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92 Momento Fletor, Mxx,sismo (kN.m) Momento Fletor, Mxx,sismo (kN.m)

Momento Fletor, Myy,sismo (kN.m) Momento Fletor, Myy,sismo (kN.m)

Figura 34 – Esforços na base dos pilares em ambas as soluções – Combinação sísmica condicionante

Ao analisar os esforços existentes na base dos pilares para a situação mais condicionante da ação sísmica de cada solução, verificou-se que em termos de esforço axial a solução metálica possui um valor máximo inferior na ordem dos 24,7% e nos momentos fletores cerca de 34,7%. Esta diferença é também justificada pelos pilares em betão absorverem mais esforços que na solução metálica, dada á sua maior inércia e por consequente rigidez e pelo facto de na solução metálica os núcleos de betão absorverem mais esforços que os pilares metálicos. Consequentemente ao analisar o dimensionamento efetuado das fundações dos pilares na Seção 5.1.7 e Seção 5.2.5, verificou-se na solução em betão armado um volume de betão de 41,95m3 e na solução metálica 34,16m3 o que se traduz numa diferença percentual superior para a solução em betão armado de cerca de 18,6%.

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6.3.3.

Custo associado

Ambas as soluções estruturais apresentam um custo final muito semelhante como é ilustrado na Figura 35, podendo este variar com as margens de lucro praticadas pelas empresas e oscilações de preço dos materiais no mercado atual.

Figura 35 - Comparação de orçamentos das soluções estruturais

6.3.4.

Tempo de Execução

A Figura 36 apresenta uma estimativa de uma possível comparação em termos de tipologia de edifício, 5, 10 e 15 pisos, para ambas as soluções estruturais, onde se pode constatar um ganho de cerca de 33% em termos temporais por parte das soluções metálicas. Verifica-se que a solução com estrutura metálica é vantajosa em relação à solução da construção com estrutura de betão armado. Este facto permite em muitas situações ser um fator preponderante na escolha da solução a adotar, pois correntemente a aplicação de multas por falta de cumprimento de prazos de execução das obras é muito comum, sendo um incremento no valor final da obra.

Estaleiro Movimentação

de terras Fundações Superestrutura Total Solução Betão armado 19650,00 24644,40 32997,1 219674,26 296965,76 Solução Metálica 17030,00 24644,40 31102,82 226196,63 298973,85 0,00 50000,00 100000,00 150000,00 200000,00 250000,00 300000,00 350000,00 Eu ro s, € Mapa de Trabalhos

Orçamentação

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Figura 36 - Estimativa do tempo de execução

É de salientar que não foi tido em conta o fator risco, pois quanto mais alto for o edifício maiores deverão ser os procedimentos de segurança, logo prossupõe-se mais tempo de execução e mais custos associados.

No Apêndice 9 e 11 está representada um planeamento/mapa de trabalhos para a construção do edifício em estudo, para a solução em betão armado e em estrutura metálica, respetivamente.

6.3.5.

Peso Estrutural

A Figura 37 sintetiza os valores obtidos dos pesos estruturais de ambas as soluções. Verifica-se novamente uma discrepância existente entre as duas soluções, onde a solução em betão armado apresenta um peso final com cerca 29% de toneladas a mais que a solução metálica.

Figura 37 - Peso estrutural de ambas as soluções estruturais

5 Pisos 10 Pisos 15 Pisos 5 Pisos 10 Pisos 15 Pisos Solução Betão Armado Solução Metálica

Movimentação de terras 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 Fundações 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Superestrutura 6 12 18 4 8 12 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 M ese s Tipologia do Edifício

Tempo de Execução

Solução Betão armado Solução Metálica

To n e lad as

Peso Estrutural

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7. Conclusões

O betão e o aço apresentam características muito distintas: a resistência e durabilidade são as grandes vantagens das construções em betão armado e a rapidez de execução, leveza e esbelteza estrutural são os pontos fortes das construções em aço. Estes materiais estruturais são os mais utilizados na construção civil, e como demonstrou a presente dissertação, podem completar-se ou competindo entre si.

Para se proceder uma análise rigorosa sobre o comportamento estrutural de uma solução estrutural foi fundamental recorrer-se a programas tridimensionais que simulassem o seu comportamento. Assim no presente estudo modelou-se o edifício em ambas a soluções, onde se pôde concluir que a modelação em estrutura metálica é ligeiramente mais complexa, pois foi necessário proceder-se à colocação de rótulas nas vigas metálicas e nas faces dos elementos que simulavam a laje colaborante, com o objetivo de simplificar a ligação entre os elementos viga-pilar e no caso da laje serviu para garantir que as cargas eram descarregadas apenas numa direção, transmitindo apenas os esforços às vigas secundárias.

Consequentemente, com base exclusivamente nos resultados obtidos da análise dinâmica realizada neste trabalho, conclui-se que em relação às frequências, períodos e fatores de participação modal, que as soluções em betão armado possuem frequências ligeiramente superiores, logo traduzem-se em soluções mais rígidas. Sendo a rigidez estrutural diretamente proporcional ao quadrado da frequência, a solução em betão armado é cerca de 20% mais rígida que a solução em estrutura metálica, para o presente caso de estudo.

Tendo-se adotado para as duas soluções o mesmo sistema de contraventamento, paredes resistentes em betão armado, foi essencial comparar os esforços nesses mesmos elementos onde se verifica na solução em estrutura metálica um acréscimo de 28,4 % de esforço axial e um acréscimo variando entre 29,0% e 64,5% nos momentos fletores. Em sentido contrário, verifica-se que os pilares metálicos, devido à sua menor inércia, são menos solicitados que os pilares em betão armado. Conclui-se assim também que a solução em betão armado permite uma melhor redistribuição dos esforços pelos elementos verticais.

De igual modo se verifica que o volume de betão nas fundações da solução em estrutura metálica é bastante inferior representando um valor de 18,6%.

96 Com base unicamente nos resultados deste trabalho verifica-se que a solução em betão armado tem custos associados ligeiramente inferiores aos da solução metálica, da ordem de 1,0%.

Conclui-se igualmente que a solução com estrutura metálica permite obter um ganho de cerca 33% no tempo de execução da obra. A par das questões económicas este fator torna- se na grande maioria dos casos um fator decisivo tanto na escolha da solução a adotar.

Por último é de salientar os valores obtidos para o peso estrutural associado a cada uma das soluções estudadas. Conclui-se que a solução metálica apresenta um peso estrutural, em toneladas, cerca de 29% inferior ao peso da solução em betão armado.

7.1. Desenvolvimentos Futuros

Devido ao extenso trabalho desenvolvido e aos objetivos iniciais neste trabalho, não foi possível fazer algumas comparações entre as soluções estruturais avaliadas.

Deste modo seria interessante realizar um estudo comparativo destas soluções em várias regiões do país, com edifícios de diferentes alturas, com diferentes classes de ductilidade, ou mesmo uma solução inteiramente em betão armado e outra totalmente metálica incluindo os contraventamentos.

Com evolução da presente dissertação revelou-se também fundamental a introdução da metodologia BIM, Building Information Modeling, tanto em fase de projeto como em fase de execução. Assim esta temática tornou-se uma necessidade a desenvolver em trabalhos futuros, com o intuito de perceber o seu contributo para os projetos na área da engenharia civil, nomeadamente nos projetos de estruturas.

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