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Estudo comparativo de dimensionamento e custos entre projetos estruturais com utilização de
laje pré-moldadas com bloco cerâmico e EPS como elementos de enchimento
Julho/2019
ISSN 2179-5568 – Revista Especialize On-line IPOG - Goiânia - Ano 10, Edição nº 17 Vol. 01 Julho/2019
Estudo comparativo de dimensionamento e custos entre projetos
estruturais com utilização de laje pré-moldadas com bloco cerâmico e
EPS como elementos de enchimento
Kleyton Lisboa da Cruz – [email protected]
MBA em Projeto, Execução e Desempenho de Estruturas e Fundações
Instituto de Pós-Graduação - IPOG
São Luis, MA, 26 de julho de 2018.
Resumo
Este trabalho tem como objetivo estabelecer uma análise comparativa teórica de
dimensionamento e custo entre lajes pré-moldadas formadas a partir de dois distintos
elementos de enchimento e muito utilizados em todo território nacional, o bloco cerâmico e o
bloco de poliestireno expandido (EPS), a partir de um projeto genérico de uma edificação
com quatro níveis de pavimentos. O estudo trará informações importantes, o qual servirá de
base para uma escolha racional sobre o melhor tipo de elemento para enchimento de lajes pré-
moldadas para projetistas, engenheiros e proprietários. Deste estudo, concluiu–se que o
modelo estrutural baseado na utilização de bloco cerâmico como material de enchimento
apresentou um acréscimo do peso próprio da estrutura, consequentemente um acréscimo no
carregamento vertical total transferido para fundações, baseando assim um custo maior em
relação a opção com utilização de bloco em EPS.
Palavras-chave: Laje pré-moldada. Bloco cerâmico. Bloco de EPS.
1 Introdução
As lajes pré-moldadas são elementos estruturais de uma edificação com função de transmitir
as cargas para as vigas e pilares. São formadas por vigotas, elementos de enchimento e uma
capa de concreto.
Atualmente, as lajes pré-moldadas são largamente utilizadas em todo Brasil, esta é uma
solução prática e rápida principalmente em obras de pequeno e médio porte, em especial as
formadas por vigotas treliçadas e com elementos de enchimento. Existe uma confusão quanto
ao nome para este tipo de elemento, lajes pré-moldadas ou lajes pré-fabricadas? Na
engenharia o elemento pré-fabricado é aquele que é produzido na indústria, enquanto que o
elemento pré-moldado é o fabricado no canteiro de obras. Mas, de toda forma é comum no
mercado utilizar estes dois termos para as lajes em questão.
É importante salientar que por meio da utilização de lajes pré-moldadas se obtém uma
significativa redução na quantidade de concreto e consequentemente diminuição do peso
próprio da estrutura e, portanto, na diminuição de esforços tanto nas peças estruturais quanto
para fundações e além desses fatores, gera também redução na utilização de material para
escoramento, confecção de fôrma e por consequência na utilização de mão de obra. Tudo isso
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laje pré-moldadas com bloco cerâmico e EPS como elementos de enchimento
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resulta em maior economia do custo da construção. Segundo Goldman (2004), o percentual
incidente de custo na execução da estrutura em obras convencionais varia entre 11,50% a
20,50% e para fundações entre 3% a 8% representando um valor considerável de economia
que podemos atingir no custo de uma obra.
Um item determinante para a diminuição do peso próprio da estrutura é quanto à escolha do
material de enchimento da laje pré-moldada, quando escolher a laje com EPS ou manter a
tradicional laje formada por blocos cerâmicos? O estudo teórico aqui proposto visa
estabelecer uma análise comparativa entre o bloco cerâmico e bloco de EPS (isopor) como
material de enchimento de lajes pré-moldadas quanto ao custo e dimensionamento como
auxílio a projetistas e engenheiros de qual sistema de laje a se escolher.
Para esta análise será apresentado um estudo de caso teórico de um projeto para uma
edificação composto por quatro pavimentos, sendo um pavimento térreo, dois pavimentos
tipos e um pavimento de cobertura. A partir desse projeto realiza-se o dimensionamento das
lajes pré-moldadas com utilização de bloco cerâmico e bloco de EPS com auxílio da
ferramenta computacional Eberick, um software amplamente utilizado para elaboração de
projetos estruturais.
Em complementação será realizado uma análise comparativa de custo para execução da
estrutura dimensionada em ambos os casos baseados em custos de material e mão-de-obra do
mercado da construção civil da cidade de São Luis – MA dos insumos necessários para
execução.
2 Justificativa
A crescente necessidade de racionalização, otimização dos espaços e industrialização da
construção civil têm levado a busca por métodos/sistemas que ofereçam os mesmos
desempenhos dos tradicionais métodos de construção com soluções mais econômicas e
racionalizadas. As lajes pré-moldadas estão presente nesse contexto, pois apresentam um
baixo custo de produção, simples execução, segurança e bom desempenho ao usuário.
Outro fator preponderante para utilização do sistema de lajes pré-moldadas é a grande oferta
dos materiais que compõe esse sistema construtivo, inúmeras empresas de fabricação de
vigotas de concreto armado, concreto protendido e vigotas treliçadas além de outras inúmeras
de elementos de enchimento como bloco cerâmico e bloco de EPS.
Este estudo terá grande relevância principalmente para engenheiros e projetistas, pois
permitirá uma análise comparativa, abordando questões de dimensionamento e custos quanto
a utilização de laje pré-moldada com bloco cerâmico ou com bloco de EPS.
3 Objetivos
3.1 Objetivo geral
Realizar um estudo comparativo entre os métodos construtivos de laje pré-moldada com
utilização de bloco cerâmico ou bloco de EPS como material de enchimento.
Esta análise terá grande importância no âmbito de projetos e orçamentação, pois possibilitará
ao projetista parâmetros para escolher o melhor tipo de material que se adapta a obra.
3.2 Objetivos Específicos
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- Estabelecer e selecionar a amostra a ser estudada;
- Caracterizar cada tipo de elemento de enchimento para laje pré-moldadas em estudo;
- Dimensionar estruturas compostas por lajes pré-moldadas;
- Analisar e comparar custos para execução de laje pré-moldada em função do tipo de escolha
para o material de enchimento.
4 Referencial Teórico
4.1 Definições
4.1.1 Lajes
Lajes são elementos de superfície plana, sujeitos principalmente a ações normais a seu plano,
existem várias outras definições a respeito de laje, conforme COSTA (2015;4) “lajes são
peças estruturais laminares submetidas a cargas predominantemente normais à superfície
média”. Para DORNELES (2014;16) “lajes são elementos construtivos planos,
bidimensionais, constituídos de uma largura e comprimento, que muitas vezes funcionam
como isolamento e separação de pavimentos, geralmente constituídos de esforços solicitantes
verticais”.
As lajes geralmente descarregam nas vigas as açoes das cargas acidentais além do seu peso
próprio, dessa forma considera-se as lajes simplesmente apoiadas nas vigas. Segundo a norma
NBR 6118-2014, as lajes podem atuar de duas formas: Como placa resistindo a esforços
normais de compressão e como atuando como chapa, resistindo a esforços tangenciais, ou
seja, esforços contidos no seu próprio plano.
ALLEN e IANO (2013) alertam para a existência de um número considerável de soluções
econômicas para o mesmo vão com diferentes tipos de lajes pré-moldadas ou não,
proporcionando ao projetista alguma liberdade na escolha do elemento a ser utilizado em cada
situação.
4.1.1.2 Lajes pré-moldadas
Lajes pré-moldadas, são elementos laminares formados por vigota pré-fabricada, elementos
de enchimento e uma capa de concreto moldada no local cuja função é garantir a distribuição
uniforme atuantes na laje, aumentar a sua resistência a flexão além de nivelar o piso.
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Figura 1: Exemplo de laje premoldada
Fonte: Duraleve (2018)
4.1.3 Vigotas Pré-fabricadas
De acordo com a norma NBR 14859-2002, vigotas pré-fabricadas são elementos constituídos
por concreto estrutural, executadas industrialmente fora do local de utilização definitivo da
estrutura, ou mesmo em canteiro de obras, sob rigorosas condições de controle de qualidade,
englobando parcial ou totalmente a armadura inferior de tração, integrando parcialmente a
seção de concreto da nervura longitudinal. Podemos destacar três tipos de vigotas pré-
fabricadas comercializadas em grande escala: Vigotas tipo trilho de concreto armado (VC),
vigotas tipo trilho de concreto protendido (VP) e vigotas tipo treliça (VT)..
Vigotas de concreto armado (VC), são vigotas tipo trilho com seção de concreto usualmente
formando um “T” invertido, com armadura passiva totalmente englobada pelo concreto. A
armadura é longitudinal, situada na parte inferior e resiste às tensões de tração.
Vigotas de concreto protendido (VP), são vigotas do tipo trilho com seção de concreto
usualmente formando um “T” invertido, com armadura ativa pré-tensionada totalmente
englobada pelo concreto.
Vigotas tipo treliça (VT), são vigotas com seção de concreto formando uma placa, conhecida
como “sapata”, com aramadura treliçada parcialmente englobada pelo concreto da vigota.
Quando necessário, deverá ser complementada com armadura passiva inferior de tração
totalmente englobada pelo concreto da nervura (conforme NBR 14859-1/2016).
Figura 2: Seções transversais de vigotas
Fonte: Técnico Laje (2018)
4.1.4 Elementos de enchimento
A principal caracteristica das lajes pré-moldadas é a diminuição da quantidade de concreto, na
região tracionada, utilizando-se desta forma material ou elemento de enchimento.
Os elementos de enchimento são formados por materiais inertes, leves mas suficientemente
rígidos, vazados ou maciços, normalmente possuem as dimensões padronizadas e devem
atender aos requisitos de norma quanto ao desempenho, propriedades e utilização. Além de
reduzir o consumo de concreto, há um alívio do peso próprio da laje. Portanto, o material de
enchimento deve ser o mais leve possível, mas com resistência suficiente para suportar as
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operações de execução. Deve-se ressaltar que a resistência do material de enchimento não é
considerada no cálculo da laje. Apesar de não se considerar para a resistência da laje, a boa
qualidade deste material é importante para a segurança durante a fase de montagem e
moldagem da laje, pois os elementos de enchimentos são responsáveis por transferir o peso do
concreto ainda fresco às vigotas que se apóiam sobre as linhas de escoramento.
Atualmente no mercado da construção civil regional quanto nacional os elementos de
enchimento mais utilizados são os blocos cerâmicos e de poliestireno expandido (EPS), são
blocos que possuem faces superior e inferior planas e nas laterais, abas de encaixe para apoio,
que devem ser compatíveis com as dimensões das vigotas para permitir o nivelamento da laje
e evitar a fuga do concreto durante a concretagem.
4.1.4.1 Bloco cerâmico
Blocos cerâmicos ou tavelas cerâmicas são materias de enchimento geralmente utilizadas em
lajes com vigotas pré-moldadas, devido principalmente a sua facilidade de execução. Esses
elementos são melhores isolantes térmicos em comparação com a laje de concreto maciço.
Atualmente em todo território brasileiro existem vários fabricantes desse material,
normalmente com dimensões padronizadas, o que o ‘
Figura 3: Elementos de enchimento tipo bloco cerâmico
Fonte: Cerâmica Carnaúba (2018)
Figura 4: Dimensões usuais de blocos cerâmicos
Fonte: Dados produzidos pelo autor (2018)
4.1.4.2 Bloco de poliestireno expandido (EPS)
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EPS é uma sigla internacional para poliestireno expandido é um material plástico na forma de
espuma com microcélulas fechadas, composto basicamente de “vazios” contendo ar . De
acordo com o catálogo técnico da Isoplast, uma das inúmeras fábricas que produzem produtos
em EPS no Brasil, os elementos de enchimento em poliestireno expandido (tavelas de EPS),
após o processo de polimerização e expansão apresentam em seu volume 98% de ar e apenas
2% de poliestireno (material sólido). O peso específico deste material varia entre 10kg/m³ a
19kg/m³ e segundo aínda o mesmo catálogo técnico do fabricante a economia em relação ao
peso de material de enchimento em uma laje treliçada unidirecional de 200m² entre as tavelas
de EPS e cerâmica é de 97,6% o que representa uma economia de 23% em relação ao peso
total da laje conforme figura 5.
Tabela 1: Comparativo entre tavelas de cerâmica e EPS
Fonte: Isoplast (2018)
O EPS também é um excelênte isolante térmo-acústico, o que torna sua aplicação em lajes
ainda mais interessante, principalmente em coberturas de edifícios. Os blocos de EPS podem
ser encontrados de duas formas distintas no mercado: Recortados e moldados, este material
apresenta outras grandes vantagens, como:
- Facilidade de corte com fio quente ou serra;
- Por ser um material leve seu tempo para carga, descarga e montagem é bem menor em
relação a outros materiais como bloco de concreto e bloco cerâmico;
- Economia de mão de obra;
- Coeficiente de absorção muito baixo, favorecendo a cura do concreto;
- Maior flexibilidade de medidas;
- Baixo módulo de elasticidade permitindo, uma adequada distribuição das cargas;
- Sustentabilidade: Material 100% reciclável.
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Figura 5: Bloco de EPS
Fonte: Lajemax (2018)
5 Metodologia
A metodologia utilizada neste estudo, foi baseada em uma análise comparativa e teórico com
o intuito de se estabelecer a melhor opção entre bloco cerâmico e EPS para elemenho de
enchimento de uma laje pré-moldada, a partir de um modelo genérico de um projeto
arquitetônico para uma edificação constituída de 04 pavimentos, sendo 01 pavimento térreo,
02 pavimentos tipos e 01 pavimento de cobertura, conforme detalhamentos arquitetônicos
mostrados nas figuras 6, 7 e 8.
A análise comparativa baseou-se no dimensionamento da estrutura através da ferramenta
computacional Eberick, na qual foi configurado para calcular projetos de edificações para
cidade de São Luis/MA como referência, por exêmplo, classe de agressividade ambiental
(CAA) III, estabelecido como forte conforme tabela 6.1 da norma NBR 6118:2014. Após essa
fase, foram realizados duas estimativas de custo para execução da fase de estrutura deste
projeto de edifício através de relatório gerado pelo próprio software, um baseado no
dimensionamento com utilização de bloco cerâmico como elemento de enchimento da laje e
outro a partir da utilização de bloco de EPS, estimativas essas que tiveram como base de
coleta de preços de mão de obra e materiais a planilha SINAPI para o mercado da construção
civil do estado do Maranhão, planilha esta amplamente utilizada como referência para
orçamentação de obras, principalmente as públicas.
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Figura 6: Imagem da planta baixa do pavimento térreo da edificação
Fonte: Dados produzidos pelo autor (2018) – Software AutoCad
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Figura 7: Imagem da planta baixa do pavimento tipo da edificação
Fonte: Dados produzidos pelo autor (2018) – Software AutoCad
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Figura 8: Imagem do corte AA da edificação
Fonte: Dados produzidos pelo autor (2018) – Software AutoCad
Com efeito de estudo, a cobertura da edificação trata-se de uma laje lisa plana
impermeabilizada com platibanda em alvenaria de tijolo cerâmico com 1,00m de altura em
todo seu perímetro sem acesso ao público.
É bom salientar que para o dimensionamento estrutural não foram considerados cargas
provenientes de escada e de reservação de água, estes ficando como complementação em
estudos futuros.
6 Análise de resultados
6.1 Dados preliminares
Relembrando, o projeto do edifício em estudo é constituído por 04 pavimentos, sendo 01
pavimento térreo, 02 pavimentos tipos e 01 pavimento de cobertura, destacando que para
execução do pavimento térreo não foi considerado sobre laje, conforme figura 9, apresntada
logo abaixo:
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Figura 9: Imagem 3D do esquema estrutural de edfício em estudo
Fonte: Dados produzidos pelo autor (2018) – Software Eberick
Inicialmente o projeto foi dimensionado com a utilização de bloco de EPS como material de
enchimento para lajes pré-moldadas com utilização de vigotas treliçadas tipo TR08646 para
os pavimentos tipos e cobertura.
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Figura 10: Imagem da planta de fôrma do pavimento tipo com utilização de bloco de EPS
Fonte: Dados produzidos pelo autor (2018) – Software Eberick
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Figura 11: Imagem da planta de fôrma do pavimento cobertura com utilização de bloco de EPS
Fonte: Dados produzidos pelo autor (2018) – Software Eberick
Figura 12 e 13: Detalhes da laje pré-moldada com utilização de bloco de EPS
Fonte: Fonte: Dados produzidos pelo autor (2018) – Software Eberick
Em seguida o mesmo projeto foi dimensionado com a utilização de bloco cerâmico como
elemento de enchimento para lajes pré-moldadas.
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Figura 14: Imagem da planta de fôrma do pavimento tipo com utilização de bloco cerâmico
Fonte: Dados produzidos pelo autor (2018) – Software Eberick
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Figura 15: Imagem da planta de fôrma do pavimento cobertura com utilização de bloco cerâmico
Fonte: Dados produzidos pelo autor (2018) – Software Eberick
Figura 16: Imagem da planta de fôrma do pavimento cobertura com utilização de bloco cerâmico
Fonte: Dados produzidos pelo autor (2018) – Software Eberick
6.2 Análise do Dimensionamento
Após a caracterização das lajes e dos demais elementos estruturais (vigas, pilares e sapatas), a
estrutura foi processada sem erros através do software, onde serviu também de base para
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estimativa de custo realizada pelo próprio software, onde podemos destacar as seguintes
informações em destaque abaixo:
6.2.1 Considerações de cálculo
As considerações de cálculo mais significativas geradas pelo software Eberick estão
apresentados nas tabelas abaixo:
Tabela 2: Propriedades dos materiais
Fonte: Dados produzidos pelo autor (2018) – Software Eberick
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Tabela 3: Dados e carregamentos das lajes do pavimento tipo
Fonte: Dados produzidos pelo autor (2018) – Software Eberick
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Tabela 4: Dados e carregamentos das lajes do pavimento cobertura
Fonte: Dados produzidos pelo autor (2018) – Software Eberick
6.2.2 Verificação das cargas
Nas tabelas 5 à 10 são apresentadas de forma resumida as cargas atuantes nos projetos (peso
próprio, sobrecargas e cargas devido a ação do vento), bem como a relação percentual entre
elas.
Tabela 5: Relatório de cargas na fundação – lajes com bloco EPS
Fonte: Dados produzidos pelo autor (2018) – Software Eberick
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Tabela 6: Distribuição das cargas verticais – lajes com bloco EPS
Fonte: Dados produzidos pelo autor (2018) – Software Eberick
Tabela 7: Relatório de cargas na fundação – lajes com bloco cerâmico
Fonte: Dados produzidos pelo autor (2018) – Software Eberick
Tabela 8: Distribuição das cargas verticais – lajes com bloco cerâmico
Fonte: Dados produzidos pelo autor (2018) – Software Eberick
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Tabela 9: Forças devido ao vento – lajes com bloco EPS
Fonte: Dados produzidos pelo autor (2018) – Software Eberick
Tabela 10: Forças devido ao vento – lajes com bloco cerâmico
Fonte: Dados produzidos pelo autor (2018) – Software Eberick
6.2.3 Estabilidade global e deslocamentos no topo da edificação
Em seu trabalho DORNELES (2014:23) observa que “as lajes pré-fabricadas devem ter o
cuidado de atribuir uma estabilidade global adequada, visto que os elementos estruturais
devem estar corretamente interligados, através de vínculos (apoios)”. A NBR 6118:2014
exige que edificações apresentem segurança, estabilidade, aptidão em serviço e aparência
aceitável por um período predeterminado de tempo. Nesse contexto, a segurança estrutural é
imprescindível e deve considerar efeitos de primeira e segunda ordem.
Os esforços calculados a partir da geometria original da estrutura, sem considerar as
deformações, são chamados efeitos de primeira ordem, enquanto que os esforços calculados
advindos da deformação da estrutura são chamados de efeito de segunda ordem.
Os efeitos de segunda ordem proporcionam a não linearidade entre as ações e deformações,
sendo chamada de não linearidade geométrica.
Tabela 11: Estabilidade global da edificação - lajes com bloco EPS
Fonte: Dados produzidos pelo autor (2018) – Software Eberick
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Tabela 12: Deslocamento no topo da edificação (processo P-Delta) - lajes com bloco EPS
Fonte: Dados produzidos pelo autor (2018) – Software Eberick
Tabela 13: Estabilidade global da edificação - lajes com bloco cerâmico
Fonte: Dados produzidos pelo autor (2018) – Software Eberick
Tabela 14: Deslocamento no topo da edificação (processo P-Delta) - lajes com bloco cerâmico
Fonte: Dados produzidos pelo autor (2018) – Software Eberick
6.2.4 Comparativo dos custos
Tabela 15: Quantitativo de blocos EPS para material de enchimento
Fonte: Dados produzidos pelo autor (2018) – Software Eberick
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Tabela 16: Planilha resumo de custos – lajes com bloco EPS
Fonte: Dados produzidos pelo autor (2018) – Software Eberick
Tabela 17: Quantitativo de bloco cerâmico para material de enchimento
Fonte: Dados produzidos pelo autor (2018) – Software Eberick
Tabela 18: Planilha resumo de custos – lajes com bloco cerâmico
Fonte: Dados produzidos pelo autor (2018) – Software Eberick
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7 Conclusão
O intuito deste estudo foi estabeler uma análise comparativa quanto ao dimensionamento e
custo entre lajes pré-moldadas formadas a partir de elementos de enchimento com bloco de
EPS e bloco cerâmico para edifícios de pequeno porte constituído por 04 pavimentos.
Tendo em vista os dados obtidos através do dimensionamento e de relatórios extraídos do
software Eberick, podemos observar que houve um aumento do peso próprio para opção de
laje pré-moldada com utilização de bloco cerâmico como elemento de enchimento na ordem
de 30% em relação a opção com utilização de bloco de EPS, em consequência esse aumento
de peso próprio gerou um acréscimo em torno de 14,16% do carregamento vertical total
transferido para fundações, o qual proporciona aumento no consumo de aço nos demais
elementos estruturais e de fundação do projeto. Quanto a estabilidade global e ao
deslocamento no topo da edificação, ambas as opções corresponderam ao estabelecido em
normas vigentes gerando resultados muito semelhantes.
Em relação ao custo, baseado em valores de insumos e de mão de obra da tabela SINAPI para
o estado do maranhão e através do relatório de custos gerado pelo Eberick, verificamos uma
economia na ordem de 5,40% na opção de laje pré-moldada formada a partir de blocos de
EPS, no entanto uma avaliação otimizada dos custos de uma obra vai mai além que comparar
valores de mão-de-obra e de materias, necessitando considerar também as particularidades de
cada sistema, afim de escolher um modelo em detrimento a outro.
É recomendado para futuros trabalhos, esta mesma análise para edificações similares com
lajes pré-moldadas formadas por vigotas de concreto armado e concreto protendido, outra
estudo comparativo que pode ser realizado é a quantificação de mão-de-obra no canteiro de
obras para veririficar produtividade e rendimentos mais próximos da realidade e
conjuntamente fazer verificação de custos reais de obras com utilização de laje pré-moldada
com utilização de bloco de EPS e bloco cerâmico como elemento de enchimento.
Referências
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estruturas de concreto – Procedimento. Rio de Janeiro, 2014.
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pré-fabricadas de concreto – Parte 1: Vigotas, minipainéis e painéis – Requisitos. Rio de
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ABNT, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 14859-2 – Lajes
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