Quando a melhor escolha não é a mais óbvia
Quando começamos a desenvolver o projeto estrutural da ampliação do Bendito Cacao, em Águas de Lindóia, tínhamos uma proposta bastante interessante: aproximadamente 860 m² distribuídos em dois pavimentos, com estrutura metálica, restaurante no nível inferior e uma área de lazer acima.
A arquitetura era bonita, os ambientes precisavam funcionar bem e o hotel queria aproveitar a ampliação ao máximo. Cabia à engenharia fazer tudo isso ficar em pé — sem transformar a obra em um exercício de gastar aço.
Ao longo do trabalho, comparamos concepções, redesenhamos caminhos de carga, repensamos a posição das hidromassagens e encontramos uma maneira de recuperar vinte centímetros preciosos de pé-direito. O curioso é que várias boas soluções apareceram justamente quando resolvemos questionar a primeira ideia.
Diagramas largos podem ser arrastados na horizontal em telas menores para manter os detalhes legíveis.
Três soluções na mesa. A mais barata não venceu.
A arquitetura procurava preservar grandes espaços livres no restaurante. E é perfeitamente compreensível: ninguém começa um projeto de salão pensando onde colocar um pilar na frente da circulação. O aço permite vencer grandes vãos; o problema é que essa liberdade tem um custo.
Com vãos maiores, aumentam os momentos fletores e, principalmente, as exigências de rigidez. Muitas vezes a viga até resiste, mas o deslocamento passa a governar o dimensionamento. E, como o pavimento superior também receberia hidromassagens, precisávamos decidir até onde valia a pena insistir no vão livre.
Em vez de apresentar somente uma solução, levamos aos interessados três possibilidades, com custos e benefícios diferentes: vão livre com hidromassagens, a de maior custo; pilares centrais com hidromassagens, com o melhor equilíbrio entre custo e benefício; e vão livre sem hidromassagens, a de menor custo.
A alternativa de vão livre com hidromassagens preservava ao máximo o espaço interno, mas era a mais onerosa. A de vão livre sem os equipamentos era a mais econômica, porém eliminava um atrativo importante para os hóspedes. Entre elas estava a proposta com pilares centrais, mantendo o terraço com hidromassagens e melhorando a distribuição estrutural.
Depois da discussão técnica e econômica, a escolha recaiu sobre os pilares centrais e as hidromassagens superiores. Não era a opção de menor investimento, mas oferecia o melhor equilíbrio entre custo da estrutura e benefício para o hotel.
“A escolha certa não era simplesmente a estrutura mais barata. Era a que fazia sentido para o empreendimento inteiro.”
E, claro, as hidromassagens estavam no maior vão.
Com a concepção encaminhada, veio a próxima pergunta: onde posicionar as três hidromassagens previstas? A implantação inicial colocava os equipamentos justamente na região de maior vão. Era possível dimensionar assim, mas não parecia coerente com a decisão que acabávamos de tomar para racionalizar a estrutura.
Uma hidromassagem não é apenas um objeto pesado. É preciso considerar a água, o equipamento, os usuários e, sobretudo, a forma como os apoios transmitem carga ao piso. Um metro cúbico de água pesa aproximadamente uma tonelada; por isso, posição e distribuição fazem diferença.
Então fizemos uma proposta que, isoladamente, pode soar estranha: trocar as três unidades por quatro hidromassagens distribuídas nos vãos menores. O objetivo era aproximar as cargas de regiões com caminhos resistentes mais favoráveis e evitar solicitações excessivas nas vigas do vão principal. E, de quebra, oferecer mais um equipamento ao hotel.
A ideia foi bem recebida pelos interessados e pela arquiteta, e seguimos desenvolvendo a proposta. É importante separar as contas: a quarta hidromassagem não elimina seu próprio custo de compra e instalação, mas uma implantação melhor pode evitar reforços desnecessários e produzir um resultado global mais interessante.
É o tipo de conversa que vale a pena ter cedo. Mover um equipamento no projeto é relativamente simples; descobrir uma posição inconveniente depois que a estrutura estiver fabricada já é outra história.
Vinte centímetros que valiam muito
A próxima decisão envolvia um recurso escasso: altura. Os ambientes abaixo do restaurante tinham limitações de pé-direito, o que reduzia nossa liberdade para escolher a altura das vigas e da laje.
Em uma solução convencional, o sistema de piso pode somar a altura da viga metálica à espessura da laje. Só que, quando os centímetros já estão disputados pela arquitetura, não é tão simples aumentar uma viga para controlar deslocamentos sem sacrificar os ambientes inferiores.
A saída foi estudar vigas mais altas com a laje embutida na altura da estrutura metálica. Em vez de deixar a altura da laje integralmente acima da viga, reorganizamos os apoios para integrar os dois elementos. Com essa decisão, conseguimos recuperar aproximadamente 20 cm de altura em comparação com a disposição sobreposta inicialmente considerada.
Também estudamos a utilização de laje steel deck. É um sistema interessante e muito empregado em estruturas metálicas, mas, diante das limitações geométricas e dos custos daquele contexto, a velha conhecida laje pré-moldada treliçada mostrou-se mais adequada.
Adotamos laje treliçada H16 com enchimento em EPS e capa de concreto de 4 cm, detalhando sua compatibilização com o aço. Não havia prêmio para a solução mais sofisticada: queríamos a que resolvesse melhor a obra.
Aguentar é só o começo
Vigas e pilares precisam resistir aos esforços, evidentemente. Mas um pavimento destinado à convivência também deve apresentar deslocamentos e vibrações adequados para as pessoas que vão utilizá-lo. Uma estrutura pode estar segura e, ainda assim, vibrar de um jeito que ninguém gostaria de sentir durante o almoço.
Por isso, analisamos o comportamento global do modelo no CYPE 3D, incluindo vento, imperfeições, deslocamentos e efeitos de segunda ordem. Esses últimos são os esforços adicionais provocados pela deformação da própria estrutura: não basta calcular a edificação na posição idealizada e esquecer que ela se desloca.
No modelo consolidado, obtivemos fator máximo de amplificação dos efeitos de segunda ordem de cerca de 1,026 e deslocamento horizontal de referência de 5,63 mm, resultados favoráveis dentro das hipóteses analisadas.
Também estudamos frequências naturais e critérios de conforto do piso, considerando as referências pertinentes da ABNT NBR 8800 e do HIVOSS. O objetivo era entender como vigas, laje e apoios atuavam em conjunto, não apenas conferir se cada perfil passava em uma lista de verificações.
Nesse ponto do projeto, já não estávamos perguntando apenas se uma viga resistia. Estávamos olhando o comportamento da estrutura como sistema.
O terreno também tinha opinião
Quando chegou a hora de levar os esforços ao solo, apareceram outras variáveis. As sondagens mostravam camadas superficiais de aterro, resistência variável e dificuldades de avanço em alguns pontos. Em uma investigação, houve obstrução a 1,30 m, descrita como possível rocha ou matacão.
São coisas bastante diferentes. Encontrar um matacão isolado não significa que exista um maciço rochoso contínuo naquela cota. E essa incerteza precisa entrar na conversa quando escolhemos o equipamento de fundação.
Primeiro estudamos estacas Strauss, especialmente por causa do acesso e da preocupação com obstáculos. Depois, reavaliando as reações dos pilares, a produtividade e o controle de execução, passamos a estudar a hélice contínua monitorada.
A hélice oferece monitoramento de parâmetros como torque, avanço e concretagem, além de produtividade interessante. Isso não faz desaparecer os riscos de obstáculos subterrâneos: eles continuam exigindo planejamento e controle em campo. Ainda assim, o balanço entre método executivo e requisitos estruturais levou à escolha das estacas HCM de 40 cm de diâmetro.
Com a sondagem SP-03 como uma das referências geotécnicas de cálculo, chegamos a um comprimento de projeto de 15 m. A concepção de fundação contempla 83 estacas em 19 blocos, com conjuntos de quatro e cinco estacas. A correspondência entre as hipóteses de solo e as condições efetivamente encontradas deve ser confirmada na execução.
Uma estaca no Robot — e o solo também participa
Determinar o comprimento e a capacidade geotécnica das estacas era apenas parte do trabalho. Queríamos investigar também a resposta estrutural do elemento enterrado: momentos fletores, cortantes, compressão e armaduras.
Para isso, desenvolvemos um modelo específico no Autodesk Robot Structural Analysis. A estaca foi representada como barra de concreto armado, e a reação lateral do terreno foi aproximada por molas elásticas distribuídas ao longo do fuste. Assim, a estaca não era simplesmente uma barra com um engaste arbitrário no fundo: o solo participava da resposta lateral modelada.
Aplicamos as solicitações derivadas das reações críticas dos blocos e realizamos uma análise com efeitos geométricos P-Delta. A partir dos diagramas, verificamos compressão, flexocompressão oblíqua, cisalhamento e extensão da armadura.
O estudo estrutural no Robot utilizou inicialmente um comprimento de 14,50 m, enquanto o dimensionamento geotécnico consolidou a ponta de projeto em 15,00 m. Para a configuração estrutural analisada, verificou-se uma gaiola com 6 barras de 12,5 mm e 6,00 m de comprimento total, incluindo 0,50 m de arranque para ligação com o bloco.
O Robot não substitui a verificação geotécnica, nem o modelo de molas dispensa avaliação das premissas do terreno. Ele acrescentou uma leitura estrutural para sustentar a decisão sobre a armadura e o comportamento do fuste. Foi um bom exemplo de ferramentas diferentes respondendo a perguntas diferentes.
Parafusos também entraram no cronograma
Outra decisão importante não estava na resistência de uma barra, mas no tempo necessário para levantar a estrutura. Como a ampliação acontece em um empreendimento em funcionamento, encurtar e organizar a etapa de montagem tem impacto direto no planejamento da obra.
Por isso, priorizamos ligações parafusadas na montagem em campo, mantendo as operações de preparação, corte, furação e soldagem de componentes na fábrica, quando aplicável. O objetivo era que os elementos chegassem ao terreno preparados para uma montagem mais rápida e com menor dependência de soldas executadas no local.
A vantagem mais interessante é permitir o avanço de atividades em paralelo: enquanto as fundações são executadas no terreno, a estrutura metálica já pode ser fabricada. Com bases liberadas e chumbadores conferidos, os conjuntos seguem para transporte e montagem.
“Na escolha das ligações, não pensamos apenas em como unir vigas e pilares, mas em como construir tudo isso no menor tempo viável. Enquanto o terreno recebe as fundações, a estrutura já pode tomar forma na fábrica.”
Claro que essa estratégia exige detalhamento, tolerâncias de fabricação e montagem, além de atenção às placas de base e ao posicionamento dos chumbadores. Mas é justamente por isso que essas decisões precisam começar no projeto — não quando o caminhão de aço estacionar na obra.
Um script e muitas horas poupadas
O Revit foi utilizado para modelagem e documentação, o CYPE 3D para o dimensionamento principal da estrutura e o Robot em análises específicas. Na preparação dos desenhos de fundação, havia dezenas de elementos para identificar e organizar — começando pelas 83 estacas.
Em vez de repetir manualmente cada operação, desenvolvemos uma rotina com Python e pyRevit para auxiliar na importação e identificação dos elementos no modelo BIM. O script nos economizou horas de trabalho e ainda deixou uma ferramenta reaproveitável para outros projetos. Não é tão vistoso quanto uma viga de grande vão, mas quem já nomeou dezenas de elementos um a um sabe o valor disso.
O que o projeto acabou ensinando
Olhando para o Bendito Cacao, percebo que as escolhas mais relevantes não aconteceram apenas na tela do programa de cálculo. Primeiro, apresentamos três concepções e ajudamos o empreendimento a encontrar o melhor custo-benefício. Depois, reorganizamos as hidromassagens para aproveitar melhor os apoios. Em seguida, recuperamos vinte centímetros de altura integrando laje e vigas.
Estudamos a estabilidade e o conforto do pavimento superior, comparamos métodos de fundação, analisamos uma estaca no Robot e escolhemos conexões pensando também na velocidade de montagem. Cada decisão influenciava a seguinte.
O cálculo continua sendo indispensável, mas há uma pergunta que vem antes dele: qual solução vale a pena calcular? Nem sempre a estrutura mais barata é a melhor para o negócio. Nem sempre menos pilares significam mais eficiência. E nem sempre uma tecnologia mais nova resolve melhor o problema do que uma solução tradicional bem aplicada.
Quando olhamos hoje para o modelo tridimensional, vemos vigas, pilares, lajes e fundações. Mas também conseguimos enxergar as alternativas que não foram escolhidas e os motivos pelos quais seguimos por este caminho.
“É isso que torna um projeto estrutural interessante: não apenas conseguir dimensionar a estrutura, mas saber explicar por que, entre tantas possíveis, foi aquela a escolhida.”
