Pense no corpo humano: há uma estrutura que o suporta, chamada de coluna vertebral. O mesmo acontece com os edifícios. Existem elementos construtivos que os suportam. Os mais básicos de que já ouvimos falar são as fundações, lajes, vigas, e pilares ou colunas. Claro que existem muitos outros – como os de escadas e vãos de escadas – porém, neste texto, o Engenharia 360 se detém a falar sobre os pilares. Confira!
O que são pilares?
Pilares são elementos estruturais das construções. Eles dão sustentação para paredes, pisos, vãos, revestimentos, coberturas e mais cargas de edifícios, pontes e muitas outras obras de Engenharia e Arquitetura. Eles são colocados na vertical, com a função simples de repassar para as fundações todas as cargas que são da própria construção, oriundas principalmente das lajes e vigas, e que a construção recebe do meio externo, como dos ventos. Esta lógica é a garantia para a estabilidade das obras.
Quais os tipos de pilares que existem?
Pilares podem ser feitos de muitos materiais. As famosas colunas ou pilastras gregas, por exemplo, eram compostas de blocos de pedra. Também se podem fazer pilares de madeira e metal. Mas o material mais utilizado para estruturas assim, sem dúvidas, é o concreto – com cimento, areia, agregados e aço. E, nesta linha, temos vários tipos diferentes de estruturas. Pra começar, aquelas com formatos circulares; retangulares maciços ou retangulares vazados; e em seção de cruz, ‘L’, ‘U’, ‘I’ ou ‘T’.
É a localização destas peças nas estruturas e as flexões que podem fazer com relação às cargas que irão receber que provocará estas diferenças. Por exemplo, alguns pilares serão posicionados na parte interna dos edifícios, na maioria das vezes recebendo apenas cargas verticais de compressão simples. Também haverá peças de borda, com flexão normal ou composta. E, por fim, pilares de canto, com possível flexão oblíqua.
Como dimensionar pilares de concreto?
Elementos estruturais só devem ser calculados por engenheiros calculistas e, dependendo da obra, por arquitetos. Isto porque essas peças possuem uma composição muito complexa. Qualquer erro no seu dimensionamento pode comprometer não apenas a estabilidade das construções, mas a segurança de seus usuários. Só os profissionais no assunto podem, de fato, compreender qual são os esforços críticos que atuam em cada um destes elementos, as consequências disso e o que pode ser feito a respeito!
Existem fórmulas para pré-dimensionamento de pilares que inclusive são utilizadas pelos calculistas em diversas fases dos projetos. As mesmas são baseadas em cargas conhecidas. Mas os seus resultados obviamente não são definitivos. É preciso posteriormente realizar um dimensionamento exato de todos os elementos da construção, o que irá determinar coisas como a “receita” do concreto, a quantidade de ferragens, o distanciamento dos estribos e muito mais.
No cálculo de pré-dimensionamento, costuma-se adotar os dados de um concreto de baixa resistência e um coeficiente de segurança igual a 10mpa ou 100kgf/cm². Também são consideradas as medidas da seção transversal – a x b – versus a carga estimada contra isto.
Atenção! Não se pode considerar a mesma situação em todos os andares de uma construção, como um edifício. Em cada pavimento as influências sobre os pilares serão diferentes. Assim, quanto mais para cima, menos carga de lajes, paredes, revestimentos e cargas acidentais se terá. Já a primeira fiada, que está em contato com o solo, é que receberá a carga superior de maior valor – em kgf/m²; são esses pilares que terão o tamanho de seção transversal maior.
O correto é mesmo calcular cada pilar individualmente. São processos comuns utilizados pelos calculistas: o de pilar-padrão, pilar padrão com rigidez, e pilar padrão acoplado. E durante este dimensionamento final serão analisados, enfim, os efeitos de segunda ordem. São destes: índice de esbeltez, raio de giração, comprimento de flambagem, excentricidade e classificação dos pilares.
Quais os desafios para a concretagem de pilares?
Se calcular um pilar não é tarefa fácil, imagine a construção de armadura e a concretagem das peças. Não existe um padrão, cada pilar será diferente, com dimensões diferentes. Será exigida muita atenção em cada etapa da sua execução, com a necessidade da inspeção por parte dos engenheiros e mestres de obras. E qualquer ação errada neste momento pode acarretar em problemas sérios e irreparáveis para a obra.
“Temos que evitar o que a gente chama de segregação e exsudação. A gente chama de ninho de concretagem ou bicheira a patologia que dá no pé do pilar. E a exsudação ocorre na parte superior, nas emendas que são necessárias.”,
“Na cabeça e no pé do pilar é onde, geralmente, temos mais problemas de qualidade, e que, normalmente, apresentam as maiores imperícias.”
– engenheiro Paulo Helene, em reportagem de Mapa da Obra.
Para começar, no momento da concretagem, todas as fôrmas e armaduras precisam estar limpas. Porém, não totalmente. Se a argamassa ficar presa nas laterais limpas dos moldes, só as pedras vão chegar ao fundo, comprometendo a qualidade da estrutura finalizadas. E tem mais! O lançamento da massa dentro da fôrma, se feito de maneira muita rápida e com muita energia, pode incorporar ar na mistura – outro problema grave! O certo é ir lançando o concreto em camadas – algo aproximado a 50 cm – e ir fazendo o adensamento.
Se você quiser saber mais sobre projetos e execução de estruturas de concreto, recomendamos que faça a leitura das seguintes normas da ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas: NBR 6118 e NBR 14931.
