Sistema Estrutural I - Estudo de caso Edifício Nações Unidas

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Pé-direito: laje a laje: 4,20 m,

Piso a forro: 2,70 m,

Térreo: 6,90 m,

Com piso e forro: 8,40 m, livre.

A laje, em si, tem espessura de 14,5 cm, nos pontos em que a onda da chapa de steel deck é baixa, e 9,5 cm, quando é alta.

Os prédios são, um com 13 e outro com 11 pavimentos-tipo.

Para chegar ao ponto de apoio das sapatas, a 17 m de profundidade a partir do térreo. Nos pontos em que a parede não encontrou a rocha, a escavação atingiu até 22 m de profundidade.

Fck considerado

Citado da fonte: “O desenho inicial esperava fck de 50 MPa”.

Secções

Foram fixados na parte superior das vigas que, para efeito de cálculo, em conjunto com as chapas do steel deck, tiveram sua seção aumentada e o formato transformado de "I" para "T" - considerando a laje como uma das extremidades da viga. A laje, em si, tem espessura de 14,5 cm, nos pontos em que a onda da chapa de steel deck é baixa, e 9,5 cm, quando é alta.

Para a composição da fachada e das passarelas que conectam os prédios, foram aplicadas vigas curvas. A resistência à torção necessária foi obtida com uso de perfis-caixa soldados, pois os perfis "I" não suportam esse tipo de solicitação. "Precisa-se usar seção fechada. No caso, retangular", explicou o projetista.

Se a arquitetura fez exigências, também teve de se adaptar às necessidades técnicas. Por economia de aço, a Codeme realizou a verificação das exigências estruturais de cada viga e pilar para o dimensionamento, o que resultou na redução de seção conforme aumentava a altura do edifício

Conexões entre os elementos de estrutura mista

As torres possuem núcleo (caixa de escadas e elevadores) em concreto, que elimina os contraventamentos e estabiliza a estrutura. Ao todo, foram usadas 3,2 mil toneladas de aço (armaduras e estrutura metálica). As lajes steel deck possibilitaram a redução do peso da estrutura.

O projetista da estrutura do núcleo, o engenheiro Antonio Sérgio Rezende, diretor da Engeserj, contou que o apoio não-uniforme influencia na deformação do topo da estrutura. "Exigiu muita interação dos projetistas", disse. Segundo ele, as lajes, pilares e o concreto do núcleo, com 30 MPa, são convencionais, embora as lajes atuem como diafragmas, ligando os pilares ao núcleo. O partido estrutural influenciou as fundações. A estrutura mista descarrega as cargas de vento no núcleo central, em concreto. Logo, as fundações do núcleo estão sujeitas a esforços de flexocompressão. Joppert conta que "são esforços violentos, que mereceram atenção para que a deflexão estivesse dentro da admissível". "Com área bastante grande na fachada, os esforços são significativos", pontua Rezende. Ele conta, ainda, que para enrijecer estruturas metálicas são necessárias estruturas em "X" entre os vãos, o que traria prejuízos estéticos.

A logística executiva da obra contava com que o núcleo central, em concreto, caminhasse à frente do restante da estrutura, em aço. Mais do que isso, previa que até três pavimentos fossem montados em aço antes que a concretagem dos pilares, que têm alma metálica, fosse realizada. Ou seja, embora conte com a função estrutural do concreto, a estrutura em aço era autoportante até três pavimentos, tudo para agilizar a execução.

Os núcleos de elevadores e escadas deveriam evoluir à frente do restante da estrutura porque são responsáveis pela estabilidade e contraventamento dos edifícios a partir do travamento das vigas. "O núcleo estava sempre três pavimentos à frente da estrutura de metal. Chegou a crescer 1,025 m por dia", conta Leandro Cardoso Marreto, engenheiro de produção da WTorre Engenharia. "O núcleo norteou o crescimento da estrutura nas duas lajes, e o uso de concreto foi vantajoso", afirma Martins. "É uma tendência mundial aplicar os materiais nos locais certos, respeitando resistências à compressão e à flexão", avalia.

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Imagem: Planta mostrando localização das escadas e elevadores, onde ocorre o travamento das vigas na Torre 1. Fonte: WTORRES.A.

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Imagem: Planta mostrando localização das escadas e elevadores, onde ocorre o travamento das vigas na Torre 2. Fonte: WTORRES.A.

Antes dos pilares, as lajes, em steel deck, é que recebiam concreto. Com studbolts, fazia-se o engastamento das lajes ao núcleo. "Os pilares metálicos suportariam a concretagem de duas lajes", explica Marreto ao comentar sobre o traço do concreto. Em vez das 2,5 t/m³ habituais, o concreto das lajes do WTorre Nações Unidas, com agregado leve, pesa 1,9 t/m³. O agregado utilizado foi a argila expandida, que exigiu atenção durante o bombeamento para evitar desagregação.

Como a execução das lajes objetivava a estabilidade global dos edifícios, para dar continuidade ao bom ritmo alcançado, em determinado momento optou-se por concretar lajes de andares alternados, incrementando a rigidez estrutural. Novamente, pinos metálicos com cabeça - atuando como conectores de cisalhamento - atuaram na consolidação estrutural.

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Imagem: Pino metálico com cabeça Fonte: Portal Metálica-Construção Civil

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Imagem: Pino metálico com cabeça, atuando como conector de cisalhamento. Fonte: Ebah-Estruturas Metálicas

Com o objetivo de aumentar a eficiência estrutural do sistema de piso, as lajes de concreto armado podem ser ligadas as vigas de aço através de conectores de cisalhamento, que são soldados nas mesas superiores dos perfis, formando então o que é conhecido por viga mista (concreto-aço) como ilustrado na figura abaixo. Esse tipo de ação entre a laje e a viga reduz a altura do perfil metálico.

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Imagem: Demonstração das lajes de concreto armado ligadas às vigas de aço, através de conectores de cisalhamento, como foi feito no WT Nações Unidas Fonte: Portal Metálica-Construção