Concepção estrutural – Principais erros de concepção que tornam uma estrutura cara

A eficiência da solução de uma estrutura, tanto em termos de segurança, desempenho em serviço e economia, é completamente dependente de uma concepção estrutural bem feita, e adequada às necessidades de cada edificação.

Apesar disso, o que muitas vezes se vê no mercado de construção é a entrega de projetos com muitos problemas de concepção estrutural, que acabam por tornar a estrutura pouco eficiente e, na maior parte dos casos, mais cara do que poderia ser. Além do aumento no custo que essa situação cria para o dono do empreendimento, ocorre também um inevitável desgaste na relação entre o investidor e o projetista, muitas vezes dificultando a contratação de um novo serviço por conta da insatisfação gerada numa obra mal concebida.
O objetivo deste post é destacar de forma resumida quais são os principais erros de concepção que tornam uma estrutura mais cara do que deveria ser.

1. Falta da definição de um sistema de contraventamento apropriado

Todas as estruturas estão sujeitas a carregamentos verticais, mas também a carregamentos horizontais, devidos principalmente ao vento e ao desaprumo. Mesmo assim, muitos projetistas estruturais têm dificuldade em propor um sistema de contraventamento adequado para resistir a essas forças horizontais, seja porque não escolheram adequadamente o sistema em si, ou porque o sistema escolhido é pouco eficiente.
A maior parte das estruturas pode ter sua estabilidade horizontal bem definida através de pórticos formados por vigas e pilares, sem necessidade de pilares parede. Para que essa solução seja eficaz, os pórticos definidos precisam ter rigidez adequada em cada uma das direções principais de atuação das forças horizontais. Encontrar essa medida certa é um dos principais problemas a ser resolvido desde o início da concepção estrutural.

2. Dificuldade em identificar os principais desafios do projeto

Como dificilmente temos dois projetos iguais, cada obra tem seus próprios desafios a serem vencidos durante a etapa de projeto. Como mesmo uma estrutura de pequeno porte tem milhões de soluções corretas, a busca pela melhor solução precisa ser governada pelos pontos mais críticos da estrutura. O problema é que muitos projetistas têm alguma dificuldade em perceber quais são esses pontos críticos, e acabam por direcionar seus esforços em questões menos importantes. Assim, é fundamental que o projetista identifique logo no início da etapa de concepção estrutural quais são os principais desafios de seu projeto e invista todo o esforço possível em tentar solucioná-los, antes de quaisquer outras prioridades.

3. Má definição no posicionamento de pilares

Esse é um dos principais pontos com impacto no desempenho econômico de uma estrutura. Uma estrutura com poucos pilares normalmente é muito mais cara, pois exige vãos maiores. Porém, estruturas com pilares demais também são caras, pois aumentam a mão de obra e o custo de fundações. Pilares sem continuidade (que geram vigas de transição) ou orientados na direção contrária são responsáveis por aumentos no custo da estrutura. Portanto, é fundamental fazer um estudo com algumas alternativas de solução em termos de quantidade, posição e orientação dos pilares da estrutura.

4. Definição inapropriada do tipo de ligação entre os elementos

A definição do tipo de ligação (rígida = engastada, flexível = rotulada, ou semirrígida) entre vigas e pilares, entre duas vigas ou ainda entre duas lajes tem grande influência no custo da estrutura, pois muda a distribuição dos esforços e deslocamentos dos elementos e, consequentemente, de suas armaduras. O tipo de ligação entre elementos precisa ser definido na medida certa para atender tanto aos carregamentos verticais quanto os horizontais. Soluções mal definidas certamente são caras.

5. Falta de melhor definição do tipo de laje

Há inúmeras soluções para as lajes de um mesmo pavimento. Pode-se variar o tipo de laje, sua espessura, seus vínculos, as dimensões e os materiais de enchimento em lajes pré-fabricadas ou que tenham nervuras, e até mesmo a forma de analisar e detalhar uma laje. As variações são tantas que é relativamente simples criar um exemplo em que o custo total da laje varie em até 30%. Imagine isso multiplicado por vários pavimentos! E preciso, portanto, um pouco de tempo na escolha de uma solução adequada para as lajes em cada um dos projetos.

6. Pouco refinamento na definição das seções transversais das vigas e dos pilares

Na maior parte das vezes o projetista adota como dimensão final a primeira seção transversal de um elemento em que não ocorre erro de dimensionamento. Todavia, diferentes seções transversais levam a diferentes custos globais e há algumas soluções que são 5%, 10% ou até 20% mais baratas que outras, por uma questão de eficiência mecânica. A escolha da seção transversal ótima para cada projeto faz parte da concepção estrutural.

7. Definição das fundações sem considerar as questões de custo

A escolha do tipo de fundação para cada projeto depende de diversos aspectos, como a magnitude dos esforços, profundidade do impenetrável e do lençol freático, volume de escavação, estabilidade e deformabilidade do solo, além é claro da disponibilidade tecnológica de equipamentos e mão de obra especializada para cada tipo de fundação. De acordo com essas características, uma primeira e simples pergunta já desponta: é melhor (mais barato) ter mais pilares com menos carga ou mais pilares com maior carga? Como podemos responder essa pergunta e tantas outras se não dedicarmos algum tempo no estudo dessas variáveis?

8. Dificuldade de interpretação dos resultados da análise estrutural

Muitos usuários de programas de projeto ainda têm dificuldades em interpretar os resultados do modelo estrutural que foi proposto e, especialmente, de solucionar desvios de comportamento indesejados, os quais muitas vezes dependem de alteração no modelo ou na própria concepção estrutural. Aprender a encontrar a verdadeira causa desses desvios e corrigi-las exige treino e um pouco de habilidade, mas especialmente conhecimento básico de análise estrutural. Deficiências nessa etapa do projeto podem levar a estruturas com concepção equivocada e, certamente, mais caras.

9. Soluções estruturais que não respeitam as condições de serviço

Não adianta empreender todo um esforço nas etapas anteriores se não projetarmos estruturas que respeitem os requisitos de durabilidade, limites de deformação e aberturas de fissuras, pois se esses requisitos não forem cumpridos, o custo de manutenção da estrutura ao longo de toda a vida útil será enorme. É, portanto, parte da concepção estrutural definir uma solução que seja durável e de baixa manutenção.

Como você pode perceber, são vários os aspectos que influenciam na economia da estrutura. Nos próximos posts, vamos nos aprofundar um pouco mais no primeiro tópico, relacionado com a definição dos sistemas de contraventamento.

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