maneira é inevitável a formação de vãos maiores a ser vencido.

A disposição estrutural esta conforme a Imagem 28.

Imagem 28: Disposição dos elementos estruturais do auditório.

Com o fato de se vencer vãos maiores, foram utilizadas lajes nervuradas

e protendida em ambas as direções, bem como as vigas Vs1, Vs2, Vs3 e Vs4

serão protendidas também.

A lanchonete e a bilheteria não possui nenhuma restrição quanto a

locação de pilares, com isso a sua estruturação é trivial, com os elementos

dispostos segunda a Imagem 29.

P a g e | 32

Imagem 29: Disposição dos elementos estruturais da lanchonete e da

bilheteria.

P a g e | 33

8. ESCOLHA ESTRUTURAL

A ideia base para a formatação do projeto estrutural do Complexo Cultural foi

buscar combater as dificuldades e problemas dispostos no caso, por meio de soluções

convencionais, das quais a engenharia moderna possui conhecimento, assim evitando a

probabilidade de acontecimentos imprevistos, e que não resultassem em um processo

executivo complexo.

Portanto, as soluções a seguir explicitadas são soluções que, com um embasamento

teórico e por meio de estudos, foram consideradas ideias para a resolução da

problemática estrutural.

A seguir, será descrita a escolha estrutural em todo o complexo, abordando os

detalhes de projeto e explicando o porquê de optar por tal solução. Isto será feito por cada

setor do Complexo Cultural, dividindo-o em Biblioteca, Exposição, Auditório e Pátio.

8.1.Biblioteca

Este setor do Complexo apresentou algumas problemáticas quando idealizado pelo

grupo. A necessidade de se executar um edifício que apresentará, quando funcionando,

um alto contingente de pessoas se movimentando dentro deste e um grande volume de

mobílias internas, acarretou na ausência de pilares internos, assim aumentando o

tamanho dos vãos internos, das lajes e vigas.

Outro problema, agora acarretado por questões estéticas e arquitetônicas, foi a

ausência de pilares na fachada frontal. Esta é inteira executada em vidro, e a presença de

pilares junto a este, geraria uma perda estética muito grande para a edificação.

Imagem 30: Parte da fachada frontal do complexo, detalhe para a fachada de vidro no setor da

biblioteca

P a g e | 34

A ausência de pilares, além de alterar a configuração das peças estruturais,

também modifica as dimensões das mesmas, já que quando reduzido o número de

pilares, os que restaram serão mais solicitados, necessitando assim, dimensões maiores.

Do mesmo modo, as vigas do projeto,que estão sujeitas a maiores vãos e,

consequentemente, extensões maiores, necessitam combater maiores deformações e

flechas e isto é feito alterando suas dimensões – aumentando a inércia da peça.

A imagem a seguir demonstrará as peças de um pavimento-tipo da edificação,

nomeando-as.

Imagem 31: Disposição das peças estruturais em um pavimento-tipo da Biblioteca, com suas

respectivas peças nomeadas

Os pilares são contínuos desde o pavimento térreo, até a cobertura da edificação.

São no total, 16 (dezesseis) pilares, dispostos estrategicamente, com a intenção de evitar

obstáculos, ou efeitos negativos na estética da obra. As vigas, que contabilizam 12 (doze)

no total, são dispostas todas paralelas ou perpendiculares ao eixo da edificação

(modelagem convencional de vigas na construção civil) e em alguns casos, foram

colocadas com a intenção de diminuir o tamanho da laje. A laje é do tipo nervurada, e isso

será utilizado em todo o complexo. A nervura da laje ocorrerá em apenas uma direção ou

não, variando de acordo com a problemática – isto será explicito posteriormente.

Alguns pilares são mais solicitados que outros, desta forma, foi-se necessário uma

alteração em suas dimensões, procurando obter-se uma maior eficácia na distribuição de

forças na estrutura.

P a g e | 35

Os pilares internos – P8, P9, P12 e P13 na Imagem 31 – serão mais solicitados

que os pilares externos. Isto ocorre por que estes sustentam as vigas VS3, VS4, VS8 e

VS11, que por sua vez, recebem cargas provindas de quase todas as lajes do pavimento-

tipo (exceto lajes L7 e L8). No tópico a respeito dos caminhos das forças na estrutura,

isso será melhor explícito. Dessa forma, os pilares internos possuem maiores dimensões

que os externos, pois recebem forças pontuais maiores.

Para vigas que necessitavam vencer grandes vãos, como as externas laterais (VS7

e VS12), foram utilizadas protensão em sua peça. Assim, a viga se tornou capaz de

vencer vãos de até 20 (vinte) metros, o que ocorre por exemplo, em um seguimento da

viga VS12. Para as outras vigas, que não tinham a necessidade de vencer grandes vãos,

foi utilizado o sistema convencional para vigas de concreto armado.

As lajes eram todas nervuradas. A escolha por elas é pelo fato da redução de peso

próprio. As nervuras às vezes se apresentavam uni-direcionadas, outras bi-direcionadas.

O critério de escolha para quando se utilizar cada é o tamanho da laje, ou seja, quando a

laje possuía grande dimensão em ambos os sentidos, esta ela bidirecional, quando

possuía uma dimensão muito superior à outra, ela é unidirecional. Pela Imagem 32 é

possível perceber que lajes como as L5 e L2, possuem nervuras bidirecionais, e lajes

como L1, L3,L4,L6,L7 e L8, unidirecionais.

Imagem 32: Detalhe da laje nervurada e sua distribuição para as vigas.

A ação de cargas horizontais na estrutura, como por exemplo, ventos são

combatidos por contraventamentos em forma de pórticos – conjunto viga-pilar. O fato de a

edificação possuir apenas 5 (cinco) pavimentos, ou seja, não é considerado um edifício

esbelto, também reduz os efeitos de vento sobre esta.

P a g e | 36

Imagem 33: Pórticos formados por vigas e pilares, funcionando como contraventamentos

Resumidamente, as problemáticas apresentadas para essa parte da edificação

forama necessidade de vencer grandes vãos, ausência de pilares em regiões específicas

da planta, ação de cargas horizontais e suas soluções, foram, respectivamente, redução

do contingente de pilares internos, protensão nas lajes e vigas e aumento das dimensões

de seção transversal das peças, e utilização de pórticos formados a partir da associação

de vigas e pilares, funcionando como contraventamentos.

8.2.Exposição

A área de exposição foi projetada pensando em obter-se um espaço interior amplo,

a fim de facilitar a circulação e também aumentar a quantidade de obras expostas

simultaneamente. Desta forma algumas problemáticas ficaram evidentes e necessitaram

de soluções capazes de resolver o problema de maneira simples e convencional.

A necessidade de um espaço livre interno acarretou à redução do número de pilares.

Isso, consequentemente, aumentou o vão a ser vencido pela estrutura.

Outro advento criado, agora de origem arquitetônica foi a fachada frontal ser inteira

de vidro, o que não permite a colocação de pilares. Problemas similares aos encontrados

na biblioteca.

P a g e | 37

Imagem 34: Disposição de pilares, vigas e laje em um pavimento-tipo da área destinada à

exposição.

O número de pilares para esta estrutura foi de 7 (oito), dispostos na região periférica

da exposição com apenas 1 (um) pilar disposto no centro da edificação. As lajes, como na

biblioteca, também são nervuradas.

Os pilares possuem as mesmas dimensões, exceto o pilar central. Este receberá

cargas das vigas VS2 e VS5, responsáveis por apoiar todas as lajes (L1, L2 e L3). Por

isso, ele possuirá dimensões superiores, por ser solicitado por cargas muito superiores

aos demais. A ideia, é que além de atuar como peça estrutural, este funcione como uma

obra exposta fixa da exposição. Por isso, sua forma é não convencional.

As vigas são apoiadas normalmente nos pilares e não necessitam vencer grandes

vãos, no máximo 10 (dez) metros. A exceção fica para a viga VS3, por que esta,

diferentemente das outras, não possui um pilar para se apoiar no centro. Isso acarreta na

criação de uma flecha maior que as demais, por isso, para esta viga, foi utilizada a

protensão.

P a g e | 38

Imagem 35: Espaço para exposição, detalhe para a fachada frontal com vidro por toda sua

extensão.

Para as lajes, todas se apresentaram nervuradas bidireccionalmente, porém a laje

L3 possui dimensões muito elevadas – 10x20 metros – e para esta problemática, foi

necessário utilizar protensão em ambas as direções da laje.

8.3 Auditório

O terceiro setor do complexo correspondente ao auditório, que possui dimensões de

25x30m, tem como problema principal o não impedimento da visão da platéia, já que este

quando pronto será destinado a apresentações.

Para se obter os vãos necessários se utilizou do critério de laje nervurada e

protensão nas vigas transversais a estrutura. Esse artifício além de contribuir para a

redução da espessura da laje e o aumento da dimensão do vão livre também contribui

com a redução da carga atuante na estrutura.

As lajes utilizadas no auditório são do fabricante atex de modelo ATEX 600-150, que

tem como altura total 20 cm sendo que a espessura é de 5 cm e a nervura é feita a cada

60 cm. Essas lajes se apoiam sobre 4(quatro) vigas protendidas transversais a estrutura e

espassadas a cada 10m - vigas VS1, VS2, VS3 e VS4 na Imagem 36 - e a 2(duas) vigas

longitudinais - vigas VS5 e VS6 na Imagem 36. As vigas possuem seção retangular de

(0,8 x 1,5) metros, o que resulta em 3(três) lajes de dimensões de 10x25m.

P a g e | 39

Tanto as vigas longitudinais quanto as transversais se apoiam em 8(oito) pilares de

seção retangular, formando pórticos. A formação desses pórticos garante a estabilidade

da estrutura, pois as únicas cargas que atuam sobre eles é o peso próprio da cobertura e

carga variável da arquibancada. A disposição dos pilares, vigas e lajes é demonstrada na

Imagem 36.

Imagem 36: Disposição de pilares, vigas e laje em um pavimento-tipo da área destinada ao

auditório

Os pilares P1, P3, P5 e P7 serão os pilares mais solicitados, pois além de

receberem a carga da cobertura receberão uma parte da carga provinda da arquibancada,

e possuem uma altura de 8m enquanto que os pilares P2, P4, P6 e P8 terão uma altura

de 6m a fim de obter uma inclinação na cobertura. A Imagem 37 demonstra um esquema

das vigas e arquibancada apoiando sobre os pilares P1, P3, P5 e P7.

P a g e | 40

Imagem 37: Encontro das vigas com os pilares

Toda essa parte mencionada consiste a área destinada ao auditório em si, porém

existe um grande espaço coberto unindo a biblioteca ao auditório, formando um pátio

mostrado pela Imagem 38.

Imagem 38: Espaço destinado ao pátio

P a g e | 41

A cobertura desse pátio é a prolongação da cobertura do auditório, portanto ela é

inclinada dando um aspecto arquitetônico diferenciado, mas o principal motivo dessa

inclinação é garantia de um bom conforto acústico dentro do auditório.

Para que a cobertura do pátio não ficasse em balanço com um vão de 28,25m foram

colocados pilares circulares a fim de garantir a estabilidade e diminuir o vão maior para

23,20m.

A Imagem 39 demonstra o posicionamento de todos os pilares e vigas e a largura

dos vãos, enquanto que a Imagem 40 representa a estrutura que abrange o auditório e o

pátio com sua cobertura.

Por o pátio ser um espaço aberto, a ação do vento deveria ser considerado no

projeto estrutural, mas como toda a estrutura é feita em concreto armado o peso total da

estrutura é muito maior que a ação do vento, logo a ação do vento é controlada.

Imagem 39: Posicionamento de todas as vigas e pilares e tamanho dos vãos

P a g e | 42

Imagem 40: Sistema estrutural com e sem cobertura do auditório e pátio

P a g e | 43

9. ENCAMINHAMENTO DE FORÇAS

A estrutura da Biblioteca Moderna foi dividida em três partes, a

biblioteca, o salão destinado a exposições e um auditório. Cada uma destas foi

tratada de maneira individual, para encontrar assim uma melhor solução

estrutural considerando a finalidade de cada ambiente.

9.1 Biblioteca

Primeiramente será tratado a distribuição das cargas na biblioteca, a

qual está sujeita a ações do tipo permanente,como o peso próprio da estrutura,

alvenaria, revestimentos e regularizações, além de estar sujeita a ações

variáveis, como sobrecarga de utilização e ações de vento.

Nas lajes, onde o vão maior supera o menor em duas vezes ou mais, a

carga distribuir-se-á apenas no vão de menor dimensão, com isso as lajes L1,

L3, L4, L6, L7, L8 farão a distribuição das cargas apenas na direção de menor

vão. Já nas lajes L2 e L5 que os vãos não possuem essa característica, de

uma dimensão ser duas vezes ou mais maior que a outra, as carga serão

distribuídas em ambos os vãos.

A Imagem 41 demonstra a disposição dos elementos estruturais, bem

como sua denominação destinada a cada estrutura.

Imagem 41: Disposição dos elementos estruturais da biblioteca.

P a g e | 44

As cargas distribuídas nas lajes serão encaminhadas para as vigas,

como mostrado na Tabela 1.

Laje Vigas

L1 VS7 e VS8

L2 VS1, VS2, VS3, VS8, VS9,VS10 e VS11

L3 VS11 e VS12

L4 VS7 e VS8

L5 VS3, VS4, VS8 e VS11

L6 VS11 e VS12

L7 VS7

L8 VS12

Tabela 1: Encaminhamento das cargas atuantes nas lajes para as vigas da biblioteca.

A Imagem 42 refere-se a distribuição das cargas das lajes nas vigas:

Imagem 42: Distribuição das cargas atuantes nas lajes para as vigas.

Após a distribuição das cargas sobre as vigas, estas encaminharão essas para

os pilares.

P a g e | 45

A distribuição de cargas nas pilares, estará conforme a Tabela 2.

Vigas Pilares

VS1 P1 e P2

VS2 P3 e P4

VS3 P5, P6, P7 e P8

VS4 P9, P10, P11 e P12

VS5 P13 e P14

VS6 P15 e P16

VS7 P1, P5, P9 e P13

VS8 P6 e P10

VS9 P3

VS10 P4

VS11 P7 e P11

VS12 P2, P8, P12 e P16

Tabela 2: Distribuição das cargas das vigas sobre os pilares

A Imagem 43 refere-se ao direcionamento das cargas atuante nas vigas em

direção aos pilares.

Imagem 43: Direcionamento das cargas das vigas para os pilares.

Com isso, foi observado que as cargas vão ser distribuídas das lajes

para as vigas e destas para os pilares, que por sua vez as encaminham para a

fundação da estrutura e por fim para o solo da maneira mostrada na Imagem

44.

P a g e | 46

Imagem 44: Encaminhamento das forças das lajes para as vigas, das vigas para os

pilares e dos pilares para o solo, através da fundação.

A Imagem 45 a seguir mostra em um panorama o encaminhamento geral das forças

atuantes sobre a biblioteca.

Imagem 45: Encaminhamento das forças das lajes para as vigas, das vigas para os pilares e dos pilares para o solo, da biblioteca.

P a g e | 47

9.2 Sala de exposição

A distribuição das cargas referente a sala de exposição ocorrerá da

mesma maneira que a biblioteca ( laje- viga- pilar- fundação ), diferenciando-se

pelas dimensões das lajes.

A Imagem 46 demonstra como estão dispostos os elementos estruturais

referente a sala de exposição.

Imagem 46: Disposição dos elementos estruturais da sala de exposição.

P a g e | 48

Na Tabela 3 será apresentada a distribuição dos carregamentos nas lajes,

encaminhando-os as vigas.

Laje Viga

L1 VS1, VS2, VS4 e VS5

L2 VS1, VS2, VS5 e VS6

L3 VS4 e VS6

Tabela 3- encaminhamento das cargas atuantes nas lajes para as vigas da sala de

exposições

Como citado acima, as cargas atuantes nas vigas serão direcionadas aos

pilares, segundo a Tabela 4.

Vigas Pilares

VS1 P1, P2 e P3

VS2 P4, P5 e P6

VS3 P7 e P8

VS4 P1, P4 e P7

VS5 P2 e P5

VS6 P3, P6 e P8

Tabela 4- distribuição das cargas das vigas sobre os pilares na sala de exposições

A Imagem 47 a seguir demonstra o encaminhamento das cargas

atuantes nas lajes para as vigas e das vigas em direção aos pilares.

Imagem 47: Direcionamento das cargas atuantes nas lajes para as vigas e das vigas

em direção aos pilares.

P a g e | 49

Após serem absorvidas pelos pilares, as cargas são encaminhadas a

fundação da estrutura e deste para o solo.

A Imagem 48 mostra um panorama geral das cargas atuantes sobre a

sala de exposição e o fluxo que as mesmas seguem até serem absorvidas pelo

solo.

Imagem 48: Panorama geral do fluxo de cargas atuante sobre a exposição.

9.3 Auditório

A distribuição das cargas no auditório possui o mesmo princípio da

biblioteca e da sala de exposições, o qual consiste em distribuir as cargas

atuantes nas lajes para as vigas e delas para os pilares que as encaminham a

fundação.

P a g e | 50

A Imagem 49 mostra como estão dispostos os elementos estruturais do

auditório.

Imagem 49: disposição dos elementos estruturais do auditório.

Na Tabela 5 será apresentado o encaminhamento das forças das lajes

para as vigas.

Lajes Vigas

L1 VS1 e VS2

L2 VS2 e VS3

L3 VS3 e VS4

Tabela 5 – caminho das forças atuantes nas lajes para as vigas.

A Imagem 50 mostra as cargas atuantes na laje se encaminhando em

direção as vigas e das vigas para os pilares.

P a g e | 51

Imagem 50: Encaminhamento das forças das lajes para as vigas e das vigas

para os pilares.

A Tabela 6, a seguir, apresentará o encaminhamento das cargas

oriundas das vigas para os pilares.

Vigas Pilares

VS1 P1 e P2

VS2 P3 e P4

VS3 P5 e P6

VS4 P7 e P8

VS5 P1, P3, P5 e P7

VS6 P2, P4, P6 e P8

Tabela 6 – encaminhamento das forças nas vigas para os pilares.

A Imagem 51 mostra um panorama externo referente as cargas atuantes

no auditório, bem como as atuantes na cobertura, uma vez que esta segue a

linha construtiva da cobertura do próprio auditório.

P a g e | 52

Imagem 51: Perspectiva da cobertura do pátio com encaminhamento de forças através

da estrutura.

P a g e | 53

10. PROCESSO CONSTRUTIVO

Para não ocorrer uma demora no prazo de entrega da obra, se optou por

construir todos os edifícios simultaneamente. Logo após a terraplanagem estar

concluída deu-se início as fundações, essas são do mesmo tipo para todos os

edifícios sendo de tubulão a céu aberto.

Depois da concretagem das fundações, as formas para os pilares e

vigas foram montadas, lembrando que os pilares de entrada do auditório

deverão ser 2m maiores que os pilares opostos. Antes da concretagem deve-

se verificar se as medidas das formas correspondem as indicadas no projeto,

se o interior está isento de qualquer impureza que possa causar patologias e

se existe uma estanqueidade entre as formas para que não ocorra a fuga da

nata de cimento.

Deve-se ressaltar que a concretagem dos pilares não se deu até o fim

da forma, pois foi deixado um espaço entre a forma do pilar e a forma da viga a

chamada junta de concretagem, para que na hora de concretagem da viga

ocorra a solidarização destas com os pilares. Mas antes de se concretar a

junta, deve-se remover a nata superficial e fazer uma limpeza no local, a fim de

garantir a aderência com o concreto já endurecido. Depois dos pilares e vigas

estarem com uma resistência considerada, foi feita a concretagem da laje, as

formas da laje eram cubetas. A cura dos elementos foi feita a partir da

aplicação de água.

10.1 TERRAPLANAGEM

O terreno possui uma declividade máxima de 6m, sendo o ponto mais

alto de 589m de altitude localizado no meio da Av. Terras de Santana e o ponto

mais baixo de 583m no cruzamento das ruas Rua Paulo César Braga Abelha e

Rua Francisco Salton.

Como o terreno possui uma altitude média de 586m essa altitude será a

mesma altitude utilizada para a terraplanagem, portanto será necessária uma

movimentação em torno de 38.250m³ de solo. As figuras a seguir demonstram

as respectivas medições e seus pontos de localização.

P a g e | 54

Imagem 51: Imagem do terreno com sua altitude.

Imagem 52: Altitude máxima de 589m

P a g e | 55

Imagem 53: Altitude média de 586m

Imagem 54: Altitude de 585m na Rua Paulo César Braga Abelha

P a g e | 56

Imagem 55: Altitude mínima de 583m no cruzamento das ruas Rua Paulo

César Braga Abelha e Rua Francisco Salton.

10.2 FUNDAÇÃO

Sabe-se que na região de Londrina, encontram-se alturas de solo de até 20

metros. O processo de escavação até a rocha sã tem um preço muito elevado.

Para diminuir os custos, tomou-se a decisão de utilizar a fundação do tipo

tubulão a céu aberto para a obra.

Tubulão a céu aberto

É uma fundação profunda, no qual elementos estruturais de fundação

são constituídos concretando-se um poço aberto no terreno, geralmente dotado

de base alargada, neste caso há descida de pessoal para alargamento da base

ou limpeza quando não há base.

Este tipo de tubulação é executado acima do nível da água ou

rebaixado, ou, em casos especiais, em que o solo se mantenha estável, sem

risco de desmoronamento e seja possível controlar a água do interior o tubulão.

P a g e | 57

Para execução do tubulão a céu aberto é necessário escavar manual ou

mecanicamente o fuste, alargar a base, limpá-la, e por último colocar a

armadura e concretar.

Imagem 56: Processo construtivo de um tubulão a céu aberto.

10.3 FORMAS

As formas para concretagem dos pilares, vigas, tubo do elevador e escada

serão da fabricante CSM – Formas e Sistemas Construtivos.

- Forma para os pilares de seção transversal retangular.

Para os pilares de seção transversal retangular.

P a g e | 58

Imagem 57: Forma do tipo Frami Xlife – CSM Formas e Sistemas Construtivos.

- Forma para os pilares com seção transversal circular.

Para os pilares de seção transversal circular serão utilizadas formas do tipo

RS.

Imagem 58: Forma do tipo RS – CSM Formas e Sistemas Construtivos.

P a g e | 59

- Forma para vigas de concreto armado

Imagem 59: Forma para as vigas moldadas in-loco.

- Forma para vigas protendidas

Imagem 60: Forma para vigas protendidas.

P a g e | 60

- Forma para escada

Imagem 61: Forma para escadas.

- Formas para as lajes nervuradas

As formas para as lajes nervuradas serão da marca Atex Brasil.

A Laje nervurada é uma laje constituída de nervuras ou barras,

interligadas por uma capa ou mesa de compressão. Em relação à laje maciça,

a laje nervurada é mais econômica por eliminar o concreto desnecessário na

região tracionada. Por ter mais altura que a maciça de mesma inércia, a laje

nervurada reduz também a ferragem.

- Forma para laje nervurada ATEX® 600-150

As Fôrmas Atex foram projetadas para suportarem os grandes esforços

requeridos durante o processo de execução da estrutura das obras. Fabricadas

com as melhores resinas termoplásticas, elas são produzidas com tecnologia

de ponta através de rigorosos critérios de qualidade.

P a g e | 61

Com um design que facilita sua montagem e sua retirada da laje, após a

concretagem, as Fôrmas Atex são apoiadas diretamente sobre o escoramento

eliminando o assoalho e outras tecnologias já ultrapassadas.

Imagem 62: Formas do tipo ATEX 600-150 para lajes nervuradas.