Alvenaria Estrutural
Histórico
Concepção e modulação
Análise estrutural
Dimensionamentos
Apresentação de projetos Edifício Visconde de Mauá Construtora COMCASA – Joaçaba – SC
Alvenaria Estrutural
Histórico da alvenaria estrutural
Sistema construtivo muito tradicional e antigo
No início eram utilizados blocos de pedra e argila
Técnicas e métodos empíricos e/ou rudimentares
Estruturas muito robustas
Alvenaria Estrutural
Histórico da alvenaria estrutural
Sistema construtivo muito tradicional e antigo
No início eram utilizados blocos de pedra e argila
Técnicas e métodos empíricos e/ou rudimentares
Estruturas muito robustas
Alvenaria Estrutural
Histórico da alvenaria estrutural
Exemplos clássicos
Pirâmides do Egito – 2600 A.C – 147m de altura - 2,3 milhões de blocos com peso médio de 2500 kg
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Histórico da alvenaria estrutural
Exemplos clássicos
Farol de Alexandria – 280 A.C – Mármore branco com 134m de altura – Destruído por um terremoto no século XIV.
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Histórico da alvenaria estrutural
Exemplos clássicos
Coliseo – Roma – 70 D.C – 50m de altura e 500m de diâmetro
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Histórico da alvenaria estrutural
Exemplos clássicos
Catedral de Reims – 1.300 D.C – Estrutura com grandes vãos em arco
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Histórico da alvenaria estrutural
Exemplos clássicos
Edifício Monadnock – Chicago – ano de 1891 – 16 pavimentos e 65m de altura. Paredes de base com 180cm de espessura
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Histórico da alvenaria estrutural
Exemplos clássicos
Hotel Excalibur – Las Vegas – Prédio mais alto construído em alvenaria estrutural – 28 pavimentos – Alvenaria armada com blocos de 28 MPa
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Histórico da alvenaria estrutural Igrejas
Igreja Matriz Município de Garibaldi - RS
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Histórico da alvenaria estrutural Conventos / Mosteiros
Hotel Mosteiro São José Garibaldi - RS
Hotel Mosteiro São José Garibaldi - RS
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Histórico da alvenaria estrutural Edificações antigas
Porão em estrutura de pedra Bento Gonçalves - RS
Restaurante - Caminhos de Pedra Bento Gonçalves - RS
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Histórico da alvenaria estrutural Edificações antigas
Centro histórico Garibaldi - RS
Centro histórico Garibaldi - RS
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Histórico da alvenaria estrutural Situação atual
Blocos de concreto
Edifício Royal Center Joaçaba - SC
Alvenaria Estrutural Pro jeto em Alvenaria Estrutural Projeto com blocos de concreto Eng. Civil Fernando Rafael Hollerweger Diretor Técnico INTERESTRUTURAS Tecnologia, Consultoria e Projetos de Estruturas ILHACON Construções e Incorporações Ltda.
(48) 3233-3947 / (48) 9925-9769
[email protected] Visite: www.interestruturas.com / www.ilhacon.com
Alvenaria Estrutural Objetivos
Apresentar os requisitos mínimos exigíveis para um projeto estrutural de alvenaria estrutural de blocos de concreto
Apresentar sucintamente uma técnica de concepção, análise estrutural e dimensionamento de um edifício de alvenaria estrutural de blocos de concreto
Apresentar alguns exemplos de detalhamentos de projeto de alvenaria estrutural de blocos de concreto
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Concepção e modulação
Análise estrutural
Dimensionamentos
Apresentação de projetos Edifício Visconde de Mauá Construtora COMCASA – Joaçaba – SC
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Concepção e modulação Modulação com blocos de concreto Família de blocos de largura 14cm (+ especiais)
Bloco 14x19x39cm
Bloco 14x19x34cm
Bloco 14x19x54cm
Bloco 14x19x19cm
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Concepção e modulação Modulação horizontal
Medidas em planta
Alvenaria Estrutural
Concepção e modulação Modulação horizontal
Alvenaria Estrutural
Concepção e modulação Modulação horizontal
Alvenaria Estrutural
Concepção e modulação Modulação horizontal
Alvenaria Estrutural Concepção e modulação
Modulação horizontal
Blocos especiais Arranjos para modulação nas portas internas
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Concepção e modulação Modulação horizontal Blocos especiais
Arranjo utilizando blocos de 45 graus
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Concepção e modulação Modulação vertical
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Concepção e modulação Exemplos Cantos
Amarração em T
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Concepção e modulação Exemplos Janelas
Alvenaria Estrutural
Concepção e modulação Exemplos Portas
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Concepção e modulação Exemplos Vergas e contra-vergas
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Análise estrutural Conceito estrutural básico As cargas das lajes descarregam nos topos das paredes e as paredes conduzem as cargas para as fundações ou estruturas de transição Transmissão de ações através de tensões de compressão nas paredes estruturais Tensões de tração somente em pontos localizados
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Análise estrutural Parâmetros a serem considerados para a adoção do sistema construtivo Altura da edificação (esbeltez) Arranjo arquitetônico (concepção) Tipo de uso (comercial, residencial ou industrial)
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Análise estrutural Carregamentos verticais Peso próprio das paredes Lajes (cargas acidentais e permanentes) Paredes não-estruturais
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Análise estrutural Carregamentos horizontais Vento – PRINCIPAL Contenções Carregamentos especiais
Alvenaria Estrutural Análise estrutural
Interação entre as paredes
A interação entre as paredes estruturais somente ocorre quando:
Existe amarração entre as paredes
Existe vigas cintas sob a laje do pavimento
As lajes são maciças (diafragma rígido)
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Análise estrutural Interação entre as paredes
Segundo a NBR 10.837, o espalhamento da carga se dá num ângulo de 45º
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Análise estrutural Edifício exemplo – Pavimento TIPO (6X)
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Análise estrutural Edifício exemplo – Definição dos grupos de paredes
Método dos grupos isolados de paredes Uniformização ?
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Análise estrutural Rigidez dos lintéis
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Análise estrutural Edifício exemplo – Reações das lajes
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Análise estrutural Exemplo para o grupo 3
Dados para o grupo 3: Área=0,693 m² Carga total=578,64 kN Tensão média=834,98 kN/m² σ
=
P Total A
=
578,64 0,693
=
834,98kN / m
2
=
0,83MPa
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Análise estrutural
Edifício exemplo – Resumo das cargas verticais
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Análise estrutural Análise das ações horizontais Vento – NBR 6123:1988 Distribuição conforme geometria e rigidez de cada grupo Rigidez – função da seção da base do grupo de paredes e do módulo de elasticidade da alvenaria
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Análise estrutural Planilha de ações devidas ao vento
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Análise estrutural Representação gráfica das ações devidas ao vento
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Análise estrutural Análise das ações horizontais Edifícios com simetria em planta
Alvenaria Estrutural
Análise estrutural Análise das ações horizontais Translação e flexão no próprio plano das paredes
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Análise estrutural Análise das ações horizontais Edifícios sem simetria em planta
Alvenaria Estrutural
Análise estrutural Análise das ações horizontais Translação e flexão no próprio plano das paredes
Alvenaria Estrutural
Análise estrutural Análise das ações horizontais Rotação em torno do Centro de Torção
Alvenaria Estrutural
Análise estrutural Análise das ações horizontais – CONTRAVENTAMENTO EM X
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Análise estrutural Análise das ações horizontais – CONTRAVENTAMENTO EM Y
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Análise estrutural Exemplo – P3Y
Dados da parede: Y1=1,50m Y2=1,01m I=1,323m4 M=124,13 kN.m V=12,25 kN
Alvenaria Estrutural
Análise estrutural Exemplo – P3Y
Alvenaria Estrutural
Análise estrutural Exemplo – P3Y
σ f 1 =
σ f 2 =
( M × y1) I
( M × y 2) I
(124,13 × 1,50)
=
1,323
=
(124,13 × 1,01) 1,323
= 140,74kN / m 2 =
=
94,76kN / m 2
=
0,14MPa
0,095MPa
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Análise estrutural Exemplo – P3Y
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Análise estrutural Parâmetros de resistência Estabilidade global da edificação Classificação da estrutura de contraventamento em deslocável e indeslocável, pelo CEB-FIP Model Code (1990) Acréscimos nos deslocamentos de segunda ordem
< 10% Indeslocável – Efeitos de segunda ordem desprezíveis Acréscimos nos deslocamentos de segunda ordem
>10% Deslocável – Efeitos de segunda ordem consideráveis
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Análise estrutural Parâmetros de resistência
Avaliação dos acréscimos de segunda ordem Sempre são processos iterativos Processo rigoroso – demorado e trabalhoso Processamento repetidamente dos pórticos espaciais
Processo P-delta – simplificado e de resultado satisfatório Aplicação de carregamentos horizontais equivalentes em cada iteração
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Análise estrutural Parâmetros de resistência
Avaliação do parâmetro Procedimento simplificado para análise preliminar Onde temos:
α
= H ×
P EI
: Parâmetro de instabilidade H : Altura total do edifício P : Peso total da edificação EI : Rigidez à flexão do sistema de contraventamento
Alvenaria Estrutural Análise estrutural
Parâmetros de resistência
Avaliação do parâmetro Para o edifício exemplo temos: E alv = 800 × f p = 800 × 5 = 4.000 N / mm 2 = 4.000.000kN / m 2
P = 11.290kN
α
= 18,20 ×
∑ I =
56,961m 4
11.290 56,931× 4.000.000
=
0,128
H = 18,20m
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Análise estrutural Parâmetros de resistência
Avaliação do parâmetro
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Análise estrutural Parâmetros de resistência
Características geométricas – Definição de pilar e parede
r =
r =
Comp
99
=
14
Esp
=
L t
7,07 > 5 = parede
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Análise estrutural Parâmetros de resistência
Características geométricas – Definição de pilar e parede r =
r =
Comp
59 14
Esp
=
=
L t
4,21 < 5 = pilar
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Análise estrutural Parâmetros de resistência
Características geométricas – Espessura efetiva
t ef = δ × t
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Análise estrutural Parâmetros de resistência
Características geométricas – Espessura efetiva
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Análise estrutural Parâmetros de resistência Características geométricas – Altura efetiva Parâmetro relacionado a esbeltez (flambagem)
Travamento na base e no topo Extremidade superior livre
hef=h hef=2xh
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Análise estrutural Parâmetros de resistência
Índices máximos de esbeltez – NBR10.837
λ
=
hef t ef
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Análise estrutural Parâmetros de resistência
Comprimento (ou largura?) efetivo de abas em painéis de contraventamento
2 × b ≤ h .......e......( b ≤ 6 × t ) f f 6 Para o caso de seção em T ou I
b ≤ f
.......e......( b ≤ 6 × t ) f 16 h
Para o caso de seção em L ou C
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Análise estrutural Verificações e dimensionamentos
Alvenaria Estrutural Análise estrutural
Verificações e dimensionamentos
Fator de redução da resistência associado a esbeltez: 3
β
h = 1 − × 40 t
3
β
280 = 1 − = 1 − × 40 14
0,125 = 0,875
Fator de eficiência (FE): FE =
f p f bk
f p
= FE ×
f bk
f bk =
f p FE
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Análise estrutural Verificações e dimensionamentos
Casos de compressão pura (simples):
f p
σ c
=
f bk
0,20 × β
=
f p FE
Substituindo o parâmetro f bk
=
σ c
h 3 × FE 0,20 × 1 − 40 × t
f bk =
σ c 0,20 × β × FE
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Análise estrutural Verificações e dimensionamentos
Casos de ações combinadas (maioria dos casos): σ c 0,20 × f p × β
+
σ fmáx 0,30 × f p
≤ 1,33
Substituindo o parâmetro f bk =
σ c f p = 0,20 ×
β
e fp por fbk
σ c
h 3 × FE 0,267 × 1 − 40 × t
+
σ fmáx 0,40 × FE
+
σ fmáx 1
0,30 1,33
f bk
=
f p FE
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Análise estrutural Verificações e dimensionamentos
Para o exemplo da parede P3Y: f bk =
f bk =
σ c
h 0,267 × 1 − 40 × t
3
× FE
+
0,835
280 0,267 × 1 − 40 × 14
3
× 0,85
σ fmáx 0,40 × FE
+
0,14 0,40 × 0,85
=
4,64 MPa
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Análise estrutural Verificações e dimensionamentos
Verificação de tração nas bases das paredes:
σ fmáx − 0,75 × σ c
≤
0,10 MPa
A expressão sugerida limita as cargas permanentes em 75% do total Podem ser calculadas porcentagens diferentes Estudos apontam para edifícios residenciais parcelas entre 80 e 85% Verificação da tensão de cisalhamento:
τ máx
=
V A P
≤
0,15MPa
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Análise estrutural Verificações e dimensionamentos
Verificação de tração parede P3Y
0,14 − 0,75 × 0,835 =
− 0,49MPa <
0,10 MPa − ok
Verificação da tensão de cisalhamento:
τ máx
=
12,25 0,463
=
26,46kN / m 2
=
0,026 MPa < 0,15MPa − ok
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Análise estrutural Verificações e dimensionamentos
Resultados do sistema de contraventamento em X:
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Análise estrutural Verificações e dimensionamentos
Resultados do sistema de contraventamento em Y:
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Análise estrutural
Análise por elementos finitos (tensão na direção Y)
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Análise estrutural
Análise por elementos finitos (deformações verticais)
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Análise estrutural Coxins Absorver e redistribuir cargas concentradas Exemplos: Vigas de concreto armado Tesouras de madeira
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Análise estrutural Coxins - exemplo
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Análise estrutural Coxins - exemplo
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Detalhamentos e apresentação dos projetos Modulações:
Modulações a partir do projeto arquitetônico. Arquitetura contemplando a modulação = agilidade e economia Modulações apresentadas em plantas – 1ª / 2ª e 6ª fiadas Modulação com blocos chave – locação no pavimento
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Detalhamentos e apresentação dos projetos Paginações
Elevações de todas as paredes estruturais Coordenação com todas as instalações Indicação de detalhes difíceis de apresentar em planta
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Detalhamentos e apresentação dos projetos Especificações
Materiais – blocos, argamassa, graute e aço Legendas – fácil identificação das unidades Cores – facilita a leitura e interpretação dos projetos em obra
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Detalhamentos e apresentação dos projetos Prescrições da NBR10.837
4.1.1. Memória de cálculo 4.1.2. Desenhos 4.1.2.1. Planta de primeira fiada, elevação de todas as paredes resistentes contendo a localização de armaduras, grauteamentos, detalhes das amarracões das paredes, aberturas para passagem de canalizações e detalhes do projeto arquitetônico. 4.1.2.2 Especificação dos materiais e componentes de acordo com a NBR 8799, além da relação das quantidades dos componentes utilizados.
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Detalhamentos e apresentação dos projetos Prescrições da NBR10.837 4.1.2.3. Resistências características dos blocos, dos prismas, do graute, da argamassa de assentamento, bem como as características do aço a ser empregado. 4.1.2.4. Citação dos itens da NBR 8799 relativos a utilização dos materiais. Devem também conter informações relativas a outros componentes ou materiais utilizados, bem coma suas ligações com a alvenaria. Devem estar claramente assinaladas todas as juntas construtivas e, quando for o caso, as juntas de dilatação. Devem conter os valores assumidos no projeto para as sobrecargas fixas e as sobrecargas de utilização. Devem conter a sequência de execução quando esta influenciar na estabilidade ou resistência da obra, e as ações parciais e totais a que a estrutura estiver sujeita.
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Detalhamentos e apresentação dos projetos
Modulações – plantas de modulação
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Detalhamentos e apresentação dos projetos Modulações em planta
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Detalhamentos e apresentação dos projetos Planta de locação com cotas acumuladas
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Detalhamentos e apresentação dos projetos Planta de locação com cotas acumuladas
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Detalhamentos e apresentação dos projetos Modulações – paginações
Alvenaria Estrutural
Detalhamentos e apresentação dos projetos Modulações – paginações
Alvenaria Estrutural
Detalhamentos e apresentação dos projetos Modulações – paginações
Alvenaria Estrutural
Detalhamentos e apresentação dos projetos Modulações – paginações
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Cuidados com o pavimento de cobertura Juntas de dilatação verticais nas lajes
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Cuidados com o pavimento de cobertura Juntas de dilatação – paredes do perímetro externo
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Cuidados com o pavimento de cobertura Juntas de dilatação – paredes internas
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Cuidados com o pavimento de cobertura
Detalhe da junta de dilatação
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Cuidados com o pavimento de cobertura Canaleta de respaldo complementar
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Projetos desenvolvidos Residencial Villa Romana Concórdia – SC 7 pavimentos (estrutura de transição) Blocos com fbk=9,00MPa e 6,00MPa 52 apartamentos Mais de 6.000 m² de área construída 5 salas comerciais Garagens no subsolo e térreo PILLARES Projetos e Const. Ltda. www.pillares.com.br
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Projetos desenvolvidos Residencial Belvedere Florianópolis – SC 5 pavimentos (estrutura de transição) Blocos com fbk=6,00MPa 4 edifícios com 22 apartamentos Mais de 10.000 m² de área construída Garagens no subsolo e térreo PILLARES Projetos e Const. Ltda. www.pillares.com.br
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Projetos desenvolvidos Edifício Visconde de Mauá Joaçaba – SC 5 pavimentos (estrutura de transição) Blocos com fbk=6,00MPa 20 apartamentos 2 Salas comerciais Mais de 2.000 m² de área construída Garagens no subsolo e térreo COMCASA Comércio e Const. Civil Ltda. www.comcasa.com.br
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Projetos desenvolvidos Edifício Colina do Sol Joaçaba – SC 5 pavimentos (estrutura de transição) Blocos com fbk=6,00MPa 15 apartamentos Quase 2.000 m² de área construída Garagens no subsolo e térreo COMCASA Comércio e Const. Civil Ltda. www.comcasa.com.br
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Projetos desenvolvidos Residencial Petrópolis Passo Fundo – RS 4 pavimentos Blocos com fbk=6,00MPa 96 apartamentos (6 blocos) Aprox. 5.000 m² de área construída Sistema PAR – Caixa Econômica PROJETEC Construções Ltda. www.projetec.net
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Projetos desenvolvidos Residencial Vila Paraíso Chapecó – SC 4 pavimentos Blocos com fbk=6,00MPa 144 apartamentos (9 blocos) Aprox. 7.000 m² de área construída Sistema PAR – Caixa Econômica PROJETEC Construções Ltda. www.projetec.net
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Projetos desenvolvidos Itá Thermas Hotel Itá – SC 4 pavimentos Blocos com fbk=6,00MPa 135 apartamentos Aprox. 7.200 m² de área construída Empreendimento Turístico PILLARES Projetos e Const. Ltda. www.pillares.com.br
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Projetos desenvolvidos Residencial Flor da Serra
Joaçaba – SC 6 pavimentos (estrutura de transição) Blocos com fbk=6,00MPa 24 apartamentos Aprox. 2.300 m² de área construída Garagens no subsolo COMCASA Comércio e Const. Civil Ltda. www.comcasa.com.br
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Projetos desenvolvidos Residencial Duque de Caxias Joaçaba – SC Em fase de acabamento 6 pavimentos (estrutura de transição) Blocos com fbk=6,00MPa 24 apartamentos Aprox. 2.800 m² de área construída Garagens no subsolo COMCASA Comércio e Const. Civil Ltda. www.comcasa.com.br
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Projetos desenvolvidos Edifício Porto do Sol Chapecó - SC Em fase de acabamento 4 pavimentos (estrutura de transição) Blocos com fbk=6,00MPa 32 apartamentos (2 blocos) Aprox. 3.000 m² de área construída Garagens no subsolo Incorporadora Santa Maria Ltda. www.stmaria.com.br
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Projetos desenvolvidos Edifício Bella Vita Chapecó - SC 8 pavimentos (estrut. de transição mista) Blocos de 9MPa e 6MPa Em fase de acabamento 32 apartamentos Aprox. 3.300 m² de área construída Salão de festas no térreo Localização nobre em Chapecó Incorporadora Santa Maria Ltda. www.stmaria.com.br
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Projetos desenvolvidos Edifício Royal Center
Joaçaba – SC Em fase de acabamento 7 pavimentos – Alvenaria estrutural Blocos de 9MPa e 6MPa 3 pavimentos – Estrutura de conncreto 21 apartamentos Sala comercial e salão de festas Aprox. 3.000 m² de área construída Garagens em 2 subsolos Comcasa Comércio e Const. Civil Ltda. www.comcasa.com.br
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Projetos desenvolvidos Residencial Di Fiori Joaçaba – SC Em fase de acabamento 6 pavimentos (estrutura de transição) Blocos de 6MPa 22 apartamentos Salão de festas no subsolo Aprox. 2.300 m² de área construída Garagens no subsolo Comcasa Comércio e Const. Civil Ltda. www.comcasa.com.br