Sinistros Na Construção Civil

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Sinistros na Construção Civil Causas e soluções para d a n o s e prejuízos e m obras Maurício Marcelli Eng.° Civil formado em 1975 pela Escola de Engenharia da Universidade Mackenzie. Iniciou sua carreira profissional como projetista e durante 15 anos atuou como calculista de estruturas de concreto armado, protendido, metálica e madeira, desenvolvendo inúmeros projetos, inclusive de obras-de-arte e estradas. Trabalhou durante 10 anos na CONESP (Construções Escolares do Estado de São Paulo) exercendo as funções de coordenador de projetos e de obras. Nessa época teve a oportunidade de conviver com inúmeros problemas relacionados com erros de projetos e de execução das obras. Posteriormente atuou no ramo da construção civil executando várias obras de todos os tipos, inclusive na adaptação e ampliação de edificações antigas, que originalmente foram projetadas para uso residencial e ao longo do tempo foram sendo transformadas para usos diversos. Experiência que forneceu subsídios para escrever o que acreditamos ser um capítulo único na engenharia civil brasileira: SINISTROS DEVIDO A REFORMAS SUCESSIVAS. Nos últimos 7 anos, tem atuado como consultor de engenharia civil e perito Junto às companhias seguradoras, participando ativamente de inúmeros sinistros de incêndios, vendavais, desmoronamentos, alagamentos, dentre outros. Atividade esta que tem fornecido uma rica fonte de contato com inúmeras e variadas situações catastróficas na engenharia civil, estimulando a necessidade de identificar causas e apontar soluções com desempenho técnico e econômico otimizados. Sinistros na Construção Civil Causas e soluções para d a n o s e prejuízos e m o b r a s Maurício Marcelli PIN! SINISTROS NA CONSTRUÇÃO CIVIL © Copyright Editora Pini Ltda. Todos os direitos dc reprodução ou tradução reservados pela Editora Pini Ltda. Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) (Câmara Brasileira do Livro, SP, Brasil) Marcelli, M a u r í c i o Sinistros n a c o n s t u r ç ã o civil: causas e soluções p a r a d a n o s e prejuízos e m obras / Maurício Marcelli. ~ São Paulo: Pini, 2007 ISBN 978-85-7266-178-2 1. C o n s t r u ç ã o - A c i d e n t e s 2. C o n s t r u ç ã o Falhas 3. Engenharia civil I. Título. 07-1251 CDD-690.2Ó índices para catálogo sistemático: 1. C o n s t r u ç ã o civil: Sinistros: Tecnologia 690.26 2. Sinistros na c o n s t r u ç ã civil: Tecnologia 690.26 Coordenação dc Manuais Técnicos: Josiani Souza Diagramação e capa: Luna Gouveia Revisão: Mônica Costa Editora Pini Ltda. Rua Anhaia, 964 - CEP 01130-900 - São Paulo, SP - Brasil Fone: (11) 2173-2328 - Fax: (11) 2173-2327 Site: vvww.piniweb.com - E-mail: [email protected] 1 a edição 3 a tiragem: março/10 APRESENTAÇÃO A maioria das pessoas entende por sinistro apenas os acidentes ocorridos na natureza ou nas edificações, do tipo incêndio, queda de muro de arrimo, colapso de um prédio, desmoronamento de terra e outras situações catastróficas. No entanto, vamos abordar o tema sinistro como tudo aquilo que causa danos ou prejuízos e, nesse sentido, observaremos que existe uma gama enorme de situações com essa característica nas edificações. Nosso objetivo com este trabalho é mostrar os sinistros mais comuns na engenharia civil, discutindo suas eventuais causas e possíveis soluções, procurando tratar os temas de forma simples, com a finalidade de alertar os que trabalham com projetos e execução de edificações, para algumas situações |x?ssíveis de resultarem em danos ou prejuízos. Não iremos entrar no mérito do dimensionamento matemático dos temas que aqui serão analisados, nem avaliar com profundidade a complexidade de alguns assuntos, tendo em vista que vários casos exigem especialização profissional e conhecimento es|)ecífico da matéria. Pretendemos oferecer a todos os profissionais que atuam ou pretendem atuar nessa área da engenharia civil uma literatura que os ajude a identificar as possíveis causas e conseqüências de algumas anomalias que ocorrem em nossas edificações, e apresentar soluções alternativas para sanar esses problemas. Consideramos oportuno chamar a atenção das universidades de Engenharia Civil do Brasil para a necessidade de se criar uma cadeira de ensino voltada para esse tema, |X)is temos observado que cs alunos, principalmente das boas escolas, concluem o curso conhecendo a maneira correta de como deve ser feito, mas via de regra eles têm muita dificuldade para lidar com situações adversas, principalmente com os erros ou falhas, quer nas fases de projeto, execução da obra, quer após a sua conclusão. Entendemos e concordamos com a obrigatoriedade de o aluno aprender a forma correta de como deve ser feito, no entanto ele precisa ser preparado também para perceber as |X)ssíveis situações de risco, com algum potencial para produzir danos ou prejuízos. Q U E M APLAUDE SEUS ERROS, QUER VER A SUA DERROTA. Eng. Maurício Marcelli Diretor Técnico da Critério Engenharia AGRADECIMENTOS A minha esposa, Maria Stella Barbieri Marcelli, pela paciência e incentivos constantes; a meu filho Leonardo Marcelli, pela dedicação e carinho com que fez todos os desenhos que ilustram este livro; aos queridos amigos, eng. Nelson Shotaro Yokoi, excelente calculista que nos deu abrigo e apoio moral; eng. Frederico Falconi, especialista em fundações e mecânica dos solos, que enriqueceu nosso modesto trabalho fazendo a revisão/correção com importantes comentários sobre os assuntos referentes ao solo; eng a Selene Augusta de Sousa Barreiro, companheira de trabalho por vários anos, que teve a paciência para ler e comentar o seu conteúdo com muita competência, experiência e propriedade; e, finalmente, agradeço a Deus pela oportunidade que me deu para produzir este livro, num momento de grandes dificuldades, mas de plena convicção no seu amor pela humanidade e no poder do trabalho executado com carinho e dedicação. Sumário 1. CONSIDERAÇÕES I N I C I A I S 11 2. S I N I S T R O S EM OBRAS DE TERRA 13 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5. 2.6. 2.7. 2.8. 2.9. 2.10. 2.11. 2.12. 3. Generalidades Aterro sobre solo fraco Aterro sobre solo inclinado Aterro com solo impróprio Aterro executado em camadas com espessura elevada Aterro mal compactado Inclinação inadequada dos taludes Aterro com presença de dutos hidráulicos Terraplenagem sem tratamento adequado das águas pluviais Abertura de valas Sinistro devido à sobrecarga ou corte no talude Sinistro devido a aterro com presença de turfa ou argila orgânica em camadas inferiores 2.13. Algumas soluções para estabilizar taludes 2.13.1. Alívio do empuxo 2.13.2. Execução de drenos 2.13.3. Impermeabilização da superfície 2.13.4. Estruturas de contenção para estabilizar taludes 21 23 23 23 24 25 S I N I S T R O S EM MUROS DE ARRIMOs 27 3.1. 3.2. 27 28 28 29 30 30 31 3.3. 3.4. 3.5. Generalidades Sinistros em arrimos devido à fundação inadequada 3.2.1. Sinistro em arrimos com sapata corrida 3.2.2. Sinistro em arrimos com fundação em estacas Sinistro em arrimos sobre terreno inclinado Sinistro em arrimos mal projetados Sinistro em arrimos com sistema de drenagem deficiente 13 14 14 15 15 16 16 17 17 18 19 3.6. 3.7. 3.8. 4. 6. 7. 8. 32 33 33 S I N I S T R O S DEVIDO A RECALQUES NAS FUNDAÇÕES 35 4.1. 4.2. 4.3. 4.4. 4.5. 4.6. 35 36 38 39 39 41 42 42 43 44 45 46 4.7. 4.8. 5. Sinistro devido à abertura de valas próximas de muros de arrimc Sinistro devido à sobrecarga em muro de arrimo Sinistro em muros de arrimo de alvenaria estrutural Generalidades Sinistro devido à fundação em solo compressível Sinistro devido à fundação direta sobre solo "fraco" Sinistro devido à fundação direta em aterros Sinistro devido à fundação profunda em aterros Sinistro devido as falhas na execução de estacas 4.6.1. Estacas fora da posição correta 4.6.2. Erros de cravação 4.6.3. Nega falsa 4.6.4. Erros em estacas moldadas no local Sinistro devido a edificações sobre corte e aterro Recalque devido a rebaixamento do lençol freático REFORÇO DE FUNDAÇÕES 49 5.1. 5.2. 5.3. 5.4. 5.5. 5.6. 49 50 50 50 51 51 52 53 54 54 55 Generalidades Análise dos danos existentes Medição da evolução das anomalias Análise da infra-estrutura e do solo Análise da superestrutura Definição da causa e do reforço da fundação 5.6.1. Reforço com estaca de reação 5.6.2. Reforço com estaca raiz 5.6.3. Reforço com injeção de calda de cimento no solo 5.6.4. Reforço com brocas 5.6.5. Reforço com sapatas S I N I S T R O S POR FALHAS NO PROJETO ESTRUTURAL 57 6.1. 57 Generalidades S I N I S T R O S POR TRAVAMENTO INADEQUADO DOS P I L A R E S 61 7.1. 61 Generalidades S I N I S T R O S POR FALTA DE JUNTA DE DILATAÇÃO E MOVIMENTAÇÃO 63 8.1. 63 Generalidades 9. S I N I S T R O S POR FALHAS EM FORMAS E ESCORAMENTOS 67 9.1. 9.2. 9.3. 9.4. 9.5. 9.6. 67 67 69 70 70 71 Generalidades Abertura de formas em vigas Abertura de formas em pilares Deformação vertical do escoramento Retirada incorreta do escoramento Perda da calda de cimento do concreto 10. S I N I S T R O S POR E R R O S NO LANÇAMENTO DO CONCRETO 10.1. Tempo de lançamento 10.2. Altura de queda elevada 10.3. Adensamento 10.3.1. Adensamento manual 10.3.2. Adensamento mecânico 73 73 73 74 74 74 11. S I N I S T R O S DEVIDO A ERROS NA CURA DO CONCRETO 77 12. S I N I S T R O S DEVIDO A A C E L E R A D O R E S DE CURA 81 13. S I N I S T R O S D E V I D O À CORROSÃO DO AÇO 83 11.1. 11.2. 11.3. 11.4. 11.5. 11.6. 11.7. 11.8. 11.9. 11.10. 11.11. Generalidades Cura por irrigação ou aspersão de água Cura com lâmina de água Cura com proteção da superfície Cura molhando as fôrmas de madeira Cura pela aplicação de pinturas Cura com aplicação de cloreto de cálcio Cura a vapor Membranas de cura Cura de peças com grande volume Vibrações externas durante a cura 12.1. Generalidades 13.1. Generalidades 13.2. Edificações em áreas industriais 13.3. Edificações em atmosfera marinha 13.4. Edificações com vários fatores agressivos 13.5. Edificações em atmosfera rural 13.6. Edificações em atmosfera viciada 13.7. Cobrimento das armaduras 13.8. Processo de corrosão das armaduras 13.9. Corrosão em pontos localizados 77 78 78 79 79 79 79 79 80 80 80 81 83 84 85 86 86 86 87 90 92 14. F I S S U R A S NO CONCRETO ARMADO 14.1. 14.2. 14.3. 14.4. 14.5. 14.6. 14.7. 14.8. 14.9. 14.10. Generalidades Fissuras no concreto devido à retração hidráulica Fissuras no concreto devido à variação do teor de umidade Fissuras no concreto devido à variação de temperatura Fissuras no concreto devido à flexão Fissuras no concreto devido ao cisalhamento Fissuras no concreto devido à torção Fissuras no concreto devido à compressão Fissuras no concreto devido à punção Fissuras no concreto devido à corrosão do aço 15. REFORÇO OU RESTAURO DO CONCRETO ARMADO 15.1. 15.2. 15.3. 15.4. Generalidades Limpeza do concreto Tratamento da ferragem Emendas das ferragens 15.4.1. Emendas por transpasse 15.4.2. Emendas com luvas 15.4.3. Emendas com solda 15.5. Restauro das peças de concreto 15.5.1. Restauro com concreto projetado 15.5.2. Restauro com adesivos à base de epóxi 15.5.3. Restauro com argamassas poliméricas 15.5.4. Restauro com graute 15.5.5. Restauro com microconcreto ou concreto comum 16. E N S A I O S E A N Á L I S E S NO CONCRETO 16.1. Ensaios não-destrutivos do concreto 16.1.1. Ensaio esclerométrico 16.1.2. Ensaio com ultra-som 16.1.3. Ensaio por gamografia 16.1.4. Método eletromagnético 16.1.5. Prova de carga 16.2. Ensaios destrutivos do concreto 16.2.1. Ensaio de compressão em corpos-de-prova 16.2.2. Análise termodiferencial e termogravimétrica do concreto 16.2.3. Análise microscópica do concreto 16.3. Considerações finais 95 95 95 96 98 99 104 105 107 111 112 115 115 115 117 117 117 118 118 119 120 120 120 120 120 121 121 121 122 123 124 124 125 125 126 127 127 17. V I S T O R I A EM E D I F I C A Ç Õ E S COM T R I N C A S 17.1. Generalidades 17.2. Procedimento durante a vistoria 17.2.1. Histórico da edificação 17.2.2. Histórico das trincas 17.2.3. Histórico de ocorrências na região 17.2.4. Qualidade dos materiais 17.2.5. Mapeamento das trincas 17.2.6. Instalações hidráulicas e elétricas 17.2.7. Manifestações patológicas 18. ANÁLISE DAS T R I N C A S EM ALVENARIAS 18.1. 18.2. 18.3. 18.4. 18.5. 18.6. 18.7. 18.8. 18.9. 18.10. 18.11. 18.12. 18.13. Devido a alterações químicas dos materiais 18.1.1. Hidratação retardada de cales 18.1.2. Ataque por sulfatos 18.1.3. Perda de elementos finos Devido à umidade Devido ao traço Devido à espessura Devido à aplicação Devido à flexão Devido ao recalque das fundações Devido ao excesso de carga Devido a aberturas Devido a cargas diferenciadas Devido a árvores próximas Devido à deformação do apoio Devido à rotação da estrutura 19. S I N I S T R O S DEVIDOS À AÇÃO DOS VENTOS 19.1. Generalidades 19.2. Coberturas planas de duas águas 19.2.1. Vento perpendicular à cumeeira 19.2.2. Vento paralelo à cumeeira 19.2.3. Vento a 45° em cobertura de duas águas 19.3. Coberturas curvas 19.3.1. Vento paralelo à cumeeira 19.3.2. Vento perpendicular à cumeeira 19.3.3. Vento a 45° em cobertura curva 19.4. Coberturas múltiplas 19.5. Ação dos ventos em beirais 129 129 132 132 132 133 133 133 133 133 135 135 135 136 137 137 141 141 142 142 143 145 146 147 147 148 150 151 151 157 158 159 159 161 161 162 163 163 164 19.6. Ação dos ventos em platibandas 19.7. Pressão interna 19.7.1. índice de permeabilidade 19.7.2. Abertura dominante 19.7.3. Aberturas normais 19.7.4. Aberturas acidentais 19.7.5. Aberturas construtivas 19.8. Considerações finais sobre o vento 165 165 166 166 167 168 169 171 20. S I N I S T R O S EM ESTRUTURAS METÁLICAS 173 20.1. Generalidades 20.2. Características básicas do aço 20.3. Propriedades e características do aço estrutural 20.3.1. Elasticidade 20.3.2. Ductibilidade/plasticidade 20.3.3. Tenacidade 20.3.4. Dureza 20.3.5. Fadiga 20.4. Tipos de aços estruturais 20.4.1. Aços de alta resistência mecânica e à corrosão 20.4.2. Aços de média resistência mecânica e alta resistência à corrosão 20.4.3. Aços resistentes ao fogo 20.5. Reações do aço às variações de temperatura 20.6. Causas de sinistro em estruturas metálicas 20.6.1. Ação do vento na estrutura metálica 20.6.2. Ausência de contraventamento 20.6.3. Dimensionamento insuficiente 20.6.4. Ausência de manutenção 20.6.5. Sobrecarga adicional 20.6.6. Falhas em ligações e apoios 21. S I N I S T R O S EM ESTRUTURAS DE MADEIRA PARA COBERTURA 21.1. Generalidades 21.2. Tipos de madeira e bitolas 21.3. Devido a falhas de projeto e execução 21.3.1. Dimensionamento errado das terças 21.3.2. Nó sobre apoio mal projetado 21.3.3. Pendurais mal executados 21.3.4. Falta de diagonais e terça fora do nó 173 173 173 175 175 175 175 175 176 176 177 177 177 177 178 178 179 179 182 182 185 185 186 187 188 188 188 189 21.4. 21.5. 21.6. 21.7. 21.8. 21.3.5. Folga nas ligações e parafusos mal posicionados 21.3.6 Espaçamento errado das tesouras, terças e caibros 21.3.7. Emendas mal executadas Qualidade da madeira Execução das estruturas de madeira Estruturas de madeira erradas e aparentemente estáveis Madeiras transformadas 21.7.1. Madeira laminada compensada 21.7.2. Madeira laminada Preservação e tratamento das madeiras 21.8.1. Impregnação superficial 21.8.2. Impregnação sob pressão reduzida 21.8.3. Impregnação sob pressão elevada 189 190 190 191 192 192 193 193 193 195 195 195 196 22. S I N I S T R O S DEVIDO A REFORMAS S U C E S S I V A S 197 23. I N C Ê N D I O 203 23.1. 23.2. 23.3. 23.4. 23.5. 23.6. 23.7. 23.8. 23.9. 23.10. 23.11. 23.12. 23.13. 23.14. Generalidades Fenômeno característico do fogo Classes de incêndio Temperaturas de fulgor e ignição Fase inicial e evolução das chamas Propagação superficial e transversal Elementos de construção Avaliação da estrutura no incêndio Comportamento do concreto no incêndio 23.9.1. Condição da água no concreto aquecido 23.9.2. Características do cimento no concreto aquecido 23.9.3. Características do agregado no concreto aquecido 23.9.4. Características da armadura no concreto aquecido 23.9.5. Danos no concreto devido a incêndio Comportamento do aço no incêndio 23.10.1. Tratamento térmico dos metais 23.10.2. Aços resistentes ao fogo Comportamento da estrutura de aço nos incêndios Sistemas de proteção das estruturas metálicas Controle da propagação da chama e da fumaça Proteção dos edifícios contra incêndios 203 204 205 206 206 209 210 211 213 213 214 214 214 216 218 218 219 219 221 222 223 24. S I N I S T R O S D E V I D O À EXECUÇÃO DE OUTRAS E D I F I C A Ç Õ E S 24.1. Generalidades 24.2. Devido a escavações, aterros e tratamento inadequado dos taludes 24.3. Devido à presença de águas (minas, vazamentos, infiltrações) 24.4. Devido ao rebaixamento do lençol freático 24.5. Devido à execução de estacas 225 225 226 231 231 234 25. MANUTENÇÃO 237 26. ORÇAMENTAÇÃO DE OBRAS S I N I S T R A D A S 245 26.1. 26.2. 26.3. 26.4. 26.5. 26.6. 26.7. 26.8. 26.9. 26.10. 26.11. Generalidades Particularidade das obras de restauro em edificações sinistradas Despesas com regularização da obra Despesas com projetos Despesas com instalação de canteiro e alojamento Utilização de equipamentos especiais Cotação de preços Imprecisão orçamentária Avaliação do BDI (Benefícios e Despesas Indiretas) Apresentação de orçamento Considerações finais BIBLIOGRAFIA 245 247 247 248 248 248 249 252 253 255 255 257 1 Considerações iniciais Se fosse possível abordar a grande parte dos casos de sinistro ocorridos nos últimos anos no Brasil, seriam necessários alguns livros para retratar e explicar os fatos ocorridos. Procurando ser fiel ao escopo deste trabalho, vamos chamar a atenção do leitor para alguns erros e falhas que se mostraram mais comuns na nossa engenharia civil, sendo que e n alguns casos esses erros não chegaram a provocar danos maiores, devido a uma rápida e adequada interferência para correção do problema. Mas o fato é que ocorreram vários sinistros e por inúmeros motivos, dentre eles podemos destacar os erros de projetos ou de obra, causados pela ganância, desconhecimento e negligência de alguns profissionais que atuam nessa área; no entanto, felizmente eles são apenas uma pequena parcela. Ocorreram também muitos casos de sinistro em que os profissionais envolvidos na concepção da obra não tiveram nenhuma responsabilidade; foram aqueles gerados por condições adversas, tais como mudança de uso, alterações das condições locais, obras vizinhas, ação do tempo e do meio ambiente, rebaixamento de lençol freático, abalos sísmicos e tantas outras situações que podem num determinado instante alterar as condições de equilíbrio de uma edificação. Vamos abordar neste trabalho como sinistro não somente os fatos e condições que provocaram o colapso de uma edificação, mas também aqueles responsáveis pelos vícios de qualidade de uma obra, que são mais comuns nas construções de edifícios prediais e industriais e que em alguns casos têm potencial para provocar ao longo do tempo elevados prejuízos. As pessoas que participam de projetos e obras não devem se deixar levar por algumas soluções de desempenho duvidoso, porém aparentemente vantajosas na redução de custo e prazos, mas que impliquem procedimentos não recomendados pela boa técnica, ou que não levem em consideração todos os critérios técnicos recomendados pelas normas brasileiras. O que ocorre em alguns casos é que o profissional despreparado pode se iludir com soluções e procedimentos errados, que se mostram aparentemente atraentes pela economia de tempo ou pelo baixo custo, mas, no entanto, a experiência mostra que atitudes desse tipo normalmente resultam em sinistros; é só uma questão de tempo. Essa conduta às vezes é induzida por maus profissionais, que se julgam na maioria das vezes muito experientes e competentes para desprezar as boas técnicas, e usam como argumento para defender suas opiniões o fato de já terem executado inúmeras obras daquele jeito "errado" e nunca tiveram nenhum tipo de problema. Isso não é verdade! O fato é que a maioria dessas obras apresentou problemas, só que eles procuram não tomar conhecimento e, via de regra, não assumem as suas responsabilidades, preferindo atribuir a culpa a outros fatores da obra ou a outros profissionais. Agindo dessa forma se eximem de reparar os danos, e o contratante por sua vez perde a confiança no dite "profissional", preferindo que outros façam os devidos reparos, o que permite que ele realmente acredite na eficiência das suas soluções erradas. Devemos levar em consideração que podemos encontrar obras executadas sem os devidos cuidados e que até aquela determinada data não apresentaram problemas; mas basta que ocorra alguma interferência, do tipo construções vizinhas, infiltração de águas pluviais, vazamentos hidráulicos, ação do vento ou do empuxo de terra, para elas apresentarem falhas. Infelizmente algumas construtoras por negligência/incompetência, ou simplesmente para aumentar seus lucros, também não seguem as boas técnicas na elaboração dos proje.os e na execução das obras, e o que é pior nunca querem assumir a responsabilidade de seus atos falhos, preferindo sempre imputar a responsabilidade e o ônus para terceiros. Um dos efeitos colaterais mais perversos desse tipo de procedimento errado é a capacidade de induzir profissionais menos experientes a acreditar que nem sempre é necessário seguir e respeitar todos os ensinamentos preconizados pelas boas escolas de engenharia civil. d muito importante que os profissionais da construção não se deixem iludir por soluções de caráter duvidoso, de fácil resolução e baixo custo, caso elas não estejam em conformidade com as normas e as boas técnicas da engenharia civil. Pode parecer o ideal em curto prazo, mas tenham certeza de que será uma solução com grandes chances de vir a dar problemas no futuro, acarretando sempre danos pessoais e grandes prejuízos financeiros. É sempre mais econômico e seguro fazer da maneira correta logo na primeira vez, visto que os reparos, restauros e reforços posteriores sempre implicam um custo final mais elevado para a obra. Pretendemos com este trabalho alertar os profissionais que atuam nessa área para a necessidade de estarem atentos a todo tipo de procedimento que possa levar a um sinistro, uma vez que ele resultará inevitavelmente em prejuízos materiais e poderá ainda causar danos pessoais irremediáveis. 2 Sinistros em obras de terra 2.1. GENERALIDADES Na grande maioria das obras de pequeno e médio porte não são detalhados os procedimentos técnicos que devem ser observados na execução dos cortes e aterros, como normalmente ocorre em projetos maiores, como os rodoviários, ferroviários e de barragens. É claro que essas obras de grande |x>rte requerem um grau de atenção especial no item movimento de terra, de tal sorte que os projetos são voltados para todos os detalhes que esta atividade exige. No entanto, as pequenas edificações industriais ou residenciais também devem receber uma atenção técnica mais adequada quando se trata de obras de terra, tendo em vista que as conseqüências de uma obra mal executada quase sempre são graves; basta verificar os constantes noticiários de deslizamento de taludes, muitas vezes com vítimas fatais e sempre com elevados prejuízos. O que temos constatado com mais freqüência nessas obras é a ausência de um profissional especializado, principalmente para os casos de corte e aterro, que necessitam de es|>ecificações e cuidados especiais quanto aos procedimentos a serem seguidos para se obter um terrapleno estável. Quando isso não ocorre e o empreiteiro também não toma os devidos cuidados, o que se verifica é um acúmulo de erros durante a execução da obra, que, via de regra, resulta na ruptura parcial ou total dos taludes. Listamos a seguir as principais causas de sinistros em taludes. • Aterro sem remoção da camada superficial de solo mole. • Alerro sobro solo inclinado. • • • • • • • • • Aterro com solo impróprio. Altura inadequada das camadas de aterro. Compactação inadequada. Inclinação e proteção superficial inadequada dos taludes. Presença de dutos de água ou esgoto sob o aterro. Captação e lançamento inadequado das águas pluviais. Execução cie obras posteriores. Presença de turfa orgânica numa camada inferior. Corte com inclinação muito acentuada 2.2. ATERRO SOBRE SOLO MOLE Os aterros sobre uma camada de solo mole, que contém materiais orgânicos e principalmente raízes vegetais, devem ser cuidadosamente estudados, uma vez que surgem elevadas deformações quando não são tomados os devidos cuidados. Essas camadas de solo fraco apresentam elevadas deformações quando submetidas a um acréscimo significativo de peso. Para resolver o problema podemos pensar na troca desse material mole quando a sua espessura for pequena; se for elevada, deve-se estudar outra possibilidade como aterro de pré-carga, drenos verticais e outros, sendo que nesse caso recomendamos a participação de um engenheiro especializado em mecânica dos solos. Caso esse material não seja removido, ele irá adensar com o tempo de forma irregular, provocando uma movimentação do aterro e comprometendo tudo o que estiver sobre ele. No caso de haver edificações com fundações que não previram essa situação, ocorrerá inevitavelmente um recalque diferencial com o surgimento de trincas generalizadas nas paredes e, dependendo da magnitude dessas acomodações, poderemos ter um sinistro de graves proporções. Essa situação também deve ser prevista quando há necessidade de se instalarem máquinas pesadas sobre solos compressíveis, principalmente se forem equipamentos de precisão ou que produzam vibrações; nessas condições não será suficiente a execução apenas de uma base de concreto armado com grande espessura, pois implicará mais peso e conseqüentemente mais recalque do solo mole logo abaixo. 2.3. ATERRO SOBRE SOLO INCLINADO Inicialmente deverá ser verificada a necessidade de se trocar o solo superficial, conforme citado no item 2.2. Na hipótese de não ser necessário, então é imprescindível que se remova toda a camada de solo vegetal existente, inclusive as raízes mais profundas, e se executem degraus conforme desenho 2.3.1, de tal forma que seja possível a execução do aterro em camadas horizontais devidamente compactadas. Fig. 2.3.1. Aterro sobre solo inclinado Com esse procedimento estaremos garantindo uma ligação mais eficiente entre a superfície natural e o aterro. Caso contrário, se a vegetação existente não for removida, acabará funcionando como uma interface deslizante para o terrapleno, principalmente na presença das águas pluviais que irão percolar pelo aterro até atingir essa camada e acelerar a ruptura do talude. Normalmente o que temos observado é que esses cuidados não são observados na maioria das obras de aterro sobre superfície inclinada e, via de regra, a ruptura parcial ou total do aterro é quase sempre inevitável, dependendo apenas do tempo e da intensidade da chuva. 2.4. ATERRO COM SOLO IMPRÓPRIO Em obras de pequeno e médio porte, é muito comum que se executem os aterros com o solo retirado do corte, sem uma análise prévia das suas características, providências que são indispensáveis para avaliar se o material existente apresenta condições mínimas de ser empregado. U m solo para poder ser utilizado como aterro precisa reunir determinadas condições de granulometria e umidade, e nesse sentido são necessários alguns ensaios específicos de laboratório. No caso das pequenas obras esse procedimento é economicamente inviável e desnecessário, desde que se conte com a participação de um engenheiro especializado em mecânica dos solos, que poderá fazer uma análise das condições locais e definir os procedimentos mínimos adequados para se executar a obra de corte e aterro. Dessa forma, o que ocorre algumas vezes é que se utiliza no aterro o solo extraído da zona de corte, seja ele qual for, correndo-se o risco de se empregar argilas moles que não aceitam compactação e se comportam como um "colchão de água", formando os famosos "aterros borrachudos", ou solos arenosos que devem ser compactados com equipamento vibratório que, por sua vez, são difíceis de ser empregados em obras de pequeno porte. O que se verifica na prática é que o solo vegetal encontrado sempre próximo à superfície do terreno é o mais empregado nos aterros das pequenas obras; no entanto, como o próprio nome diz, serve para plantar e não para aterrar, pois não é adequado para essa função e sempre que é utilizado resulta em algum tipo de sinistro para a edificação. Diante da realidade de que pequenas obras de corte e aterro não comportam estudos mais sofisticados do solo, recomendamos que se faça pelo menos uma investigação de baixo custo, através de uma sondagem do subsolo, e se contrate um engenheiro especializado para orientar todo o trabalho a ser executado. 2.5. ATERRO EXECUTADO EM CAMADAS COM ESPESSURA ELEVADA Este é outro erro comum nos aterros. Acreditar que é possível se conseguir uma compactação adequada apenas compactando a última camada. O que se consegue é adensar apenas os 20 ou 30 cm superficiais, ficando as camadas inferiores fofas e prontas para recalcarem ao longo do tempo, prejudicando tudo que estiver sobre ele. O que se verifica na maioria das vezes é um aterro executado em camadas espessas de solo, c o m mais de 5 0 c m c a d a , onde o e m p r e i t e i r o acredita que se consegue uma compactação eficiente apenas com a movimentação do trator e do caminhão normalmente utilizados na obra. Mas na realidade esse procedimento realmente não é eficiente para adensar adequadamente o solo. Mesmo em obras de pequeno porte, devemos e podemos realizar um trabalho correto, buscando para tanto executar um aterro com solo adequado e lançado em camadas não superiores a 20 cm, devidamente compactado através do uso de um dos vários tipos de equipamentos de pequeno e médio porte disponíveis atualmente no mercado da construção civil. Porém, não devemos dispensar a presença de um profissional qualificado nesse tipo de atividade. 2.6. ATERRO MAL COMPACTADO No capítulo anterior analisamos a importância de se lançar o aterro em camadas não superiores a 20 cm. Agora vamos falar da importância da compactação, partindo do pressuposto de que a espessura das camadas é a ideal. Quando desejamos executar um aterro com controle de qual idade, é necessário que o engenheiro da obra tenha pleno conhecimento do tipo de solo existente na jazida de empréstimo. Para se obter uma compactação adequada devemos conhecer algumas características básicas do solo, tal como a granulometria, a umidade ótima e a densidade aparente máxima. Essas análises preliminares e definições de parâmetros, na verdade, representam um conjunto de informações indispensáveis para se desenvolver um projeto, que por sua vez reque- conhecimentos técnicos especializados. Os trabalhos de campo, por sua vez, também precisam de um acompanhamento específico durante a e x e c u ç ã o do aterro, através de ensaios próprios que aferem a qualidade da compactação que está sendo executada. O controle tecnológico do grau de compactação permite comparar os resultados dos ensaios de laboratório com os de campo. Caso não sejam observadas todas as recomendações técnicas necessárias, corremos o risco de não ter um aterro compactado adequadamente e nessas condições estaremos sujeitos a rupturas ou acomodação futura do mesmo, causando conseqüências para as edificações que estiverem sobre ele. 2.7. INCLINAÇÃO INADEQUADA DOSTALUDES Outro fator importante é a correta inclinação do talude, e isso depende basicamente das características do solo: um ângulo muito elevado gera instabilidade e conseqüentemente favorece a ruptura; \x>r sua vez ângulos menos inclinados que o necessário geram custos adicionais e exigem mais espaço. Dessa forma, é importante que se conheçam bem as características do solo para que >e possa definir corretamente o ângulo mais adequado de inclinação do talude. Essas inclinações variam também em função de ser um talude de corte ou aterro, sendo que este último é normalmente mais abatido que o de corte. Muitos sinistros ocorrem devido à ruptura de taludes provisórios durante as obras de terraplenagem. Na maioria dos casos esses taludes são executados com inclinações elevadas; no entanto, algumas vezes, mesmo corretamente executados eles se rompem, principalmente na época das chuvas, surpreendendo os projetistas, construtores e alguns vizinhos próximos que têm suas edificações afetadas ou destruídas. Outro fator que agrava as condições de estabilidade dos taludes é a falta de drenagem superficial, como veremos no capítulo 2.13.3, que tem por finalidade permitir um eficiente escoamento das águas pluviais, uma vez que não restam dúvidas de que a percolação da água é o grande inimigo da estabilidade dos terraplenos. Nesse sentido, devemos escolher o melhor tipo de proteção superficial em função do tempo de exposição do talude. No caso de obras provisórias podemos optar pela proteção com lonas plásticas, pinturas betuminosas e revestimento com argamassa de cimento e areia; para situações definitivas devemos buscar soluções alternativas de longo prazo, sendo a grama a opção mais empregada, por ser de baixo custo, de fácil aplicação e de aspecto mais agradável e natural. 2.8. ATERRO COM PRESENÇA DE DUTOS HIDRÁULICOS Outra situação que tem colaborado para a instabilidade dos taludes é a presença de dutos hidráulicos e sanitários nas proximidades. O fato é que eles sempre estão sujeitos a vazamentos por diversos motivos e, quando isso ocorre, podemos ter um deslizamento de terra se o problema não for corrigido a tempo. Essa condição muitas vezes não é fácil de ser prevista quando os dutos estão enterrados e não se tem uma planta cadastral dos mesmos, ou um levantamento das possíveis tubulações de água e esgoto passando pelo local onde será executado o talude. A execução do aterro no local com tubulações irá gerar uma condição nova de acomodação do solo local, situação que poderá com o tempo colaborar para que ocorram deformações e rupturas nesses dutos. Para evitar esse tipo de problema, devemos fazer sempre uma visita prévia ao local onde será executada a obra, com a finalidade de identificar e cadastrar essas tubulações, se possível. 2.9. TERRAPLENAGEM SEM TRATAMENTO DAS ÁGUAS PLUVIAIS A água é sem dúvida um dos elementos que têm provocado inúmeros sinistros nos ta udes de corte aterro ou mesmo natural. A livre percolação das águas pluviais ou superficiais, sem um sistema eficiente de captação e lançamento das mesmas, é o principal motivo de ruptura dos taludes, provocando em alguns casos grandes tragédias, quando enormes barrancos são arrastados pela força da água, destruindo tudo o que estiver no seu caminho. Devemos ter em mente que a pior situação possível é permitir que águas existentes nas proximidades procurem seu próprio caminho nos locais onde foram efetuadas alterações da topografia local através de terraplenagens, pois nessas condições elas vão iniciar um processo de erosão que inevitavelmente comprometerá a estabilidade dos taludes. Recomendamos que os profissionais envolvidos nessas obras façam um criterioso estudo de toda a bacia de captação, dimensionando com precisão o volume real d'água que será gerado e projetando um sistema adequado e eficiente de canaletas e dutos, para captar, conduzir e lançar essas águas, procurando chamar a atenção para a importância desses serviços na obra. Nos casos em que estes lançamentos forem feitos em rios ou córregos, elevemos tomar alguns cuidados para evitar uma erosão localizada, o que pode ser feito com o emprego de escada d'água, piso rugoso de concreto, enrocamento de pedras e outros, tendo sempre presente que a finalidade em qualquer um dos casos é diminuir a velocidade e dissipar a força d'água, impedindo assim a erosão do solo junto ao lançamento. É necessário também que o proprietário do empreendimento se convença da necessidade de se adotar uma política de manutenção preventiva e corretiva de forma permanente, garantindo assim uma eficiência de todo o sistema ao longo do tempo. Esse comportamento já pode ser percebido em algumas empresas privadas com preocupação na preservação de seu patrimônio e na redução de custos a médio e longo prazo. No entanto, a manutenção preventiva é uma atividade que precisa criar uma nova cultura no Brasil, já que verificamos inúmeros casos de sinistro em que a causa é a ausência de manutenção, pois, apesar de a edificação ter sido corretamente projetada, não foi capaz de resistir ao descaso e total abandono. 2.10. ABERTURA DE VALAS As obras de aberturas de valas foram até pouco tempo a causa de muitos sinistros na engenharia civil, em que a falta de escoramento adequado e equipamentos apropriados provocavam desmoronamentos constantes, acarretando muitos prejuízos financeiros e inúmeras vítimas fatais. Com o surgimento de novas máquinas de escavação e um maior cuidado no escoramento, esse risco ficou reduzido. No entanto, acreditamos que vale à pena alertar para alguns casos de risco que determinadas obras ainda representam quando não se faz ou não se pode fazer uso de equipamentos adequados. Uma situação perigosa é a abertura de valas próximas de edificações com fundação direta; nesse caso, pode ocorrer um desconfinamento com deformação lateral do solo na região da base da sapata, resultando na possibilidade de recalques com surgimento de trincas nas alvenarias ou até colapso parcial da edificação (ver fig. 2.10.1). Fig. 2.10.1. Abertura de vala próxima de edificações com fundação direta A abertura de valas junto a muros de arrimo é sempre uma situação de grande risco e será abordada no capítulo 3.6. Ocorreram alguns sinistros de desmoronamento em obras de abertura de valas durante a sua execução, devido a uma sobrecarga adicional provocada pela descarga de terra, areia ou pedra ao lado das valas, que, apesar de escoradas com pranchas e travamento superior, acabaram por não resistir ao acréscimo de empuxo (ver íig. 2.10.2). Rotação da Prancha Fig. 2.10.2. Rotação da prancha devido à presença de sobrecarga Outra situação semelhante a essa e que também causa danos é a presença de veículos pesados transitando junto às valas; eles produzem elevada pressão na camada superior do terreno, aumentando significativamente a pressão da terra sobre as pranchas e estroncas, que em muitos casos não resistem e ocorre então o colapso parcial da obra (ver fig. 2.10.3). Aumento do bmpuxo Fig. 2.10.3 Veículo pesado transitando ao lado da vala 2.11. SINISTRO DEVIDO À SOBRECARGA OU CORTE NOTALUDE Em obras de terraplenagem para abertura de rodovias, estrada de ferro e até em vias urbanas, temos constatado vários sinistros por ruptura de taludes principalmente pela execução de cor- tos em suas bases. A situação se agrava quando se trata de aterros sobre solos inclinados; nessas condições o corte no pé do talude provoca instabilidade, resultando na maioria das vezes na ruptura do talude e no colapso de tudo o que estiver sobre ele. Na cidade de Curitiba, no estado do Paraná, ocorreu o desmoronamento de uma residência durante a construção de uma nova via expressa ao lado dessa moradia. O laudo pericial apontou como causa do sinistro o deslizamento do talude devido ao corte executado no seu pé para abertura da nova via. O aterro fora construído havia mais de vinte anos e se apresentara estável até aquela data; a terraplenagem efetuada pela empreiteira alterou as condições de equilíbrio existentes, resultando na ruptura do maciço terroso e no conseqüente colapso total da residência que ficava sobre ele íver fie. 2.11.1). Edificação Aterro Corte Superfície do Solo Natural \ Linha de Ruptura ^ S C o í t u r a l e Aterro Mesmo em taludes naturais ou executados através do corte no terreno, a remoção de parte da sua base gera um desequilíbrio, tornando-o instável e com risco de desmoronamento (ver fig. 2.11.2.a). Fig. 2.11.2.a Corte na base do talude Outra situação que provoca o deslizamento de taludes é a sobrecarga acidental que eventualmente é colocada sobre ele; isso costuma ocorrer durante a execução de obras próximas de barrancos, quando se utiliza equipamento pesado nas proximidades ou se descarrega terra, pedra ou areia na parte superior do talude (ver íig. 2.11.2.b). Linha de Ruptura Fig. 2.11.2.b Deslizamento de terra devido a corte no pé do talude 2.12. SINISTRO DEVIDO A ATERRO COM PRESENÇA DETURFA OU ARGILA ORGÂNICA EM CAMADAS INFERIORES A presença de solo muito compressível em camadas inferiores do terreno é sempre motivo de atenção e cuidados especiais, principalmente em locais onde se pretende aterrar para edificar posteriormente, tendo em vista que vão ocorrer recalques acentuados. Nesses casos se torna obrigatória a presença de um engenheiro especializado em mecânica dos solos, uma vez que vai requerer uma análise criteriosa do comportamento de todo o conjunto durante e após a execução da obra. Citam-se a seguir alguns casos em que tivemos oportunidade de participar, com a finalidade de alertar o leitor para a gravidade desse tipo de situação. Durante a construção de um conjunto habitacional na periferia de São Paulo, foi executado um aterro de altura elevada sobre um terreno que tinha no seu interior uma camada constituída por turfa ou argila orgânica (material mole), que por sua vez não resistiu ao acréscimo de peso e rompeu, deslocando o leito do rio existente na sua base e provocando a inundação das residências vizinhas. Felizmente esse sinistro ocorreu na fase inicial da construção de uma escola, que estava sendo implantada sobre esse aterro. Dessa forma, os danos foram apenas materiais, no entanto as conseqüências poderiam ter sido trágicas se a escola já estivesse em pleno funcionamento. Algumas edificações que foram construídas no litoral paulista, principalmente em certas áreas do município de Guarujá, em São Paulo, receberam aterro sobre argila marinha, o que acarretou ao longo do tempo sérios recalques de piso e fundações, comprometendo na maioria dos casos a estabilidade da edificação. Para salvar esses imóveis, foi necessário executar alguns serviços de reforço e recuperação da estrutura, bem como a substituição de uma c a m a d a de solo existente por um material mais leve, no sentido de reduzir o peso sobre a argila marinha e estabilizar os recalques. Outra situação interessante ocorreu na cidade de Jacareí, em São Paulo, onde o construtor por medida de precaução e a critério próprio colocou uma armadura em todo o contrapiso de concreto, com a finalidade de evitar alguns danos que poderiam surgir na edificação em função de ter executado um aterro sobre uma camada de solo mole (argila orgânica). Apesar da sua boa intenção, o que se verificou, no entanto, após alguns meses do término da obra, foi o surgimento de inúmeras trincas nas alvenarias, denunciando uma deformação exagerada dos baldrames, apesar de os mesmos terem sido dimensionados e executados corretamente para suportar as cargas previstas em projeto. O que ocorreu, a bem da verdade, foi que a colocação da tela de reforço no contrapiso passou a funcionar como laje armada e, à medida que houve adensamento da argila orgânica, ela recalcou e se apoiou sobre os baldrames, gerando com isso um significativo acréscimo de carga sobre os mesmos, resultando numa condição não prevista no projeto estrutural, o que provocou a deformação excessiva do elemento estrutural e o surgimento das trincas nas alvenarias (ver fig. 2.12.1). A solução nesse caso foi cortar o piso de concreto armado junto aos baldrames de forma a permitir a sua livre movimentação sem sobrecarregar os baldrames e as fundações. Contrapiso de Concreto Armadura do Roforço Adicionada polo Construtor 1 Afundamento de Piso T / •I •• I HSBB H WSÊMÊ s & Fig. 2.12.1. Aterro sobre turfa orgânica O aprendizado que podemos tirar nesse caso é que mesmo havendo preocupação com situações desse tipo, devemos analisar cuidadosamente as soluções aparentemente viáveis para resolver ou amenizar a presença da camada de solo ruim, uma vez que o assunto requer conhecimentos específicos e soluções integradas com o restante da obra, caso contrário, podemos agravar as condições existentes, como ocorreu nesse caso. 2.13. ALGUMAS SOLUÇÕES PARA ESTABILIZARTALUDES A estabilização de taludes é uma especialidade da engenharia civil, que, para apresentar segurança com desempenho técnico e econômico, deve ser analisada e estudada com o máximo de critério e conhecimento específico, tendo em vista que vão se buscar soluções para controlar forças da natureza, muitas vezes com valores descomunais e que podem provocar sinistros de grandes proporções. Queremos com isso alertar o leitor para a necessidade de se fazer um trabalho detalhado de pesquisa e levantamento em campo de todas as variáveis que envolvem cada situação específica, tais como sondagens, ensaios, levantamento planialtimétrico cadastral e outras que se fizerem necessárias. Somente após a coleta desses dados poderemos iniciar os estudos para viabilizar algumas soluções para a estabilização do talude, lembrando que em muitos casos a solução ideal implica uma composição equilibrada de soluções clássicas que, via de regra, são adotadas de forma isolada, conforme abordaremos a seguir. 2 . 1 3 . 1 . Al ívio do E m p u x o Em alguns casos, onde a altura do talude é elevada, acima de 6 m, a solução ideal pode ser a remoção de uma porção do solo para aliviar o empuxo e com isso estabilizar o terrapleno (ver fig. 2.13.1). Fig. 2.13.1. Alivio do empuxo 2.13.2. Execução de Drenos Alguns taludes naturais de encostas, quando o nível do lençol freático for elevado, pedem ser estabilizados através de drenos sub-horizontais profundos, conforme mostra a fig. 2.13.2. Dreno Sub-Horlzontal ^ N.A. DET. DO DRENO 7 Furos 3 mm BIDIM-OP-20 Fig. 2.13.2. Drenos profundos sob-horizontais 2 . 1 3 . 3 . Impermeabilização da Superfície Via de regra, a estabilização de um talude implica sempre se adotarem, entre outras medidas, soluções para impedir a erosão e a penetração cias águas superficiais, devendo-se para tanto providenciar urna impermeabilização do talude e um eficiente sistema de captação e lançamento dessas águas. O processo mais comum e econômico para proteger a superfície de um talude é o uso de grama; no entanto, dependendo do tipo de solo e da inclinação do talude essa solução pode não ser adequada, se a grama não encontrar condições favoráveis para se desenvolver e, nesse caso, o talude acabará ficando sem proteção. Isso pode ser facilmente comprovado quando viajamos de carro e constatamos inúmeras rupturas nos taludes ao lado das rodovias, causadas principalmente pela ausência de proteção superficial ou ineficiência do sistema de captação/lançamento das águas pluviais, que, por sua vez, se existirem não recebem manutenção preventiva e corretiva adequada, conceito que ainda precisa criar uma cultura no Brasil. Outro processo para impermeabilizar a superfície do talude, porém de caráter provisório, é chapiscar com argamassas de areia e cimento, ou pintar com tintas betuminosas; essas duas soluções tem vida útil muito curta, exigindo constante manutenção para manter a eficiência; no entanto são muito utilizadas em determinadas etapas de obras onde se deve conviver com taludes provisórios e instáveis. Em alguns casos uma solução eficiente e de longa duração é a impermeabilização da superfície do talude através do emprego de uma camada, com espessura adequada, de argamassa de cimento e areia ou concreto, podendo em ambos os casos ser aplicadas manualmente ou projetadas com uso de equipamentos apropriados. No entanto devemos tomar alguns cuidados especiais para ancorar adequadamente essa camada de proteção no terrapleno, caso contrário poderá deixar de ser um elemento favorável e se transformar num problema adicional (ver fig. 2.13.3). Esse tipo cie solução exige uma atenção especial no desenvolvimento do sistema de captação e lançamento das águas pluviais, uma vez que toda água que incidir sobre o talude será escoada com grande velocidade para a parte inferior do mesmo. REVESTIMENTO CHUMBADORQU GRAMPO CANALETA DE CAPTAÇÃO NO TOPO DO TALUDE / TELA DEAÇCV BARRA DE ANCORAGEM \ S PISO DE CONCRETO ARMADO CANALETA DE CAPTAÇÃO NO PÉ DOTALUDE Fig. 2.13.3. Impermeabilização de talude com argamassa e concreto projetado 2 . 1 3 . 4 . Estruturas de C o n t e n ç ã o para Estabilizar Taludes Determinadas situações exigem que se faça uma estrutura de contenção para se garantir a estabilidade do terrapleno; nesses casos, podemos contar com uma grande variedade de soluções consagradas pelo uso. No entanto, para se escolher a solução de melhor desempenho técnico e econômico, é necessário que se definam vários parâmetros, tais como altura do terrapleno, tipo do solo, presença de água, características de implantação e condições de execução. As estruturas de contenção são um capítulo específico e muito extenso na engenha-ia civil, sendo que uma abordagem mais completa foge ao escopo deste trabalho; no entanto, vamos citar a título de ilustração três tipos de muros de arrimo bastante usuais na contenção de taludes (ver fig. 2.13.4). MURO D E A R R I M O GRAVIDADE PODE SER DE: -CONCRETO ARMADO -CONCRETO ALVENARIA -ALVENARIA ARMADA PODE SER DE: -GABIÃO -CONCRETO CICLÓPICO -CONCRETO ENSACADO RODOVIA OU Fig. 2.13.4. Estruturas de contenção para estabilizar taludes O muro de arrimo de ílexão pode ser de alvenaria, de concreto armado ou misto; o tipo a ser definido vai depender de vários fatores, mas essencialmente da altura do terrapleno, sendo que os de alvenaria são indicados para alturas menores e o de concreto para alturas maiores. As estruturas de arrimo atirantadas, por sua vez, já são muito eficientes e práticas quando se precisa conter terraplenos de altura elevada, sendo por esse motivo de grande aplicação na estabilização de taludes em obras rodoviárias, industriais ou mesmo predial de grande porte; no entanto, requerem profissional com conhecimento específico e utilização de equipamento apropriado. Os muros de gravidade podem ser executados com qualquer tipo de material, desde :jue seja durável, tenha peso elevado e possa ser construído de tal forma que o seu peso próprio seja capaz de resistir ao empuxo da terra. Normalmente são utilizadas pedras-de-mão simplesmente assentadas ou arrumadas dentro de caixas formadas por telas de aço (gabião); outro material utilizado é o concreto ciclópico, ou o concreto ensacado. Algumas soluções específicas utilizam a própria terra como elemento de peso para compor uma estrutura de contenção; é o que ocorre no caso das terras armadas, em que o solo é compactado em camadas tendo no seu interior tiras de chapas de aço que são presas na extremidade oposta a uma placa pre-moldada de concreto e o conjunto todo acaba funcionando como muro de arrimo. 3 Sinistros em muros de arrimos 3.1. GENERALIDADES O s muros cie arrimos têm siclo a causa de vários sinistros no Brasil e por diversos motivos, principalmente por erros de projeto ou falhas durante a execução da obra. Conforme artigo publicado pelo prof. Costa Nunes, na revista Estrutura, foram analisados 300 casos de sinistros em muros de arrimo, sendo constatadas as seguintes incidências de causas: 1 - Deficiência de drenagem 2- Dimensionamento de base insuficiente. 3- Insuficiência estrutural 4- Falhas de execução durante o aterro 5- Falhas nos apoios superiores ou laterais 6- Acidentes de trabalho 7- Causas diversas 33% .25% .19% 10% .05% .05% .03% Como se pode |>erceber, as falhas mais comuns em projeto e execução são devidas à inexistência ou funcionamento precário do sistema de drenagem; nessa condição surge um esforço adicional no muro de arrimo em razão do ernpuxo provocado pelas águas represadas, situação que se agrava principalmente nas épocas de chuvas, onde temos uma maior incidência desse tipo de sinistro. Além das águas pluviais, os vazamentos em tubulação hidráulico-sanitária também têm sido um grande gerador de colapso das estruturas de arrimo. A segunda maior causa de acidentes com muros de arrimo é sem dúvida o dimensionamento incorreto das fundações. Em alguns casos onde ocorreram sinistros foi constatado que o ti|X) de fundação existente era inadequado para as características do muro e principalmente para as do solo. O s sinistros decorrentes do dimensionamento estrutural insuficiente também têm sido observados com muita freqüência; isso ocorre quando há um erro no detalhamento do projeto, ou quando o projetista não leva em consideração o valor correto do empuxo que irá atuar sobre a estrutura. O processo executivo também é responsável por um grande número de sinistros dos muros de arrimo; é comum ocorrerem alguns tipos de acidentes, principalmente devido à ruptura parcial do talude durante as escavações, o que tem sido, infelizmente, a principal causa de morte dos operários que trabalham nesse tipo de obra. Durante a execução da maioria dos muros de arrimo não se observa uma inclinação adequada para os taludes provisórios, nem se coloca escoramento para impedir o desmoronamento da terra, principalmente porque as condições ideais geram custos adicionais ou dificultam a execução do muro, uma vez que normalmente não se dispõe do espaço necessário para se dar uma inclinação estável ao terrapleno e a presença das escoras dificultam sobremaneira a execução da obra. O construtor precisa estar ciente das suas responsabilidades e dos riscos inerentes ao processo executivo de um muro de arrimo, devendo, portanto, tomar todas as providências necessárias para evitar qualquer tipo de acidente durante a obra e ao mesmo tempo procurar seguir rigorosamente as recomendações e especificações do projeto. Como se pode perceber, os muros de arrimo estão sujeitos a uma série de condições perigosas e qualquer uma delas poderá gerar um sinistro de graves proporções, implicando, portanto, a necessidade de se levar muito a sério todas as variáveis que interferem na estabilidade de uma estrutura de contenção, de forma que o projetista deverá se empenhar para encontrar uma solução técnica e economicamente adequada para as condições locais. 3.2. SINISTRO EM ARRIMOS DEVIDO À FUNDAÇÃO INADEQUADA 3 . 2 . 1 . Sinistro em Arrimos c o m Sapata Corrida Os casos de sinistro em muros de arrimo com fundação em sapatas corridas foram devido ao dimensionamento incorreto das mesmas, ou pelo fato de a fundação não ser adequada para aquele tipo de solo, ocorrendo então um recalque acentuado com perda da verticalidade do muro; essa condição aumenta ainda mais a instabilidade da estrutura, uma vez que o conjunto das forças verticais se desloca cada vez mais para fora do terço central do núcleo de inércia, podendo evoluir até provocar o colapso do muro de arrimo. Para evitar esse tipo de problema, elevemos analisar criteriosamente as características do solo onde será implantada a fundação do muro e verificar se ele é adequado para suportar as tensões que serão geradas naquele ponto. Por outro lado é necessário que se faça um dimensionamento correto da sapata, para receber as cargas verticais acrescidas dos momentos provocados pelo empuxo do solo. Constatamos também situações onde houve um deslocamento horizontal do muro de arrimo, que ocorreu pelo fato de a somatória dos empuxos horizontais terem superado as forças resistentes que são originadas pelo atrito da sapata com o solo; nesse caso não foi prevista uma chave na base do muro com a finalidade de gerar um empuxo passivo capaz de impedir esse movimento. Para tanto, é importante que se verifiquem as reações de atrito da base do muro com o solo e, se o empuxo for maior que a força resistente, será necessário prever uma chave, sendo q j e a sua eficiência vai depender da observância de todas as etapas construtivas, que visam garantir um perfeito contato entre a face da chave e o solo, possibilitando assim uma boa ancoragem; caso contrário, deixará de ser um elemento favorável e poderá se transformar num elemento prejudicial à estabilidade do muro (ver fig. 3.2.1). D= Dcsaprumo Devido à Rotação da Base Chave para impedir Deslizamento do Muro Det.-1 Enchimento com Concreto "Magro" de Forma a Garantir uma Ligação adequada da Chave com o Solo A Tensão Máxima no Terreno Deve ser Compatível com a Capacidade de Carga do Solo Fig. 3.2.1. Arrimo com sapata corrida 3 . 2 . 2 . Sinistro e m Arrimos c o m F u n d a ç ã o e m Estacas Alguns sinistros em muros de arrimo com fundação em estaca ocorrem por uma forte tendência de se querer usar apenas uma linha de estacas, seja por desconhecimento, seja por motivos econômicos ou por dificuldades executivas. Nessas condições a fundação apresenta pequena capacidade de absorver momento fletor, resultando, portanto, em pouca eficiência para conter o empuxo da terra e resultando, no tombamento do muro. O ideal é que se empreguem sempre duas linhas de estacas, formando um binário resistente, que é muito eficiente para absorver o momento gerado pelo empuxo do solo. Ocorreram também alguns casos de ruptura ou deformação excessiva nas estacas ou brocas dos muros de arrimo, por não terem resistido à força horizontal do empuxo. As estacas, via de regra, são projetadas para receber esforços verticais, sendo elementos estruturais para resistir a pequenas forças horizontais, a não ser em condições especiais, quando previamente elas são dimensionadas para essa finalidade. No entanto é importante que se tenha em mente que essa capacidade dependerá também das características do solo. Solução ~ Fundação com apenas uma linha de Estacas não ó aconselhável, por não ser Eficiente para absorver momentos Fletores na Base Fig. 3.2.2. Arrimo com estacas Fundação com duas Estacas é mais Eficiente para Absorver Momentos Fletores 3.3. SINISTRO EMARRIMOSSOBRETERRENO INCLINADO O s casos de sinistros em muro de arrimo executados sobre uma superfície com topografia muito inclinada foram devido a fundações rasas que sofreram um processo de erosão do terreno próximo à base, p r o v o c a n d o um d e s c o n f i n a m e n t o do solo e a conseqüente desestabilização do muro. Há registro também de ruptura do talude onde foi executado o muro de arrimo, provocada pelo acréscimo de carga que essa nova situação gerou no terrapleno. Para evitar situações desse tipo, é necessário observar alguns cuidados adicionais na escolha do tipo de fundação para muros de arrimo em terrenos inclinados, principalmente se houver a possibilidade de ocorrer erosão. Nesses casos devemos optar por fundações profundas, mesmo que o solo se mostre adequado para fundação rasa do tipo sapata corrida, pois este é mais vulnerável ao processo de solapamento do solo ao longo do tempo. É necessário também que se verifique a condição de estabilidade do talude, considerando-se o arrimo executado, de tal forma que se tenham garantias quanto à estabilidade de todo o terrapleno (ver fig. 3.3.1). Fig. 3.3.1. Arrimo em terrenos inclinados 3.4. SINISTRO EM ARRIMOS MAL PROJETADOS Os casos de sinistro em muros de arrimo por falhas de projeto, infelizmente, ainda são muito comuns na nossa engenharia. A principal causa é não levar em consideração o valor do empuxo da água, que, por sua vez, assume valores elevados capazes de provocar o colapso da estrutura de contenção. Outra falha comum é não prever sobrecargas adicionais no terrapleno e um eficiente sistema de drenagem, o que nos remete às condições do parágrafo anterior, sendo que vamos abordar esse aspecto com detalhes no item 3.5. Algumas estruturas de contenção foram seriamente abaladas e outras chegaram ao colapso pelo fato de o projeto não ter levado em consideração esforços adicionais, decorrentes da possibilidade de sobrecargas eventuais, o que pode ocorrer principalmente nas indústrias, onde veículos pesados transitam nas proximidades dos muros de arrimo, ou ocorre a estocagem de produtos. Outro erro de projeto que normalmente resulta em sinistro é subestimar o valor potencial do empuxo. Em alguns casos isso se deu por erro de cálculo e em outros pelo critério errado de dimensionamento que levou em consideração, de forma muito otimista, alguns parâmetros que permitem reduzir o valor do empuxo. Alguns casos mais antigos de sinistro c m muros de arrimo foram decorrentes da corrosão das armaduras, em função de o elemento estrutural estar normalmente em contato permanente com a umidade, condição essa, que somada a um cobrimento insuficiente, favorece o ataque do aço. Essas obras foram executadas durante a vigência da antiga norma brasileira (NB-1), em que a recomendação na espessura do cobrimento não era como atualmente. A importância do cobrimento adequado se deve pela presença da umidade constante, que favorece a oxidação da ferragem e, caso isso aconteça, haverá um aumento significativo no volume do aço e os efeitos resultantes dessa expansão geram uma força capaz de romper o concreto. Essa condição permitirá maior infiltração de umidade e conseqüentemente uma aceleração do processo corrosivo; no entanto, como esse fenômeno ocorre na face oculta do muro, corre-se o risco de a sua evolução não ser detectada a tempo e causar então o colapso da estrutura (ver fig. 3.4.1). No Caso dos Muros do Arrimo do Concroto Armado, Dovomos Tomar Cuidados Espoclals para Garantir a Proteção da Armadura, Atravéz de um Cobrimento maior igual a Três Centímetros e Posterior Impermeabilização da Superfície do Concreto, tendo em Vista que não será Possível Identificar o Processo de Corrosão. Fig. 3.4.1. Cobrimento da ferragem em muro de arrimo 3.5. SINISTRO EM ARRIMOS COM SISTEMA DE DRENAGEM DEFICIENTE Um sistema de drenagem deficiente é sem dúvida um dos principais motivos de sinistros em muros de arrimos, tendo em vista que a presença d'água gera grandes esforços adicionais quando não encontra caminhos por onde escoar. Essa falta sc faz sentir com mais freqüência durante as precipitações pluviométricas, cue saturam o solo e, se não forem corretamente drenadas, acabam gerando elevados empuxos hidráulicos, capazes de derrubar as estruturas de contenção. Há casos de vazamentos em tubulações hidráulicas que com o passar do tempo têm o mesmo efeito das chuvas. Ou ainda a variação no nível do lençol freático, que apesar de menos comum, também gera empuxos capazes de provocar tal sinistro. Esse tipo de sinistro normalmente ocorre porque não se prevê em projeto um eficiente sistema de drenagem ou, quando previsto, não é executado corretamente. Por outro lado, alguns sistemas de drenagem vão perdendo a eficiência com o tempo, principalmente pelo fenômeno da colmatação do elemento drenante, devido ao acúmulo das partículas finas do solo que com o tempo acabam impedindo a passagem da água, e nessa condição é necessário fazer uma manutenção nos drenos para que volte a funcionar novamente. Um sistema de drenagem usado com sucesso em muros de arrimo com altura de até 3,0 m pode ser visto na figura 3.5.1; no entanto, devemos ter em mente que eles têm uma vida útil que depende de diversos fatores locais. Então, quando for constatada uma redução da vazão, é sinal de perda de eficiência do sistema, devendo-se, nessas condições, providenciar a sua manutenção com urgência. Para muros com altura elevada, devem-se executar, além dos drenos junto ao muro, outros mais profundos através da introdução de tubos drenantes com comprimento suficiente para capitar uma parcela de água em pontos mais afastados da estrutura de contenção. Tratamento do Talude (grama,cimentado etc.) Detalhe do Buzinote Canaleta de Captação das Águas Pluviais V / Manta Geotêxtil Buzl notes i • Elemento Drenarte (brita + areia) Fig. 3.5.1. Drenagem em muro de arrimo 3.6. SINISTRO DEVIDO À ABERTURA DE VALAS PRÓXIMAS DE MUROS DE ARRIMO Obras que geram abertura de valas próximas à base de um muro de arrimo são sempre perigosas, pois criam um dcsconfinamento do solo no seu entorno, possibilitando que as tensões de compressão produzidas pelo muro de arrimo nas fundações causem uma ruptura do solo de base, implicando na maioria das vezes sinistros de graves proporções (ver fig. 3.6.1). Muro de Arrimo Abertura da Vala \ mm] Tensão do Solo Fig. 3.6.1. Abertura de valas próximas de muros de arrimo 3.7. SINISTRO DEVIDO À SOBRECARGA EM MURO DE ARRIMO Em determinados momentos na vida útil de um muro de arrimo, pode ocorrer uma sobrecarga não prevista no projeto original e aumentar de maneira significativa o empuxo sobre a estrutura de contenção, provocando o seu desaprumo, ou mesmo um colapso nos casos mais graves. Esse tipo de situação é provocado normalmente em conseqüência de novas obras nas imediações, quando se passa a ter um tráfego de veículos pesado próximo ao muro, que, além do seu peso próprio, ainda recebe o depósito de areia, pedra, terra e outros materiais na parte superior do arrimo, gerando com isso um significativo acréscimo no empuxo (ver fig. 3.7.1). o Sobrecarga Acidental Tráfego do Veículo Pesado Fig. 3.7.1. Sobrecarga em muro de arrimo areia/terra ou mat. de construção 3.8. SINISTRO EM MUROS DEARRIMO DE ALVENARIA ESTRUTURAL Alguns muros de arrimo têm sido executados ultimamente com mais freqüência em alvenaria estrutural, devido à facilidade e rapidez que esse sistema permite; no entanto, essa solução não deve ser empregada para alturas elevadas, onde se mostraram de pouca eficiência. O caso de sinistro nos muros de animo em alvenaria estrutural é devido às falhas no enchimento cios blocos com graute ou concreto. Isso ocorre [>or dois motivos mais freqüentes: o primeiro, em razão de uma eventual otetrução do furo pela argamassa de assentamento dos blocos; o segundo é decorrente do adensamento incorreto do graute, sendo que na maioria das vezes esses dois erros se somam e o resultado em qualquer um cJos casos é o surgimento de vazios internos, também conhecidos como bicheiras (ver fig. 3.8.1). Quando as falhas ocorrem em estruturas de concreto convencional, elas são fáceis de ser identificadas logo após a desforma, permitindo os reparos necessários. No entanto, o mesmo já não acontece no caso da alvenaria estrutural, onde não se percebem as falhas de concretagem, uma vez que ficam dentro dos blocos e, nessas condições, nenhuma providência é tomada para corrigir o problema, deixando então a ferragem mais vulnerável ao processo de corrosão. Essas estruturas ficam em contato direto com o solo, onde a umidade é constante, fator que facilita a corrosão, que por sua vez irá ocorrer num espaço vazio dentro do bloco de concreto. Por esse motivo, a expansão que acompanha a oxidação da armadura não será percebida e poderá evoluir até provocar um colapso da estrutura. Para minimizar esse tipo de problema, recomendamos que as execuções de muros de arrimo de alvenarias estruturais sejam executadas com muito critério, começando pelo assentamento dos blocos sem deixar excessos de argamassa no interior dos furos que irão receber o graute. Este por sua vez deve ser lançado a cada 4 blocos assentados e ter plasticidade e fluidez suficiente para preencher completamente todo o espaço que tiver armação. Apesar de todos esses cuidados, ainda corremos o risco de ter algumas falhas de enchimento. Para contornar essa possibilidade, devemos executar uma impermeabilização eficiente da face do muro que ficará em contato permanente com o solo, de forma a garantir a proteção das armaduras. Alertamos que nos reservatórios de água ou de outros produtos líquidos executados em alvenaria armada, esse tipo de problema também pode ocorrer, sendo que nesse caso os cuidados deverão ser redobrados. Ferragem Fig. 3.8.1. Muros de arrimo de alvenaria estrutural 4 Sinistros devido a recalques nas fundações 4.1. GENERALIDADES A correta definição de um tipo de fundação é fundamental para garantir vida longa e estabilidade para uma edificação, haja vista que até em citações bíblicas é dito que o homem que edificar sua casa sobre a rocha, o vento e a tempestade não a derrubarão; no entanto, aquele que edificar sobre terreno ruim será arrastado pelo temporal. É claro que essa passagem se refere à base da vida de um ser humano, mas serve para mostrar a importância de se edificar sobre terreno firme. Mesmo o leigo sabe que é fundamental uma boa fundação ou alicerce, como costumam chamar, para evitar sérios problemas no futuro, como o surgimento de trincas vivas, que mesmo tratadas com colocação de ferro ou telas de náilon não resolvem o problema, uma vez que ele não está na alvenaria, e sim na movimentação das fundações. A evolução das trincas pode sugerir em alguns casos que há um problema mais sério nas fundações e que com o tempo pode comprometer a estabilidade da edificação, colocando em risco a segurança de seus usuários. Nessas condições, a correção do problema implica quase sempre soluções de custo elevado e desconforto para o usuário. Por esse motivo é indispensável que se faça da maneira correta logo na primeira vez, pois com certeza resultará em mais economia, menos risco e mais conforto. O profissional menos preparado ou desatento pode incorrer em erros lamentáveis com sérias conseqüências a médio e longo prazo; isso ocorre em alguns casos pela falta de conhecimento técnico, ou pela falta de humildade em reconhecer suas limitações. Nesse caso, ele adota soluções empregadas em obras anteriores, sem avaliar corretamente o seu desempenho ao longo do tempo, ou verificar se ela é adequada ao solo da nova obra. Inicialmente, é muito importante conhecer as características do terreno onde se vai construir. Existem diversos tipos de verificação do subsolo, sendo a mais comum e também de menor custo a sondagem de simples reconhecimento a percussão, onde se monta um tripé ccm tubos de aço e se introduzem no solo tubos e um amostrador-padrão. Apesar de simples, essa sondagem permite uma classificação do tipo de solo existente e uma avaliação muito boa da sua resistência, elementos indispensáveis para se definir qual a fundação mais adequada. Nas obras maiores, como prédios de vários andares ou indústrias de grande porte, os projetistas não dispensam a sondagem de reconhecimento do subsolo para projetar o tipo de fundação que vai apresentar o melhor desempenho técnico e econômico. Nas edificações residenciais, comerciais e industriais de pequeno porte, esses cuidados normalmente não são observados, fazendo com que muitas vezes se cometam erros grosseiros que resultam em sérios sinistros. No passado alguns profissionais se aventuravam com soluções tecnicamente inadequadas, porém com os inúmeros insucessos eles foram se convencendo da importância dc se projetar e executar adequadamente uma fundação. Nos últimos anos, com o avanço do conhecimento e o desenvolvimento de novas técnicas e modernos equipamentos, já é possível se projetar e executar sofisticadas fundações sem problemas de recalques significativos ao longo do tempo. No entanto ainda não é possível prever com total exatidão os recalques absolutos que irão ocorrer numa fundação. Por outro lado, não existe recalque zero, e fundações projetadas para ter recalque bem próximo de zero implicariam custos proibitivos, inviabilizando a maioria dos empreendimentos. Para se ter um resultado altamente satisfatório, é muito importante que a empresa de sondagem e o engenheiro projetista sejam reconhecidos pela excelente qualidade dos trabalhos executados. Ao mesmo tempo é imprescindível que a obra seja acompanhada durante a execução das fundações, tendo em vista que é muito comum ocorrer variação nas características do solo, o que irá implicar uma pronta intervenção do projetista. 4.2. SINISTRO DEVIDO À FUNDAÇÃO EM SOLO COMPRESSÍVEL No capítulo 2.12, tivemos oportunidade de verificar o que ocorre com aterros sobre turfas ou argilas orgânicas ou solo muito compressível, sendo que neste tópico vamos tratar das suas conseqüências no comportamento das fundações de uma edificação. Participamos da análise de alguns casos que resultaram em sinistro, devido à execução de aterros com altura variando entre 0,50 m e 2,00 m sobre solo compressível. Isso ocorreu em algumas áreas nas cidades de Guarulhos, Jacareí e do litoral paulista, principalmente em Cubatão e no Guarujá. Nessas localidades, o aterro executado, mesmo no caso de pequenas alturas, provocou depois de uns meses um lento processo de adensamento da camada compressível do subsolo, acarretando afundamento dos pisos e gerando sobrecargas adicionais nos baldrames e nas fundações. O afundamento dos pisos não ocorreu de maneira uniforme, mas sempre de forma mais acentuada no centro dos ambientes delimitados por alvenarias. Esse fato se justifica tendo em vista que ocorre uma ligação entre o piso e os elementos de vedação. Em jacareí, devido à má qualidade de uma camada superficial do solo, onde seria construída uma escola, a construtora resolveu tomar algumas providências no sentido de minimizar os possíveis efeitos danosos do aterro na edificação que seria executada no local. Ressalvamos que a solução dada pela empreiteira foi baseada em seus próprios critérios, sem consultar os profissionais responsáveis pelo projeto de fundações. A solução adotada foi a de colocar uma malha de aço em todo o contrapiso de concreto, passando por sobre os baldrames. Agindo assim, na melhor das intenções, o construtor não se deu conta de que, com o inevitável afundamento do piso, devido ao recalque do solo fraco, iria sobrecarregar as vigas baldrames, as fundações e com isso provocar sérias rachaduras nas alvenarias (ver fig. 2.12.1). Em casos semelhantes a esse, onde não foram colocadas armaduras no contrapiso, os danos foram menores, mas mesmo assim o recalque do piso e o atrito lateral com as alvenarias provocaram sérios danos na edificação. A correção adotada para o problema, sem gerar grandes custos e mais transtorno, foi a de cortar o contrapiso com disco de diamante, o mais próximo possível de todas as alvenarias, permitindo com isso que o mesmo pudesse recalcar livremente sem carregar consigo os elementos estruturais de fundação. O desnível remanescente foi corrigido com material de baixo peso específico, do tipo argila expandida ou tijolos cerâmicos furados. As soluções preventivas para este tipo de situação podem ser a total remoção da camada de solo compressível e posterior aterro ou, na impossibilidade de tal remoção por motivos técnicos ou econômicos, estruturar o piso ou executar o aterro e se aguardar o tempo necessário para a sua acomodação, e só depois iniciar a obra. Esta última solução demanda tempo, mas pode ser ideal quando se pretende construir obras de um ou dois pavimentos, principalmente conjuntos habitacionais horizontais, pois se o aterro for executado corretamente, será possível a utilização de fundação direta, que apresenta a vantagem da rapidez e do baixo custo. Há que tomar cuidado também com as fundações profundas, quando a camada compressível for grande. Nesses casos, o aterro poderá provocar acomodações de tal magnitude a ponto de gerar atrito negativo nas estacas, produzindo cargas adicionais que, se não forem previamente consideradas, vão provocar recalques diferenciais nas fundações. Para contornar esse tipo de problema, o projetista deve reduzir a capacidade nominal das estacas. Para tanto é indispensável que esses cálculos sejam feitos por engenheiro especializado em fundações, pois assim será possível que ele determine com precisão as cargas de trabalho que o elemento de fundação poderá receber. Neste tópico podemos perceber que mesmo para pequenas obras é imprescindível uma sondagem prévia do subsolo, pois no caso de existir uma camada de solo compressível, devem-se tomar os cuidados especiais citados anteriormente, de forma a não se ter surpresas desagradáveis e às vezes desastrosas. Apenas para se ter uma ordem de grandeza, em alguns casos com aterros de apenas um metro de altura sobre solo compressível foram constatados recalques de até 20 cm, provavelmente somado com o aterro mal executado. A deformação do solo compressível depende basicamente das suas características geotécnicas, da sua espessura e principalmente da altura da camada de aterro que será depositada sobre ele. Por outro lado, há que tomar os devidos cuidados na correta execução do aterro, para não se ter uma somatória de acomodações em que o recalque final será a soma das deformações do aterro mal executado com a deformação da camada compressível. 4.3. SINISTRO DEVIDO À FUNDAÇÃO DIRETA SOBRE SOLO "FRACO A fundação direta através de sapatas isoladas ou corridas são as mais usadas em obras de pequeno porte; no entanto, são essas as que dão o maior número de problemas. É uma solução rápida, de baixo custo e muito eficiente, quando adotada corretamente. O que se verificam nas pequenas obras são a falta de sondagem e a ausência de um engenheiro de solos para definir a solução ideal. E no caso do ser especificado o uso de sapatas, ele irá recomendar os cuidados necessários a serem tomados. Em muitos casos é comum que o assentamento das sapatas isoladas se dê em cotas diferentes, em função da variação de nível na camada resistente. O construtor inexperiente ou desatento poderá generalizar a cota de apoio de todas as sapatas, tomando por base apenas uns poucos pontos de solo que ele julgar adequados para suportar as cargas da edificação. Nesta situação, acaba ocorrendo que uma ou outra sapata se apóie sobre solo inadequado, causando então um recalque diferencial, uma vez que este ponto irá recalcar de forma mais acentuada que os demais, aparecendo então as trincas, inicialmente nas alvenarias e depois na estrutura (ver fig. 4.3.1). O tamanho das sapatas e o tipo de solo também interferem nos recalques de uma fundação (ver f g. 4.3.2). Recalque i Fig. 4.3.1. Recalque diferencial de fundações Argilas Areias Fig. 4.3.2. Gráficos pressão x recalque de sapatas isoladas, apoiadas em argila e areias 4.4. SINISTRO DEVIDO À FUNDAÇÃO DIRETA EM ATERROS Exceto em situações específicas, onde o aterro foi projetado e executado para receber sobre ele as cargas das fundações, devemos evitar o emprego de fundação direta sobre aterros, pois na maioria das vezes em que isso ocorreu as edificações apresentaram sérios problemas de recalques, com surgimento de trincas e comprometimento da estrutura, tendo em vista que a maioria desses aterros é executado sem nenhum controle de qualidade. Os piores locais são os terrenos que receberam aterro sanitário, ou que foram utilizados no passado como bota-fora de lixo industrial. Nesses espaços não se deve edificar sem antes efetuar minuciosos estudos envolvendo vários setores da engenharia, pois além de problemas com as fundações temos o lençol freático contaminado e a presença de gases inílamáveis e tóxicos que são nocivos à saúde do homem. No entanto, o que temos observado é que justamente nesses locais ocorre o maior número de construções clandestinas, que além dos inevitáveis danos que vão surgir nas edificações, iremos ter também sérios problemas de saúde pública, pela contaminação dos moradores nessa região. Nos demais casos onde é possível se construir, apesar da presença de um aterro, o engenheiro de obras e o construtor devem tomar todos os cuidados para atravessar o aterro e buscar um solo natural adequado para se apoiar a sapata, uma vez que devemos lembrar que não basta ser solo natural, o mesmo deve apresentar características adequadas para suportar a carga da edificação. Outro cuidado a ser tomado é com aqueles aterros que pelas características do solo empregado podem enganar o profissional, que poderá entender que se trata de solo natural, ou então não perceber que apenas parte do terreno é constituído por solo natural, havendo trechos com aterro. Em quaisquer das condições citadas anteriormente, iremos ter inevitavelmente recalques diferenciais nas fundações, acarretando trincas e rachaduras nas alvenarias e na estrutura, podendo levar a edificação ao colapso caso não sejam tomadas as devidas providências a tempo. Nesses casos, uma solução técnica e economicamente viável é o reforço com estacas de reação do tipo MEGA, podendo ser de aço para atravessar aterros com muito entulho de obra, ou de concreto quando o aterro permitir. Deve ser observado no caso das estacas metálicas que os seus segmentos sejam corretamente soldados ou rosqueados; e no caso das estacas de concreto, os módulos devem ser furados na sua parte central, de forma a permitir a instalação de uma armadura e posterior enchimento de concreto. Essas recomendações têm por finalidade garantir linearidade e vertical idade às estacas. 4.5. SINISTRO DEVIDO À FUNDAÇÃO PROFUNDA EM ATERROS Mesmo nos casos de fundações profundas através de estacas (pré-moldadas ou moldadas no local) ou tubulões, há que tomar os devidos cuidados numa correta investigação das características do subsolo. Primeiramente para definir com precisão o tipo de fundação a ser empregada e depois para estabelecer as cotas de apoio dos elementos que irão compor a fundação. A presença do aterro gera algumas dificuldades executivas, inviabilizando determinados tipos de fundações que teoricamente seriam possíveis; no entanto, nos casos de aterros com entulhos do outras obras, muitas vozes não se consegue executar estacas moldadas no local, devido à presença de elementos de concreto e ferragens existentes no seu interior. Nesses casos, deve-se pensar em uma solução alternativa, com o emprego de Estacas Metálicas, Raiz, ou Pré-Moldadas, sendo que esta última, se for de pequeno diâmetro, também pode encontrar dificuldades para atravessar o aterro. Outra situação indesejável que pode ocorrer é a cravação de estacas com "nega falsa", onde a ponta da mesma pára em algum elemento resistente no aterro. Além de o componente de fundação ter pouca capacidade de suportar cargas, poderá recalcar juntamente com o aterro se este ainda não estiver estabilizado, trazendo conseqüências desastrosas para a edificação. Tivemos oportunidade de participar de um caso semelhante numa obra executada na cidade de Santo André, em São Paulo, onde foram cravadas várias estacas pré-moldadas de concreto num terreno que fora utilizado no passado como bota-fora de todo tipo de material. Apesar disso a construtora não deu a devida atenção às recomendações do projeto de fundações, resultando assim que algumas estacas ficaram com a ponta parada no aterro, acarretando recalques diferenciais com sérios danos nas alvenarias e na estrutura de concreto armado da edificação. Devemos levar em consideração também a possibilidade de o aterro provocar um "atrito negativo" nas estacas devido à acomodação do solo, o que resulta num acréscimo de carga nas mesmas. Situações desse tipo exigem cuidados especiais, começando pela programação de sondagens que permitam o mapeamento correto do subsolo e forneçam todos os elementos indispensáveis para que seja calculada a capacidade real de carga das estacas. Finalmente, deve ser obrigatório um acompanhamento rigoroso da obra por engenheiro especializado, de forma a se aferir o comprimento de cada estaca com a profundidade do aterro naquele [X)nto, garantindo assim que a estaca atravesse todo o aterro e atinja o nível de solo previsto em projeto. Sit.2 Acomodação do Aterro \ Negativo Aterro Compressível Solo Natural - No caso de a estaca parar no aterro (sit.1) ela irá recalcar na mesma proporção que o aterro acomodar - No caso de a estaca parar no solo natural (sit. 2) ela ficará sujeita a um acréscimo de carga provocado pelo atrito negativo Fig. 4.5.1. Estacas em aterros No caso de estacas moldadas no local do tipo BROCAS ou STRAUSS, a sua execução também deverá observar os mesmos cuidados citados anteriormente para as estacas pré-moldadas e ter uma atenção redobrada no enchimento das mesmas, de forma a garantir que não haja vazios na concretagem pela presença de elementos provenientes do entulho. Para elucidar a situação descrita acima, citaremos como exemplo a construção de cinco sobrados num bairro de Eng. Goulart, em São Paulo, em que o empreiteiro não levou em consideração que o terreno tinha um acentuado declive e que havia recebido no passado aterros de diversos tipos. Para agravar ainda mais a situação, o construtor também jogou o entulho gerado pela própria obra, com a finalidade de amenizar o desnível existente. Não se dando conta da situação, executou o mesmo tipo de fundação para toda a construção, ou seja, brocas manuais com aproximadamente 2,00 m de profundidade. Sendo assim, nos sobrados implantados na parte mais aterrada as brocas não atingiram o solo natural, primeiramente pelas dificuldades na abertura das brocas, em função da presença do entulho, e segundo porque o aterro tinha mais de dois metros de altura nesta região, de tal sorte que as brocas ficaram curtas e apoiadas somente no aterro. O empreiteiro tentou com|x?nsar essas dificuldades usando uma quantidade muito maior de concreto nas bases e nos baldrames, o que serviu apenas para agravar ainda mais o problema, pois agindo assim colocou mais |X?so sobre um aterro lançado sem compactação e em processo de acomodação. O resultado não podia ser outro: surgiram várias rachaduras nas alvenarias devidas aos recalques diferenciais nas fundações. Nesse caso a solução empregada para resolver o problema foi a utilização de estacas de reação do tipo MEGA, colocadas em pontos estratégicos para se ter carga de reação e garantir que as mesmas atravessassem o aterro até atingir no solo natural a camada ideal para que as estacas pudessem suportar as cargas da edificação. Como se pode perceber, edificar sobre um aterro implica obrigatoriamente uma investigação detalhada do subsolo, a elaboração criteriosa de um projeto de fundações e, por fim, uma execução com acompanhamento rigoroso de cada etapa construtiva. 4.6. SINISTRO DEVIDO A FALHAS NA EXECUÇÃO DE ESTACAS Buscando manter o escopo do nosso trabalho, vamos abordar de forma simplificada os problemas mais comuns que costumam ocorrer com as fundações em estacas pré-moldadas ou moldadas no local, sem a pretensão de um aprofundamento 110 mérito da questão, uma vez que esse assunto é extenso e deve ser alvo de estudo em bibliografia específica. Pelas mesmas razões não iremos abordar neste capítulo os as|>ectos relativos à mecânica dos solos nos recalques das fundações. Os problemas que temos observado com mais freqüência na execução das fundações com estacas são: • Estacas fora da posição correta. • Erros de cravação. • Nega falsa. • Falhas na execução de estacas moldadas no local. • Outros. 4 . 6 . 1 . Estacas Fora da Posição Correta Pode ocorrer um erro de locação por falha de projeto ou por erro de medição na obra; eventualmente, por ocasião da movimentação do bate-estacas, ele pode não ficar bem posicionado, ou esbarrar e deslocar o piquete indicador da posição da estaca. Há situações em que apesar de a estaca ter-se iniciado no ponto certo, ela pode produzir um deslocamento da posição inicial ou um desaprumo, caso encontre algum obstáculo no seu caminho, como um fragmento de rocha ou outro elemento qualquer quando se tratar de aterro. Quando for constatado que uma ou mais estacas não se encontram na posição correta, deve ser feito um levantamento preciso dessas estacas após a cravação e levar ao conhecimento dos projetistas da fundação e da estrutura. De posse desses dados, eles poderão fazer uma avaliação da nova distribuição de carga nas estacas, bem como se haverá necessidade de uma alteração no elemento estrutural. Se não forem tomadas essas providências, poderemos ter algumas estacas com carga acima do preconizado no projeto de fundações e, conseqüentemente, uma alteração no comportamento do bloco de coroamento das estacas. A somatória desses fatores poderá provocar recalques ou até mesmo a ruptura do elemento estrutural. 4 . 6 . 2 . Erros de C r a v a ç ã o Durante a cravação das estacas, pode ocorrer sua quebra devido à conduta inadequada do operador do bate-estaca, deficiência do material que constitui a mesma e camadas de solo difíceis de serem atravessadas ou a presença de elementos que impeçam a sua penetração. Mesmo que se tenha o conhecimento prévio da presença de elementos que possam quebrar ou desviar a estaca, nem sempre é possível se optar por outro tipo de fundação, ou por motivos técnicos ou na maioria das vezes por razões econômicas. Nesses casos se torna obrigatório um acompanhamento rigoroso durante a cravação das estacas, objetivando-se aferir a presença do obstáculo para se alterarem os pontos de cravação onde for necessário. Pode ocorrer de a estaca parar sobre um elemento estranho dando nega falsa, ou quebrar sem que o operador perceba. Nesses casos um profissional menos experiente poderá entender que a estaca atingiu o solo desejável e, no entanto, o que vai ocorrer é um inevitável recalque diferencial e suas conseqüências na edificação (ver fig. 4.6.2). Participamos da construção de uma escola na cidade de Santos, no bairro Areia Branca, que por sua vez se situa junto ao pé de várias montanhas existentes no local. O solo se mostrava inadequado para fundação rasa, ao mesmo tempo em que apresentava vários matacões no seu interior, dificultando a cravação de estacas. Apesar das dificuldades, a solução técnica e economicamente viável adotada pelo engenheiro de solos foi a utilização de estacas pré-moldadas de concreto armado, com um rigoroso acompanhamento de todas as etapas de cravação. Dessa forma foi possível contornar os matacões, fazendo-se as alterações necessárias no projeto e executar a obra com sucesso. Nessa ocasião, tivemos a oportunidade de constatar no conjunto habitacional que ficava ao lado da escola em questão, ainda em fase final de construção, enormes rachaduras nas alvenarias e várias fissuras nas vigas de concreto, indicando se tratar de recalque diferencial na fundação. A informação que obtivemos foi a de que se tratava de edificação com estrutura de concreto armado e fundação em estaca raiz, sendo que provavelmente algumas delas tinharr parado sobre matacão e recalcado excessivamente. Nesse caso devemos observar que não se trata de fundação inadequada, mas sim de execução sem um acompanhamento adequado. r Estaca com Ponta no Matacão Matacão Estaca Quobrada ^ / /" \ \ " i\ \\ " ' / / / ..•»"" / \ /i*" / \ / \ V s Matacão Solo Fraco Fig. 4.6.2. Estaca cravada em terreno com matacão 4 . 6 . 3 . Nega Falsa Em solos argilosos, rijos a duros, a estaca poderá apresentar nega durante o processo de cravação, não aprofundando com os golpes da cravação, a não ser aqueles poucos milímetros que servem para caracterizar a estaca como boa. No entanto, se for retomada a cravação da estaca no dia seguinte, ela continuará descendo; este fenômeno é chamado de Relaxação. Nessas condições um profissional não especializado poderá considerar a estaca como boa e ela irá recalcar ao longo do tempo, provocando trincas na edificação e podendo comprometer a sua estabilidade. Para evitar que isso ocorra é necessário primeiramente um borr projeto de fundações, no qual o projetista estime o comprimento correto das estacas e faça um rigoroso acompanhamento da obra, pois só assim será possível se prever e programar a recravação das estacas. A situação contrária também pode ocorrer. É quando a estaca não dá nega durante a cravação e, se retomada no dia seguinte, não penetra mais. Esse fenômeno pode ocorrer em solos arenosos, sendo que nessas condições mais uma vez é imprescindível a participação do engenheiro especialista em fundações, pois só ele poderá definir quando deve ser interrompida a cravação. 4 . 6 . 4 . Erros e m Estacas Moldadas no Local Vamos abordar neste capítulo apenas as estacas do tipo STRAUSS e do tipo BROCAS, com escavação manual ou mecânica, nas quais temos encontrado o maior número de erros. As estacas do tipo FRANK, HÉLICE C O N T I N U A ou BARRETE não serão abordadas neste trabalho, por serem empregadas em obras muito específicas, exigindo empresas com tecnologia mais sofisticada para sua execução e profissionais altamente especializados e bem treinados, de forma a minimizar possíveis falhas. No caso das estacas tipo STRAUSS, executada com camisa metálica, o problema mais comum é o surgimento de falhas na concretagem, as famosas "bicheiras". Isso ocorre normalmente no momento em que se iça o tubo e o concreto vem junto. A situação se agrava quando se tem armadura em toda a estaca, pois a mesma dificulta a descida do pilão, que, por sua vez, acaba amassando-a, aumentando o risco do surgimento das bicheiras. Esses problemas podem ser comprovados nas obras onde se executam estacas STRAUSS como cortinas e após a escavação do solo é possível se perceber as falhas de concretagem. Para minimizar essas falhas, deve-se observar que durante o içamento do tubo o pilão pressione o concreto no interior da estaca, de forma a garantir que o mesmo não suba junto com a camisa de aço. Paralelamente, pode-se utilizar concreto mais fluido, com emprego de plastificantes, ou utilizando-se um traço mais rico em cimento para permitir um acréscimo de água. Nas estacas do tipo STRAUSS, abertas apenas com o pilão sem o uso de camisa metálica, também chamadas de S O Q U E T Ã O , e nos casos de BROCAS, também sem proteção nas paredes, os problemas costumam ocorrer durante a concretagem, devido a possíveis estrangulamentos da estaca pelo desmoronamento do solo das paredes laterais, ou mesmo pela contaminação do concreto misturado com a terra, afetando em ambos os casos a capacidade de carga da estaca. Um agravante na execução das estacas moldadas no local é a presença d'água, que sempre pode prejudicar a concretagem. Nesses casos não se deve executar sem camisa, e o ideal é que se remova toda a água, utilizando-se bombas apropriadas. Não aconselhamos usar concreto seco na tentativa de compensar a presença de água; pode ser uma solução perigosa, uma vez que não é possível controlar a relação de água e cimento, que como sabemos é fator determinante na resistência do concreto. c ^ Vazio Provocado no Içamento do Tubo S*: ^ E n c h i m e n t o / de Solo : ^ Estrangulamento pelo / Amassamento da Ferragem Fig. 4.6.4. Falhas em estacas moldadas no local 4.7. SINISTRO DEVIDO A EDIFICAÇÕES SOBRE CORTE E ATERRO A situação mais comum acontece em edificações residenciais de pequeno porte, onde não se tomam os devidos cuidados e acabam ocorrendo os inevitáveis recalques diferenciais, podendo em alguns casos mais sérios causar um colapso total ou parcial da edificação (ver fig. 4.7.1). Fig. 4.7.1. Edificação sobre aterro e solo natural Esse problema é muito comum também em construções de conjuntos habitacionais, obras industriais ou em qualquer edificação que ocupe grandes áreas horizontais. Nesses casos a execução de uma terraplanagem acaba resultando na maioria das vezes num platô horizontal composto por uma parte em aterro e outra em corte. Nessas condições é preciso se definir corretamente a linha divisória entre corte e aterro, bem como o perfil do subsolo visto em vários cortes, de forma a permitir uma visão clara das camadas de cada tipo de solo. Dependendo das características do terreno, é provável que se tenha de usar mais de um tipo de fundação e, nesse caso, há que tomar muito cuidado com o comportamento específico de cada uma, visto que fundações diferentes tendem a recalcar diferentemente. Um erro grosseiro é adotar um único tipo de fundação, sendo que uma solução única pode ser adequada apenas para corte ou aterro. Vamos esclarecer melhor: pode ser que a solução em sapata seja adequada para a região em corte, porque neste caso pode ter aflorado um solo mais resistente; no entanto, quando chegar no aterro poderá ser necessária uma escavação muito profunda para se atingir o mesmo solo, e a sapata não será a solução ideal nessa região. Em tal caso, uma solução alternativa seria o uso de tubulões para a região do aterro, tomandose o cuidado de verificar possíveis interferências dos bulbos de pressão gerados por sapatas e tubulões, o que poderia acarretar um acúmulo de tensões num determinado ponto do solo e conseqüente deformações diferenciais, com inevitáveis danos à edificação. Uma solução aparentemente conservadora poderia sugerir o emprego de tubulões em toda a obra; no entanto, temos um caso real para ilustrar que tal postura pode não ser a mais adequada tanto no aspecto técnico como econômico. Trata-se de uma edificação industrial na cidade de Franco da Rocha, em São Paulo, implantada num platô constituído por corte e aterro, sendo que o projeto original para as fundações previa sapatas para a região de corte e tubulões para os aterros. Na ocasião, o coordenador de projetos da empresa não aceitou esse projeto de fundações, alegando que a solução não era convencional. Para tanto foi contratado um renomado professor de mecânica dos solos para desenvolver um novo projeto, que por sua vez apresentou como solução alternativa tubulões para todos os pilares. Mediante o impasse, as duas soluções foram encaminhadas para análise numa universidade dos Estados Unidos, que optou pela fundação mista, tendo em vista ser mais correta técnica e economicamente. A solução somente em tubulões era mais cara e apresentava uma séria dificuldade executiva, que era a abertura dos tubulões em solo muito duro. Como se pode ver, diante dessas situações é preciso avaliar criteriosamente cada casc para se encontrar a solução mais adequada em todos os sentidos, do contrário, corremos o risco de ter uma fundação com comportamento inadequado, implicando trincas e rachaduras na edificação, ou até mesmo comprometendo a sua estabilidade. Convém lembrar que nesse tipo de obra é importante observar as recomendações do capítulo que trata dos cuidados que devem ser tomados na execução dos aterros, pois uma fundação, apesar de adequada tecnicamente, poderia perder a sua estabilidade devido a possíveis movimentações que um talude de aterro pode ter. 4.8. RECALQUE DEVIDO A REBAIXAMENTO DO LENÇOL FREÁTICO O rebaixamento do lençol freático consiste em se utilizar alguns sistemas especiais que têm por finalidade baixar o nível natural da água, de forma a permitir que se execute qualquer tipo de obra. Os sistemas mais conhecidos são o de Bombeamento Direto Superficial, as Ponteiras Drenantes ("Well Points"), os Poços Profundos, o Sistema a Vácuo e finalmente a Drenagem por Eletrosmose. O rebaixamento do lençol freático é utilizado em todo tipo de obra que requer escavações em profundidades abaixo do nível da água natural, principalmente em galerias, estação do metrô, casa de força, barragens, túneis e subsolo de edifícios. Atualmente, em que se exige cada vez mais um número muito grande de vagas para carros, os edifícios residenciais ou comerciais vêem-se obrigados a executar escavações profundas para abrigar vários níveis de garagens subterrâneas. Quando há necessidade de se executar um rebaixamento do lençol freático, devemos verificar as possibilidades de ocorrência de recalque nas fundações das edificações vizinhas, tendo em vista que vai provocar trincas e rachaduras em suas alvenarias, ou até mesmo o seu colapso, caso não sejam tomadas as devidas providências a tempo. Um recalque pode ocorrer numa estrutura próxima ao rebaixamento, quando acontecer de a pressão efetiva no solo, onde esta fundação se apóia, sofrer um acréscimo de carga resultante da diminuição da pressão neutra. Por outro lado, as fundações mais afastadas do sistema de drenagem vão sofrer menos os efeitos de rebaixamento e, portanto, recalcar menos, provocando assim recalques diferenciais mais acentuados na estrutura (ver figuras no item 24.4). Para evitar que isso ocorra, devemos estudar o caso previamente, buscando definir um sistema de rebaixamento que permita uma compensação da pressão neutra, através da instalação de poços de recarrega me n to artesiano, junto às fundações existentes. Mas se essa solução não for viável, por razões técnicas ou econômicas, devemos pensar em executar a escavação utilizando-se paredes impermeáveis, e o sistema de rebaixamento por sua vez deverá ficar restrito ao interior da escavação. Quando nenhuma dessas soluções se mostrar viável, ou o problema já se encontra instalado, então precisamos recorrer ao reforço da fundação prejudicada, utilizando-se um dos processos descritos neste trabalho ou outro mais específico, dependendo da envergadura da obra. Podemos encontrar mais algumas informações sobre o rebaixamento do lençol freático no item 24.4. 5 Reforço de fundações 5.1. GENERALIDADES Há vários tipos ou processos de reforço de fundações; vamos analisar aqueles mais empregados em edifícios prediais e industriais. • Reforço com estaca de reação ou estaca mega. • Reforço com estaca raiz. • Reforço através da injeção de calda de cimento no solo. • Reforço com brocas. • Reforço com sapatas. Quando uma fundação apresenta problema de recalque é porque ela não foi corretamente dimensionada ou foi mal executada, resultando numa deficiência na sua função de transmitir a carga dos pilares ao solo. Nesses casos devemos considerar cuidadosamente todas as variáveis que envolvem o problema e avaliar se a solução é aumentar a capacidade do elemento de fundação para receber mais carga, mudar o tipo de fundação ou melhorar as características do solo. Existem muitas situações onde um determinado tipo de fundação se comportou adequadamente durante anos e só veio a dar sinais de recalques nos últimos tempos. Nesse caso, o problema deve estar ligado a um fator novo que precisa ser investigado com atenção e cuidado. Normalmente os recalques podem ser causados por vazamento hidráulicos, infiltração de águas pluviais, rebaixamento de lençol freático ou construções de obras nas proximidades. Além desses fatores, devemos investigar todas as possíveis situações que possam estar prejudicando o comportamento das fundações, e somente após um diagnóstico correto da causa é que temos de pensar na solução mais adequada para resolver o problema. Antes de se projetar um reforço, precisamos inicialmente seguir uma rotina de procedimentos preliminares, conforme abaixo discriminado: • • • • • Análise dos danos existentes na edificação. Medições da evolução das anomalias e dos recalques diferenciais. Análise das características geotécnicas do subsolo. Análise das características da Infra-estrutura e da Superestrutura. Definição da causa e do reforço de fundações a ser adotado. 5.2. ANÁLISE DOS DANOS EXISTENTES A primeira providência é uma análise das condições gerais da edificação, em que devemos observar todas as anomalias existentes, principalmente os desaprumos, as trincas a 45° nas alvenarias e as fissuras na estrutura. Essa análise preliminar deve permitir uma tomada de posição com relação à estabilidade do imóvel e conseqüente segurança de seus usuários. Na hipótese de existir risco de colapso total/ parcial, ou mesmo em caso de haver dúvidas nesse sentido, recomendamos que a primeira providência seja a de garantir a integridade física das pessoas existentes no local. Isso posto, devemos iniciar então uma detalhada vistoria, anotando e documentando qjaisquer anomalias, começando pelo mapeando e medição de todas as trincas na estrutura e alvenarias, checando deformações de piso, medindo o prumo em vários pontos, detectando possíveis infiltrações de águas pluviais ou vazamentos em tubulações próximos das fundações e, finalmente, colhendo informações dos usuários com relação a quaisquer ocorrências ou alterações ocorridas na região nos últimos tempos. Para facilitar os estudos posteriores, devemos fazer um relatório fotográfico, com tantas fotos quantas forem necessárias, pois elas vão ajudar na visualização e na resolução do problema. 5.3. MEDIÇÃO DA EVOLUÇÃO DAS ANOMALIAS Avaliar, através de informações colhidas no local, a velocidade com que vêm ocorrendo as deformações. Se os dados fornecidos e levantados no local indicarem que se trata de uma evolução lenta e a edificação apresentar boas condições de estabilidade, pode-se pensar num acompanhamento dos recalques através da colocação de marcadores de nivelamento em pontos estratégicos e posterior medições periódicas com aparelhos topográficos de alta precisão. Paralelamente deverá ser feito um rigoroso acompanhamento na evolução das anomalias (ver capítulos 17 e 18), de forma a se ter um controle da situação caso seja necessário tomar providências urgentes para garantir a integridade da edificação. Se os danos provenientes do recalque das fundações surgiram há pouco tempo e estão evoluindo de forma rápida, então devemos pensar também numa solução de curto prazo para estabilizar essas deformações e garantir a estabilidade da edificação, bem como a segurança de seus usuários. 5.4. ANÁLISE DA INFRA-ESTRUTURA E DO SOLO Esta é a fase mais delicada do processo, em que se deve fazer uma criteriosa e detalhada análise das características geotécnicas do subsolo, do projeto da infra-estrutura, do tipo de fundação existente e as respectivas cargas nos pilares. Sempre que for possível elevemos analisar também o relatório de execução, pois pode fornecer elementos importantes na elucidação dos fatos. Quando não existirem projetos, o que é muito comum nas obras mais antigas, devemos fazer um levantamento local que permita identificar o subsolo local, a infra-estrutura, o tipo de fundação existente e se possível um histórico da sua execução. Se não houver sondagem, esta deve- rá ser providenciada o mais rápido possível, pois é uma informação imprescindível para se projetar adequadamente um reforço de fundações, além do que é de baixo custo, rápida e fácil de ser executada. O tipo de fundação e os elementos que formam sua estrutura são possíveis de ser identificados através de prospecção local junto aos pilares. Na maioria das vezes causa enormes transtornos aos usuários do imóvel, porém é um trabalho que deve ser feito quando não dispomos de projetos. O histórico da execução de uma fundação, que não foi devidamente documentada durante a obra, só é possível quando localizamos alguém que tenha trabalhado nessa fase da edificação, o que pode ser feito tentando-se localizar o construtor, ou por sorte em alguns condomínios é possível encontrar no quadro de funcionários uma pessoa que tenha trabalhado duranle a execução da obra. De qualquer forma, eles podem fornecer informações de grande valia na interpretação dos fatos que estão colaborando para o surgimento de um recalque diferencial. 5.5. ANÁLISE DA SUPERESTRUTURA Já a Superestrutura pode ser facilmente identificada quando se trata de estrutura aparente, mas há situações em que é preciso fazer alguns rasgos na argamassa de revestimento, de forma a permitir localizar os elementos de concreto e, portanto, identificar a malha estrutural. Devemos ficar atentos para os casos de edificações em alvenarias autoportantes, em que devemos identificar aqueles painéis de alvenaria que têm a função estrutural, ou seja, a responsabilidade de receber as cargas de cada pavimento e levar até a fundação. O tipo e a malha da Superestrutura vão definir as deformações que a mesma pode aceitar ou não. As alvenarias autoportantes são mais rígidas, não aceitando muita deformação, já no caso das estruturas de barras podemos prever um comportamento diferente; no entanto, há que tomar alguns cuidados, pois as alvenarias de vedação, apesar de desprezadas nos cálcu os, acabam interagindo como painéis rígidos e, por sua vez, podem em alguns casos alterar o comportamento das estruturas formadas por vigas e pilares. O ideal é consultar sempre um engenheiro calculista, pois ele será capaz de avaliar com mais critério as influências que o reforço de fundação poderá produzir na estrutura. Pois em alguns casos a solução indicada para corrigir um recalque implica erguer ou abaixar uma oarte da edificação para corrigir o seu prumo. 5.6. DEFINIÇÃO DA CAUSA E DO REFORÇO DA FUNDAÇÃO De posse desses dados e após um detalhado estudo de todas as variáveis que interferem no problema e suas possíveis conseqüências, poderemos então definir a causa ou causas do problema e pensar na solução que apresente o melhor desempenho técnico e econômico. Caso contrário, quando não se tomam todos os cuidados citados anteriormente, corremos o risco de agravar a situação devido à escolha de um processo executivo inadequado, ou pela definição de um reforço ineficiente. Devemos sempre ter em mente qual é o comportamento final que desejamos para a nossa fundação após ser reforçada, pois, com exceção do reforço com estacas do tipo MEGA - que é ativa, podendo inclusive erguer a edificação, como veremos mais adiante - , todas as demais são passivas e só irão atuar caso ocorram novas deformações. Para tanto devemos avaliar se é aceitável que todo o conjunto possa conviver com essa situação. Apresentaremos a seguir alguns tipos de reforço de fundações utilizados com mais freqüência em construções prediais e industriais. 5 . 6 . 1 . Reforço c o m Estaca de R e a ç ã o O reforço com estaca de reação, mais conhecido como estaca MEGA, consiste na cravação de segmentos de estacas metálicas ou de concreto, com aproximadamente um metro de comprimento, utilizando-se para isso macacos hidráulicos equipados com manômetros que indicam o valor da pressão que está sendo aplicado na estaca (ver fig. 5.6.1). Esse tipo de reforço baseia-se no princípio da ação e reação das leis da Física, em que o macaco hidráulico, ao reagir contra a infra-estrutura da edificação, consegue fazer os segmentos de estaca penetrar no solo. Quando o manômetro indicar o valor da pressão estabelecido no projeto de reforço, a estaca estará concluída, devendo-se então fazer o cunhamento final, ainda com o equipamento em carga. No caso de se empregar segmentos de concreto pré-moldado, recomendamos que se coloque uma barra de ferro no vazio central da estaca após a sua cravação e se preencha de concreto, buscando com isso garantir uma melhor união dos elos. Nos casos de aterros mal executados, essa recomendação se torna obrigatória, pois tende a impedir um deslocamento entre os módulos se ocorrer uma pequena movimentação do aterro. A solução com elementos metálicos pode ser feita utilizando-se peças rosqueáveis, trilhos de trem ou perfis do tipo ou " H " soldados. Esta solução é mais cara e mais demorada por causa do custo do material e do tempo gasto no caso de se efetuar a ligação com solda. No entanto, em aterros com entulho de obras às vezes não se consegue cravar a estaca de concreto devido à presença de obstáculos que podem ser encontrados no caminho; nesses casos, como a estaca metálica tem uma seção de área reduzida, encontra mais facilidade para superar esses obstáculos. Devem-se tomar alguns cuidados durante a execução dessas estacas; primeiramente, com o tipo de solo, que deve ter características que permitam a cravação, sem necessitar de uma carga maior do que aquela que a edificação pode produzir com seu peso próprio, caso contrário poderá ocorrer uma tendência de levantamento da construção. O que pode ocorrer é a presença de uma camada superficial do solo mais resistente e logo abaixo uma mais fraca. Nessas condições corremos o risco de a estaca não atravessar a camada resistente e ficar curta; nesse caso, a estaca não irá penetrar mais, porem poderá recalcar devido à camada de solo mais fraca logo abaixo. Nos edifícios que sofreram desaprumos devido a recalques diferenciais, o fenômeno do levantamento é utilizado como recurso para se nivelar a edificação ou diminuir o desaprumo. Quando a fundação existente é em estacas, deve-se consultar um engenheiro especializado em fundações para avaliar as possíveis interferências na capacidade de carga das estacas já cravadas. Dependendo do espaçamento das estacas existentes, não será possível uma cravação entre elas, devido às distâncias mínimas que devem ser respeitadas; nesses casos, haverá necessidade de se aumentar o bloco de apoio. Para as sapatas rasas, devemos tomar cuidado com a fase executiva, na qual a escavação abaixo da sapata para se poder cravar a estaca de reação poderá aumentar o desequilíbrio já existente. Nesses casos, dependendo da carga e da estrutura, precisamos criar escoramentos provisórios que reduzam a carga da sapata que será reforçada, ou pensar em soluções alternativas como veremos mais adiante O fato é que cada situação exige sempre um estudo específico com soluções próprias para cada tipo de problema, não se devendo adotar soluções empregadas com sucesso em outra obra, sem antes ter certeza de que as condições são iguais e que esta será a solução mais adequada técnica e economicamente. 5 . 6 . 2 . Reforço c o m Estaca R a i z De forma bastante resumida, podemos dizer que uma estaca raiz é executada utilizando-se camisa metálica de pequeno diâmetro, que permite a injeção, com pressão, da calda de cimento para o solo e com isso formar o corpo da estaca. Ela recebe armadura em toda sua extensão e utiliza equipamento de pequeno porte, o que a torna vantajosa em diversas situações em que a disponibilidade de espaço é um problema sério. Esta solução não é de baixo custo como a estaca M E G A nem permite a correção de desaprumos na edificação; no entanto, oferece outras vantagens que podem ser determinantes na escolha do tipo de reforço a ser executado. Em alguns casos as dificuldades de acesso e o tipo de fundação existente recomendam que se adote a estaca raiz como a solução mais adequada tanto no aspecto técnico como econômico. I: o caso quando temos de reforçar uma fundação em sapata e por razões técnicas ou operacionais não se pode efetuar escavações abaixo das mesmas. Nessas condições, o emprego de estaca raiz pode ser a solução ideal, pois permite que se trabalhe sobre o piso existente e se perfure as sapatas com brocas especiais, sendo que no final é possível se fazer a ligação da estaca com a sapata. Devemos tomar os devidos cuidados na avaliação do comportamento estrutural das sapatas, tendo em vista que a mesma não foi projetada para receber cargas pontuais, e sim cargas distribuídas ao longo da face inferior. No entanto, é possível dimensionar uma quantidade de estacas que, aliada a um posicionamento correto, permite o aproveitamento da sapata. Nos casos em que isso não for possível, é necessário que se projete um reforço estrutural da sapata, para que possa trabalhar cie forma adequada a nova configuração de solicitação de esforços. Para as fundações em estacas, o reforço poderá aproveitar o bloco existente na sua forma original mediante uma análise prévia do engenheiro de mecânica dos solos e do calculista. O primeiro deverá avaliar o espaçamento entre as estacas e a sua capacidade final de absorver carga; o segundo vai analisar o comportamento estrutural do bloco para a nova situação. Pode ser que após essas verificações haja necessidade de se efetuar um aumento do bloco de apoio para receber as novas estacas. 5 . 6 . 3 . Reforço c o m Injeção de C a l d a de C i m e n t o no Solo Este critério se baseia no princípio das chamadas estacas CCP, que através de injeção de calda de cimento sob altíssima pressão penetra no solo de tal forma a transformá-lo em solo cimento com elevada capacidade para suportar cargas. Essa solução pode ser empregada nos casos de sapatas ou até mesmo de estacas, quando uma melhora na resistência do solo abaixo do nível das fundações significa uma estabilização dos recalques diferenciais. Deve ser executada por firma especializada com experiência comprovada nesse tipo de obra e que disponha de todos os equipamentos necessários, tendo em vista que o sucesso do trabalho vai depender do processo operacional. Calda de Cimento Processo Inicial Resultado Final Fig. 5.6.3. Injeção de calda de cimento no solo 5 . 6 . 4 . Reforço c o m Brocas O reforço de fundações com a utilização de brocas escavadas manualmente ou mecanicamente pode ser utilizado em pequenas edificações ou com reduzida carga nos pilares, por se tratar de elemento com pouca capacidade de absorver carga. No entanto, pode ser de grande valia quando se trata de obras residenciais ou pequenas indústrias. Nesses casos a ordem de grandeza das cargas na fundação é pequena e, dependendo do tipo de subsolo, pode ser uma solução barata e eficiente (ver fig. 5.6.4). A sua execução se torna difícil ou até mesmo inviável quando o terreno local é constituído por aterro com entulho de obra. Nessas condições a escavação não é possível devido à presença de vários obstáculos que impendem a escavação. Da mesma forma os terrenos arenosos com nível de água elevado dificultam a escavação devido ao desmoronamento das paredes laterais da broca, bem como a drenagem do buraco, o que torna difícil o controle da concretagem e conseqüentemente o resultado do reforço. Devemos tomar cuidado para não trocar uma solução existente que vem apresentando problemas por outra ineficiente, que além de não resolver só iria prejudicar ainda mais a condição já precária da edificação. Em alguns casos a solução é ideal do ponto de vista técnico e econômico, no entanto não é viável devido ao processo executivo. Essa situação ocorre quando devemos executar algumas brocas profundas na parte interna da edificação e o seu pé-direito é muito menor que o comprimento da broca; nesses casos, a barra de ferro do trado, mesmo que emendado, dificulta muito a execução. O reforço de fundações com a utilização de brocas deve sempre que possível ser executado de forma simétrica em relação ao centro de carga. Agindo assim, iremos evitar esforços excêntricos nos elementos de fundação, o que via de regra não apresenta um comportamento adequado. Fundação Existente \ Parede ou Pilar Existente Bloco dc Coroamcnto (Reforço) n Brocas de Reforço Fig. 5.6.4. Reforço de fundação com brocas 5 . 6 . 5 . Reforço c o m Sapatas O reforço com o emprego de sapatas pode ser uma solução viável quando o solo apresentar na sua cama superior boa capacidade de receber carga e o emprego das sapatas servir para reduzir a carga nos pilares existentes. Isso é possível nos casos onde se criam apoios intermediários nos baldrames, aliviando-se a carga nos elementos originais da fundação. Em situações em que o solo era adequado para sapata isolada e houve um erro no dimensionamento das sapatas, ou um acréscimo de carga por mudança de utilização da edificação, é possível se projetar um reforço ampliando-se essas sapatas. Para tanto se deve criar em volta da sapata um suplemento em forma de anel, sendo que as dimensões deverão ser definidas pelo especialista em mecânica dos solos e a ferragem projetado por um engenheiro calculista. Esse processo exige um detalhamento de execução específico, pois deverá prever a ligação do concreto velho com o novo, de forma a garantir um funcionamento monolítico do conjunto. Convém repetir o que já foi dito no início deste capítulo, quando chamamos a atenção do leitor para uma avaliação no comportamento de cada tipo de reforço, pois com exceção da estaca de reação que é ativa, todas as demais apresentadas neste trabalho são passivas e, portanto, só vão entrar em carga se houver novos recalques. É certo que essas novas deformações podem ser pequenas, no entanto, há que tomar os devidos cuidados na consideração desse fato e avaliar suas possíveis implicações no comportamento final de todo o conjunto estrutural. 4 ^ Pilar. Alvenaria Fundação Existente / S a p a t a Corrida _ 7 Fundação Existente Sapata Corrida Nova Sapata Isolada com Espaçamento om Função da Carga e do Solo ', Ferros de Ancoragem Fig. 5.6.5. Reforço de fundação com sapata 6 Sinistros por falhas no projeto estrutural 6.1. GENERALIDADES Apesar da existência atualmente de potentes computadores e de sofisticados programas para o cálculo de qualquer tipo de estruturas, ainda encontramos algumas falhas na concepção e dimensionamento dos projetos estruturais. O computador é sem dúvida uma ferramenta indispensável nos nossos dias; é praticamente impossível viver sem ele, pois passou a ser um aliado fundamental nos escritórios de cálculo estrutural e na elaboração de todo tipo de desenhos, desde formas até o detalhamento das ferragens, melhorando assim a qualidade do cálculo e de sua apresentação. Os erros nos projetos estruturais são passíveis de acontecer, sendo muito difícil encontrar um escritório que tenha elaborado uma grande quantidade de projetos sem cometer nenhum deslize. O que ocorre é que na maioria das vezes eles são corrigidos a tempo, ou não são graves o suficiente para provocar algum tipo de sinistro. No entanto, com o uso cada vez maior do computador, alguns engenheiros que se dedicam ao cálculo estrutural, principalmente os mais novos, não tiveram tempo de adquirir o que podemos chamar de "sentimento estrutural", que seria uma noção intuitiva do comportamento estrutural, da ordem de grandeza das dimensões das peças de concreto, da noção da ferragem necessária e de seu correto posicionamento no elemento estrutural. Nesse sentido, temos verificado algumas falhas de projeto decorrentes de informações imprecisas que foram passadas para o computador, que por sua vez não tem condições de diferenciar se a informação passada de um carregamento de viga é 1,2 Tf/m ou 0,12 Tf/m. Sendo assim, se o engenheiro calculista não estiver atento e ao mesmo tempo não possuir sensibilidade para perceber o erro, é muito provável que irá para a obra uma viga mal dimensionada. Em alguns casos o armador, ou até mesmo o mestre-de-obra experiente, pode perceber que para aquele tipo de viga a ferragem usual é maior e, então, chamar a atenção para que se corrija o engano. No entanto, dependendo do tipo de obra e principalmente se ela estiver atrasada no seu cronograma físico, é muito provável que o erro não seja detectado por ninguém. Nessas condições, poderemos estar diante de um sinistro que virá a ser de pequenas ou enormes proporções, dependendo da importância do elemento estrutural. Outro erro comum é quando se usa o computador para calcular em três dimensões e não se define corretamente o conceito estrutural, ou não se consideram as cargas acidentais como a ação do vento, que para algumas estruturas são altamente relevantes. Soma-se a isso o fato de que em alguns casos os dados fornecidos pelo computador não são interpretados corretamente pelo projetista, como já tivemos oportunidade de presenciar. Nessas condições, o projeto pode comprometer a estabilidade de toda a edificação. Recomendamos que se tomem alguns cuidados no uso do computador, pois ao mesmo tempo em que facilita sobremaneira a vida de qualquer profissional, induz a um comodismo que, no caso do calculista, pode ser fatal. É importante que se desenvolva um espírito crítico dc- sempre verificar se existe uma coerência entre as cargas atuantes, as dimensões e a armadura do elemento estrutural. Quando se tratar de pilares, essa verificação deve ser ainda mais criteriosa, uma vez que esse elemento estrutural não se comporta como as vigas e lajes, que dão sinais de deficiência através do surgimento de trincas e deformações acentuadas, permitindo assim que se tomem providências a tempo, já o mesmo não ocorre com o pilar, que pode estar próximo do colapso e não dar sinais. Quem já acompanhou um ensaio de compressão do concreto em laboratório pôde perceber que o ponteiro do manômetro pára de indicar um aumento no acréscimo de carga, significando que corpo-de-prova já rompeu; no entanto, nesse momento o mesmo não apresenta nenhuma trinca visível. Ú devido a esse comportamento do concreto à compressão que devemos dar uma atenção especial aos pilares, pois são eles os responsáveis, na maioria das vezes, pelos sinistros de graves proporções, uma vez que ocorrem de maneira inesperada, sem dar avisos com antecedência, como já vimos anteriormente, pegando sempre de surpresa os usuários da edificação e causando grandes danos materiais, quase sempre com vítimas fatais. O projeto estrutural deve também evitar determinadas situações de execução que acarretem elevado grau de dificuldade, pois nessas situações é sempre maior a possibilidade de uma falha executiva. Algumas vezes o projetista não observa a concentração de ferragem em um determinado ponto da estrutura, tendo em vista que a ferragem de cada elemento estrutural está conforme o preconizado pela ABNT; no entanto, no encontro de um ou mais elementos podemos ter um congestionamento de barras, dificultando sobremaneira a concretagem, o que possibilita o surgimento de vazios de concretagem, ou as chamadas bicheiras. Quando a bicheira ocorre no interior de um pilar e fica camuflada pela boa aparência externa, estamos diante de um problema oculto. E, quando ignoramos a gravidade da situação, podemos ter conseqüências sérias para a estabilidade da edificação e, principalmente, para a segurança de seus usuários. Outro problema que costuma ocorrer é o cobrimcnto incorreto das armaduras, quando tanto o projetista como a construtora muitas vezes teimam em não seguir as recomendações da ABNT, cuja preocupação é definir uma proteção mínima da ferragem de forma que ela possa ter um comportamento adequado em função da agressividade do meio ambiente e não fique vulnerável à ação de agentes externos com poder oxidante. Quando isto ocorre, a parte oxidada da armadura sofre uma expansão de volume em até 10 vezes, rompendo o concreto de cobrimento, reduzindo a seção do elemento estrutural e da própria armadura. Nessas condições, a situação poderá evoluir para uma perda de função da peça, uma vez que o processo é evolutivo caso não se corrija a tempo. Esse tipo de situação é mais crítica quando a peça de concreto ou a face atingida estão ocultas, situação comum em elementos estruturais submersos ou em contato permanente com o solo, como no caso de vigas baldrames, blocos de apoio, muros de arrimo e outros. Nessas condições, o processo de oxidação não será detectado a tempo, evoluindo até provocar um sinistro. Os primeiros edifícios construídos no período da avalanche de projetos com estrutura em concreto aparente apresentaram muitos problemas pelo cobrimento insuficiente, ou por erro de projeto, ou por negligência da construtora durante a construção, como veremos mais adiante. O país todo está repleto dessas edificações, sendo que poucas foram tratadas de forma adequada, uma vez que são elevados os custos para se restaurar corretamente essas estruturas. As soluções paliativas não têm mostrado resultados satisfatórios, uma vez que o problema não é atacado da forma correta e o processo de corrosão das armaduras fica interrompido apenas temporariamente, gerando a necessidade de nova intervenção a médio prazo. Uma solução definitiva deve começar pela elaboração de um projeto feito por firma especializada no assunto, que fará um levantamento minucioso de todos os pontos afetados para diagnosticar o grau de evolução dos danos existentes e especificar o tratamento mais adequado do ponto de vista técnico e econômico. Somente após o cumprimento dessas etapas é que se poderá providenciar o reparo da edificação, que por sua vez também deverá ser executado por firma especializada com renomada experiência nesse tipo de obra. Devemos estar atentos para os casos específicos, que fogem algumas vezes ao escopo da ABNT. Nesse sentido, alertamos para a necessidade de se avaliarem criteriosamente os projetos de obras industriais, com a finalidade de verificar o potencial de agressividade que as mesmas vão produzir no meio ambiente, tanto nas partes externas como no solo local. Algumas indústrias têm elevado potencial de produzir vapores altamente agressivos para o concreto e o aço; nessas condições, elevemos recorrer a um cobrimento algumas vezes maior do que o recomendado pela ABNT, e para tanto precisamos tomar alguns cuidados especiais. Outras, porém, como no caso das indústrias de decapagem do aço, têm um elevado potencial para alterar de forma significativa as condições do solo local, tornando o mesmo muito agressivo, chegando em alguns casos a deteriorar o próprio concreto, como tivemos oportunidade de presenciar numa indústria aqui na cidade de São Paulo. Assim sendo, recomendamos que o engenheiro projetista de estruturas tenha sempre uma visão crítica do seu trabalho tanto no aspecto individual de cada elemento estrutural como no geral, analisando a quantidade de ferragem no encontro das vigas com pilares, ou entre as próprias vigas. A finalidade é para que pense nas dificuldades ou facilidades que está proporcionando para a execução da estrutura e no seu meio ambiente ao longo do tempo. 7 Sinistros por travamento inadequado dos pilares 7.1. GENERALIDADES Para algumas estruturas a eficiência do travamento dos pilares é fundamental, principalmente nas edificações esbeltas e sujeitas à ação do vento, ou aquelas onde a dilatação térmica apresenta valores significativos. Alguns projetistas chegaram a pensar que em algumas situações somente a laje seria suficiente para garantir, com eficiência, o travamento de todos os pilares, mas o que se observou foi uma perda de estabilidade do conjunto, resultando em alguns casos no sinistro. Devemos ter sempre em mente que uma estrutura se movimenta constantemente, devido à ação das cargas acidentais e por efeito da v a r i a ç ã o de temperatura, se não houver travamento eficiente que garanta o retorno da estrutura às suas condições normais após ter cessado essas ações. Poderemos, então, ter um efeito cumulativo de deformações residuais, que poderá evoluir para uma situação irreversível, com possibilidade de perda da estabilidade global. Um exemplo interessante de travamento insuficiente ocorreu num reservatório elevado apoiado sobre dois pilares do tipo parede de concreto, com travamento por lajes espaçadas regularmente. Foram executados vários reservatórios com esse projeto, sendo que num deles houve um colapso, sem uma causa externa aparente. Testemunhas que presenciaram o fato alegaram que no momento da queda não estava ventando nem foram sentidos quaisquer vibrações ou tremores no solo. Os estudos posteriores apontaram como causa do sinistro uma perda de estabilidade do conjunto estrutural, porque as lajes intermediárias não tinham a rigidez necessária para garantir com eficiência o travamento dos pilares. No entanto, cabe ressalvar que as verificações dos elementos estruturais de forma isolada mostraram tensões de compressão muito baixas e a seção de aço acima do teoricamente necessário. Diante dessa situação não restou outra alternativa senão projetar um reforço para iodos os reservatórios executados. Nesse momento, o desafio foi encontrar uma solução tecnicamente correta, de baixo custo e fácil execução, tendo em vista que foram executados vários reservatórios. Polo exposto anteriormente, podemos perceber a importância de se fazer uma avaliação prévia do comportamento global de uma estrutura que se está projetando, pois uma verificação isolada dos elementos que compõem a malha estrutural pode não ser o suficiente para nos garantir a sua estabilidade. Planta de um pavimento tipo, onde a laje pode não ser suficiente para travar os pilares. MC ! t : ! _T_ravamento_ Inexistente Travamento Inexistente 4 : 4 : Cx. do Elevador Cx, da Escada Corto 1-1 Vista Pilar 1 1 T Laje de Travamento Lajes do Travamento • .Pilar Parede • Fundação Caixa d'agua elevada com instabilidade do conjunto devido a travamento insulficiente Fig. 7.1.1. Travamento inadequado dos pilares 8 Sinistros por falta de junta de dilataçao e movimentação 8.1. GENERALIDADES A junta de dilataçao, como o próprio nome diz, é projetada para garantir uma liberdade de movimentação da estrutura, devido aos efeitos da variação de temperatura que provocam diferenças dimensionais nos componentes e na edificação como um todo. Eventuais acomodações diferenciais das fundações também podem ser absorvidas pelas juntas de movimentação. Nos casos de edifícios verticais, residenciais ou comerciais, essas juntas ocorrem normalmente e principalmente nos níveis do pavimento térreo e subsolos, na junção da torre com as edificações anexas e tem como função permitir uma movimentação térmica e também uma acomodação diferencial das fundações. Uma ligação rígida entre a torre e os pavimentos situados no térreo e logo abaixe poderá produzir tensões localizadas de valores imprevisíveis, dependendo do tipo de fundação e do subsolo local, uma vez que são corpos com tendências a movimentações diferentes, tanto térmicas como de recalque diferencial, podendo em alguns casos romper os elementos estruturais, caso não estejam dimensionados para absorver esses esforços. Na cidade de Santos, em São Paulo, os edifícios próximos à praia e que foram executados com fundação direta, através de sapatas apoiadas diretamente na camada de areia, apresentam grandes recalques, chegando a superar 1,0 m de profundidade em vários casos, resultando em muitos prédios que foram executados no passado com a cota do pavimento térreo a 1,0 m acima do nível da rua e hoje estão a 0,5 m abaixo do nível da rua. Para essa magnitude de deformações, a junta de dilatação entre a torre e o restante da edificação deve ser obrigatória e bem projetada para todos os elementos ligados na estrutura da torre principal ao nível do térreo e subsolos, caso contrário haverá inevitáveis rupturas da estrutura nesses pontos, a médio e longo prazo. Apenas para elucidar a curiosidade dos leitores, que não estão acostumados com esse tipo de situação, esclarecemos que boa parte do subsolo próximo à praia da cidade de Santos é constituída por uma cama de areia com espessura de aproximadamente 10,0 m, e logo abaixo se encontra uma argila marinha muito mole, com algo em torno de 40 m de profundidade até chegar à rocha. A camada de areia suporta bem as cargas que nela são aplicadas, o mesmo não ocorrendo com o solo logo abaixo, que por ser muito mole sofre grandes deformações ao longo do tempo. Nessas condições a solução tecnicamente adequada seria a cravação de perfiz metálico até atingir a rocha, tendo em vista que as estacas pré-moldadas de concreto não conseguem atravessar a camada de areia. No entanto essa solução implicaria a cravação de perfiz metálicos com aproximadamente 50,0 m dc comprimento, gerando altos custos e inviabilizando economicamente a obra. Devemos ressalvar que apesar disso algumas obras foram executadas com estacas metálicas até atingir a rocha, apesar do custo elevado dessa solução. À medida que se caminha em direção a São Vicente, a rocha vai aflorando até surgir r a superfície e, nessas condições, as edificações acabam se apoiando diretamente nela, onde a situação se inverte e as deformações são praticamente zero, podendo-se pensar na junta apenas como elemento de dilatação térmica. A liberdade de movimentação, seja por um motivo, seja por outro, é fundamental para garantir a integridade física da estrutura, do contrário surgiriam tensões elevadas que, se não fossem corretamente consideradas no projeto, poderiam causar trincas na edificação, cuja evolução levaria a um sinistro de graves proporções. Normalmente nas edificações residenciais e comerciais, de pequeno e médio porte, a dilatação térmica não tem causado sérios problemas; no entanto, para edificações com medida em planta superior a 3 0 , 0 m devemos prever uma junta de dilatação, ou considerar o efeito da dilatação térmica na estrutura. A maioria dos projetistas prefere optar pela junta de dilatação nesse tipo de obra, tendo em vista a simplificação dos cálculos e a própria economia da obra. Devemos lembrar que mesmo quando o engenheiro calculista considerar no dimensionamento da estrutura o efeito da temperatura, não quer dizer que estaremos livres das deformações, apenas que ela está apta para conviver com as variações de comprimento produzidas pela dilatação térmica. No entanto, tudo que estiver ligado a ela, como no caso das alvenarias e outros elementos rígidos, também devem ser projetados para acompanhar essas deformações, caso contrário continuaremos a ter que conviver com as inevitáveis trincas nos elementos de vedação, porém agora sem ricos para a estrutura. Diante desse fato, devemos fazer uma avaliação criteriosa da situação no seu aspecto global, com a finalidade de verificar a relação entre os custos e benefícios que teremos ao se projetar a junta de dilatação ou não. O efeito da temperatura normalmente é levado em consideração no dimensionamento estrutural das obras-de-arte, como pontes, viadutos e outras similares, uma vez que sendo obras de grande responsabilidade e elevado custo, nem sempre é possível colocar juntas a cada 30 m como seria o desejável. Mas, por outro lado, o que acaba ocorrendo nas obras-de-arte e tem provocado sérios danos nas estruturas das mesmas e nos cofres públicos é a falta de manutenção dos aparelhos de apoio, cuja função é permitir a movimentação térmica das vigas. Quando eles deixam de funcionar direito perdem a sua principal função e com isso acabam por acarretar sérios danos na estrutura, provocando em determinadas situações algum tipo de sinistro. Em algumas obras, principalmente as industriais, o projetista ou até mesmo o construtor esquece da importância da junta de dilatação e executa panos de alvenarias recheados de vigas e pilares, com até 60,0 m de extensão e sem junta de dilatação. Normalmente nessas condições vai surgir inevitavelmente uma grande quantidade de trincas na estrutura e rachaduras nas alvenarias. Os sinistros decorrentes das juntas de dilatação, que ocorrem com mais freqüência, são aqueles por falta de manutenção. É imprescindível que se mantenham os aparelhos de apoio em perfeitas condições e as frestas das juntas isentas de qualquer tipo de detritos, pois eles irão impedir a sua livre movimentação e resultar, portanto, na perda da sua função. Há casos também nas edificações prediais em que o zelador ou outros profissionais contratados para fazer a manutenção do piso decidem, a critério próprio, "cimentar" a junta de dilatação, tentando com isso corrigir quebras do piso nessa região ou impedir a infiltração de água para o andar inferior e, o que é pior, não resolvem nenhum dos problemas e ainda agravam a situação travando a junta de dilatação. 9 Sinistros por falhas em fôrmas e escoramentos 9.1. GENERALIDADES Para que uma estrutura seja executada de fôrma correta, seguindo rigorosamente o projeto estrutural, quanto à forma e função de cada peça, é necessária a colocação da ferragem certa no lugar certo e garantir a exatidão e rigidez das fôrmas e escoramentos. Uma fôrma bem executada, além de garantir prumo, nível e as dimensões corretas da peça, impede a perda da calda de cimento, que enfraquece o concreto e possibilita a formação de ninhos de pedras. Atualmente as construtoras mais conscientes têm adotado o critério de contratar escritórios especializados para elaborarem o projeto do madeiramento das fôrmas e dos escoramentos, pois perceberam que as vantagens são muitas, principalmente no sentido de evitar problemas futuros e baixar os custos com materiais e mão-de-obra, melhorando com isso a qualidade da obra. Devemos ter em mente que, além do asjxícto técnico, uma estrutura lx?m-feita e com ótima aparência sempre causa boa impressão no cliente, que, via de regra, observa esse ti|X) de serviço e costuma avaliar a construtora com base nessa primeira impressão ao acompanhar o desenvolvimento da estrutura. Além dos aspectos que têm a ver com a segurança da edificação, como veremos mais adiante, alertamos para a necessidade de se projetar e executar corretamente as fôrmas, tendo em vista que escoramentos e fôrmas, quando projetados ou executados incorretamente, sempre acabam gerando enormes prejuízos financeiros, pois quase sempre implicam serviços adicionais para corrigir deformações, comprometendo algumas vezes o aspecto estético da obra. Citaremos a seguir algumas situações que costumam ocorrer com freqüência na execução das fôrmas e os cuidados necessários que poderiam ser tomados para evitar alguns danos (|ue muitas vezes são difíceis e caros para ser resolvidos e, o que é pior, nunca ficarão perfeitos como quando se executa corretamente na primeira vez. 9.2. ABERTURA DE FÔRMAS EM VIGAS A abertura das fôrmas laterais das vigas ocorre quando não está bem travada na sua borda superior, o que pode ser resolvido através do uso de mão-francesa ou utilizando-se talas de madeira que unem as duas bordas superiores das fôrmas (ver fig. 9.2.1). Em vigas com altura elevada, o travamento superior da fôrma nem sempre é suficiente e nesses casos se torna obrigatório colocar tirantes intermediários para impedir um "embarrigamento" da peça. Em vigas de concreto aparente esses cuidados devem ser redobrados para se garantir um bom acabamento final da peça, tendo em mente que, por melhor que seja o reparo, sempre deixará marcas que ficam cada vez mais evidentes com o passar do tempo, além do que implicam custos adicionais e atrasos no cronograma da obra (ver fig. 9.2.2). Chapa do Madeira Compensada T Sarrafos Fig. 9.2.2. Seção de fôrma de viga com madeira compensada 9.3. ABERTURA DE FÔRMAS EM PILARES Na base dos pilares (levemos sempre prever uma janela de inspeção e limpeza, de forma a garantir que não haverá elementos estranhos nesse ponto, que por sua vez é onde se concentra a maior pressão de empuxo do concreto, necessitando, portanto, de um reforço adicional para impedir eventuais aberturas durante a concretagem. O tipo de reforço a ser executado vai depender das dimensões do pilar e do acabamento final que será aplicado no concreto. Se o mesmo estiver aparente, deverão ser empregadas fôrmas de chapa compensada resinadas ou plastificadas, não devendo ter nenhuma deformação. Nos casos de pilares de grande dimensão, devem-se utilizar tirantes para garantir a integridade da fôrma, ou quando a sua altura for superior a 2,50 m deve ser prevista janela intermediária para se efetuar a concretagem em etapas, exceção feita quando se prevê o uso de tremonha (ver fig. 9.3.1). No entanto, quando o mesmo for de dimensão reduzida e revestido com argamassa, pequenas deformações inferiores a 1,0 cm ainda poderão ser corrigidas sem maiores transtornos. Fig. 9.3.1. Fôrma e escoramento de pilar 9.4. DEFORMAÇÃO VERTICAL DO ESCORAMENTO Isso ocorre com mais freqüência se a base do escoramento ficar apoiada em solo compressível, ou sobre estruturas e panos de lajes deformáveis, principalmente se não foram previstos pelo construtor alguns níveis inferiores de escoramentos. Outros cimbramentos cedem quando as escoras verticais são executadas sem o contraventamento nas duas direções. Nessas condições pode oco-rer uma flambagem das escoras e conseqüentemente a deformação vertical da peça concretada. Quando se apoiam escoramentos diretamente sobre terreno existente, devemos tomar o cuidado de verificar a carga que será aplicada sobre o mesmo e analisar as suas características. Para tanto podemos tomar por base a própria sondagem do subsolo e na ausência da mesma fazer um prospecção local para identificar o tipo de material. A finalidade é avaliar se o solo tem capacidade de suportar o peso que nele será aplicado durante a concretagem, sem sofrer deformações prejudiciais durante o período em que o escoramento estiver em carga. Caso isso ocorra, poderá comprometer o comportamento estético e estrutural da peça. Esse problema assume proporções mais sérias, exigindo maiores cuidados, quando se tem por base um aterro lançado sem controle, um solo vegetal, ou uma argila orgânica; em qualquer um desses casos o risco de afundamento do escoramento é grande. As escoras de madeira ou ferro não devem apoiar-se diretamente sobre o solo ou piso; é preciso colocar tábuas duplas ou pranchas como elemento de transição, de forma a garantir uma distribuição de carga mais uniforme no elemento de apoio. Por sua vez, os pontaletes de madeira não podem ter mais de uma emenda, devendo ser travados nas duas direções a meia altura, para evitar o fenômeno da flambagem, e finalmente receber duas cunhas na sua base a fim de dar maior pressão no tabuleiro e proporcionar uma desforma mais suave. Nos casos em que o escoramento fica apoiado sobre o último nível concretado, devemos tomar o cuidado de providenciar o escoramento parcial dos níveis inferiores, de forma tal que não acorram deformações durante a concretagem. Quando surgem as deformações, seja por um motivo, seja por outro, a solução adotada na obra, via de regra, é corrigir a falha aumentando a altura do contrapiso de regularização e a argamassa de revestimento no teto. Isso implica gastar mais material e adicionar um peso extra não previsto na estrutura, que por sua vez tende a gerar mais deformação. 9.5. RETIRADA INCORRETA DO ESCORAMENTO A retirada do escoramento deve ser programada em função do cálculo estrutural, do tipo de cimento (alta resistência inicial ARI), o tipo de cura, se foram adicionados aceleradores no processo de cura, ou utilizado qualquer outro tipo de aditivo que altere o tempo de endurecimento do concreto. Somente após uma análise criteriosa desses dados é que se poderá definir um esquema de desforma lateral e a retirada do escoramento. Precisamos ter em mente que algumas peças estruturais com grande vão ou grande balanço exigem um descimbramento programado, devendo-se na maioria dos casos ser previamente definido pelo engenheiro calculista. Em algumas lajes o que tem ocorrido é o surgimento de flechas excessivas devido à retirada do escoramento antes de o concreto atingir a resistência adequada. O problema se agrava quando se tenta corrigir esse desnível com o engrossamento do contrapiso e do revestimento no teto. Tal situação só acrescenta mais carga adicional não prevista em projeto, o que tende a provocar novas deformações. 9.6. PERDA DA CALDA DE CIMENTO DO CONCRETO As fôrmas deverão ser executadas com um determinado nível de estanqueidade, para impedir que a calda de cimento escoe por entre as aberturas durante a vibração do concreto. O escoamento dessa mistura de água, cimento e areia implica o surgimento de bicheiras pela perda desses materiais, que por sua vez constituem os elementos finos do concreto, ficando dessa forma prejudicada a resistência final da peça estrutural. Isso é mais comum de ocorrer no encontro das tábuas ou chapas compensadas nas vigas e lajes, sendo que no caso dos pilares o ponto crítico é a base, pois nessa região podemos ter a somatória de fatores que podem prejudicar o concreto; um deles é a segregação do concreto devido à altura de lançamento e outro é que nesse ponto a pressão é maior e tende a abrir as fôrmas, facilitando a perda da calda de cimento, o que favorece o surgimento de vazios, comprometendo a qualidade e a aparência do concreto. Para resolver esse problema, devemos colocar tábuas com o cerne voltado para o interior da fôrma, aplicar preferencialmente mata-juntas ou massa plástica nas juntas, não sendo recomendado o uso tradicional de sacos de cimento ou jornais, tendo em vista que esse procedimento não é eficiente para impedir a fuga de materiais. 10 Sinistros por erros no lançamento do concreto 10.1. TEMPO DE LANÇAMENTO O lançamento do concreto é outra etapa muito importante na execução de uma estrutura. Alguns cuidados devem ser observados no sentido de garantir o seu melhor desempenho. O concreto deverá ser lançado logo após o amassamento, não sendo permitido um intervalo superior a uma hora; após este prazo o concreto começa a perder a trabalhabilidade. Quando houver necessidade de aumentar esse tempo, será necessário empregar um retardador de pega e endurecimento. Atualmente se usa cada vez mais concreto usinado, mesmo cm pequenas obras, o que representa uma vantagem técnica quanto ao controle de qualidade do material. No entanto, alguns profissionais não estão devidamente preparados para lançar o concreto com o equipamento adequado, o que faz com que se ultrapasse o tempo de início da pega. Nessas condições ele corre o risco de utilizar um concreto com o tempo vencido para não ter que jogá-lo fora e, dessa forma, absorver um prejuízo financeiro. Perde-se assim a vantagem inicial do controle de qualidade e passa-se a ter um produto com resistência final comprometida. 10.2. ALTURA DE QUEDA ELEVADA Outro cuidado a ser observado é a altura de queda livre, que não deverá ser superior a 2,50 m. Quando não for possível respeitar essa recomendação, devemos tomar as seguintes providências: • Abertura de janela nas formas. • Usar trombas no interior das formas. • Usar concreto mais plástico e rico em cimento. • Colocar 5 a 10 cm de argamassa sem agregado graúdo na base da peça a ser corcretada, tomando o cuidado de usar o mesmo traço do concreto que será lançado. Os riscos que se corre quando se lança concreto de alturas acima do recomendado sem os devidos cuidados é de ocorrer na base da concretagem a segregação da brita, resultando em ninhos de pedras que normalmente são chamadas de bicheiras. Isso acarreta sérios prejuízos na resistência do elemento estrutural, uma vez que o concreto nessa região fica formado com muitos vazios devido à grande presença de brita e pouca areia e cimento. 10.3. ADENSAMENTO Outro cuidado que se deve observar é com o procedimento de vibração do concreto, cuja finalidade é diminuir o número de vazios de tal forma a se obter um concreto denso e compacto. Para se ter uma idéia da importância dessa etapa da concretagem, mostramos na tabela abaixo (elaborada pelo BAUER) a relação entre a resistência teórica e a porcentagem de vazios. Tabela 1 Vazios Resistência 0% 5% 10% 20% | 100% 90% 70% 50% Q 10.3.1. Adensamento Manual O adensamento manual deve ser empregado em obras de menor responsabilidade, ou quando é impossível um adensamento mecânico; nestas circunstâncias, a espessura máxima a ser compactada deve ser de 20 cm e cessar quando a camada superficial apresentar uma camada lisa. 1 0 . 3 . 2 . Adensamento M e c â n i c o Sempre que possível deve-se dar preferência a esse processo, uma vez que é mais eficiente e apresenta melhores resultados, principalmente quando se trata de concreto aparente. No entanto, apesar da importância mostrada com relação à vibração do concreto, devemos ter em mente que um excesso de vibração pode ser pior do que a falta de vibração, pois pode provocar uma segregação dos agregados e afloramento superficial da água de hidratação do cimento. Isso costuma ocorrer quando se trata de concreto aparente e o construtor vibra além do necessário na tentativa de conseguir uma superfície bem lisa. Para se obter um bom resultado, devemos observar algumas regras básicas durante a vibração: • • • • • • • Definir o raio de ação do vibrador. Aplicar o vibrador em distâncias de uma vez e meia o raio de vibração. Introduzir e retirar a agulha do vibrador com velocidade de 5 a 8 cm/s. Não deslocar a agulha horizontalmente. A espessura da camada deverá ser de 3A do comprimento da agulha. Vibrar por 5 s a 30 s, conforme a consistência do concreto. Não vibrar muito próximo das formas. Quando esses cuidados não são observados, poderemos ficar sujeitos a um comprometimento da peça em razão de uma significativa perda de resistência no ponto onde a concretagem ficou deficiente. Uma das conseqüências de um adensamento errado é que o concreto fica poroso e permeável, expondo as armaduras e conseqüentemente facilitando a sua corrosão. Esta situação pode se tornar crítica se houver vazios internos na peça que permitam uma expansão do aço, devido ao processo de oxidação, sem dar sinais externos; nessas condições, estaremos diante de uma somatória de fatores ocultos, que poderão levar a estrutura ao colapso. Essa situação também é crítica quando se trata de elementos estruturais que ficam submersos ou em contato permanente com o solo, onde a umidade constante, somada à porosidade do concreto, favorece sobremaneira o ataque das ferragens e, dependendo das condições, o problema poderá não ser percebido a tempo de se tomarem as providências necessárias. Pelo exposto, percebemos que é muito importante um acompanhamento de todo o processo de concretagem por parte do engenheiro responsável pela obra, caso contrário a edificação correrá um sério risco de apresentar problemas futuros. 11 Sinistros devido a erros na cura do concreto 11.1. GENERALIDADES A cura do concreto nem sempre é levada a sério, principalmente nas obras de pequenoe médio porte. Esse problema se agrava quando a obra é executada por empreiteiros com pouco conhecimento técnico, mas que por atuarem muito tempo no ramo da construção acreditam que já aprenderam tudo, não aceitando novos esclarecimentos por alegarem que todas as obras por eles executadas nunca deram problemas. Na verdade o que acontece é que ignoram o tato de que muitas vezes houve necessidade de se corrigirem seus erros em edificações anteriores, uma vez que isso acaba sendo feito por outros profissionais mais qualificados. Em muitos casos esses empreiteiros preferem um dia quente e ensolarado para fazer uma concretagem, pois acreditam que assim o concreto "secará" mais depressa, permitindo que possam dar seqüência à obra com mais rapidez. O que eles não sabem é que a cura do concreto se deve a uma reação química da água com o cimento, e uma perda d'água por evaporação impede que essa reação ocorra por completo. Isso vai acarretar uma significativa perda de resistência do concreto e conseqüente prejuízo na estabilidade da estrutura, sendo a causa de alguns sinistros. Para ilustrar a importância da cura do concreto, apresentamos na tabela a seguir os resultados do eng. Souza Coutinho, que realizou ensaios de resistência à compressão e flexão com corpos-de-provas submetidos a três tipos de conservação. Tabela 2 Espécime Cubo Compressão Vigas 15x15x55 Flexão Conservação Câmara Saturada Com Membrana de Cura Ar Livre Câmara Saturada Com Membrana de Cura Ar Livre Tensão de Ruptura Kg/cm2 Perda de Resist. % 281 280 0 22 218 41 36 12 29 29 Perda d'água K%(x) % - - 1,6 2,5 36 - - - 1,7 8,2 23 - Além da perda de resistência, nos casos em que não se adota nenhum processo de cura, o concreto ficará mais poroso aumentando a sua permeabilidade. Iremos ter também o surgimento de inúmeras fissuras superficiais, normalmente com uma profundidade igual ao cobrimento das armaduras. Essa situação se agrava muito quando temos elevadas temperaturas, baixa umidade e a presença de ventos fortes durante a concretagem, condições que podem implicar uma perda d'água muito rápida, podendo chegar a 0,8 kg d'água por m 2 de superfície de concreto em uma hora. Essa evaporação acentuada e precoce dará origem a fissuras de origem plástica, devido à retração do concreto, podendo alcançar profundidades de até 10 cm. Com o surgimento das fissuras teremos um aumento da permeabilidade do concreto, o que facilitara a penetração de agentes agressivos, colaborando para um aumento na velocidade de corrosão do aço, como veremos no capítulo 13. Deve-se adotar sempre o procedimento correto na cura do concreto e a recomendação é que isso seja feito por um período mínimo de 7 a 10 dias, em que o concreto deverá permanecer úmido o tempo todo, para impedir a evaporação de parte de sua água de amassamento. Vamos abordar apenas alguns processos de cura recomendados para temperaturas ambientes variando entre 15°C e 35°C, condição na qual se situa a maioria das obras no Brasil. Lembramos apenas que temperaturas abaixo de 0°C são altamente danosas para o concreto fresco, tendo em vista que devido à solidificação da água ocorre uma expansão que rompe as ligações entre as partículas sólidas, diminuindo consideravelmente a resistência do concreto. 11.2. CURA POR IRRIGAÇÃO OU ASPERSÃO DE ÁGUA É o processo mais simples de cura, uma vez que devemos molhar periodicamente a superfície do concreto. Nesse processo corremos o risco de falhas por esquecimento do funcionário encarregado dessa operação, sendo que normalmente é designado um ajudante para executar essa tarefa. A situação se agrava quando o engenheiro da obra não se preocupa em programar essa atividade no fim de semana. 11.3. CURA COM LÂMINA DE ÁGUA Esse método consiste em se manter uma lâmina de água com aproximadamente 5 cm ce espessura durante todo o tempo de cura. Podemos dizer que esse é um bom método de cura, sendo aplicado com sucesso em lajes, pisos ou grandes superfícies planas. Apresenta uma restrição quanto à necessidade do uso imediato da área nos primeiros dias. 11.4. CURA COM PROTEÇÃO DA SUPERFÍCIE A proteção pode ser feita com lonas plásticas, tomando-se o cuidado de envolver toda a superfície e vedando na extremidade para impedir a evaporação da água de amassamento do concreto e a passagem de corrente de ar. Outro sistema adotado para a proteção da superfície é a colocação de uma camada de areia/ terra ou sacos de aniagem, que para serem eficientes devem permanecer úmidos durante todo o processo de cura. 11.5. CURA MOLHANDO AS FÔRMAS DE MADEIRA Apesar de as superfícies laterais dos pilares e vigas estarem protegidas pelas fôrmas, devemos tomar o cuidado de molhá-las com freqüência para que permaneçam úmidas. 11.6. CURA PELA APLICAÇÃO DE PINTURAS Podemos recorrer a uma impermeabilização da superfície concretada pela aplicação de tintas ou emulsões, lembrando que esse processo em geral poderá ter um caráter permanente ou ser de utilidade por um período maior que o necessário para a cura. Os principais tipos de pinturas protetoras são: • Produtos de origem asfáltica. • Produtos provenientes de alcatrões. • Resinas epóxi. • Vernizes e tintas à base de óleo ou esmalte. 11.7. CURA COM APLICAÇÃO DE CLORETO DE CÁLCIO Essa proteção se faz com uma aplicação de aproximadamente 1,0 kg de cloreto de célcio por metro quadrado de superfície; este por sua vez tem a capacidade de absorver a água do meio ambiente, mantendo assim a umidade do concreto. No entanto, lembramos que é muito importante a remoção posterior do sal, que poderia ao longo do tempo favorecer o ataque químico das armaduras. 11.8. CURA A VAPOR No método de cura a vapor, o concreto é submetido a um ambiente de vapor cTágua à temperatura de 70°C, que pode ser sob pressão ou não. Esse processo é extremamente eficiente, possibilitando um rápido endurecimento das peças, podendo atingir em poucos dias alias resis- 12 Sinistros devido a aceleradores de cura 12.1. GENERALIDADES Dependendo do cronograma íísico-financeiro da obra, às vezes é necessário que se acelere o tempo de cura e endurecimento do concreto, sendo empregado nesses casos os chamados aceleradores de endurecimento ou pega. A escolha desses produtos deve ser analisada com muito cuidado, de forma a não se utilizarem elementos que possam interferir nas especificações desejadas para o concreto da obra, ou que prejudiquem a proteção das ferragens ao longo do tempo. Esse tipo de problema ocorria com mais freqüência no passado, durante um período de aquecimento da economia em que as construções prediais precisavam ser construídas com rapidez para suprir as necessidades do mercado. A situação teve como agravante o fato de ser uma época em que o uso do concreto aparente estava no auge. Alguns produtos que atendem a essa finalidade são à base de cloretos, sendo o mais usado o cloreto de sódio, que por sua vez, em quantidades acima do recomendado, apresentam um sério efeito colateral, que é a despassivação da armadura, colaborando para a corrosão da mesma. O que ocorre nesses casos é que, dependendo da quantidade de cloreto, ele pode destruir a película passivadora que o meio alcalino natural do concreto forma na amadura, tonando o problema crítico, pois se trata de um fator que age de dentro para fora, ao mesmo tempo em que facilita os ataques de fora para dentro. Esse assunto será abordado com mais detalhes no item 13, corrosão do aço. tências. Por esse motivo e muito empregado na industrialização de elementos pré-moldados de concreto, uma vez que o fator tempo e qualidade final do produto são primordiais. 11.9. MEMBRANAS DE CURA As membranas de cura têm a mesma função das pinturas, ou seja, impermeabilizar a superfície do concreto para que não haja perda de água por evaporação; no entanto, a diferença é que nesse processo se aplicam emulsões aquosas ou soluções de produtos resinosos ou pa^afínicos não-incolor, para permitir checar eventuais falhas de aplicação. O resultado é uma fina película de resina ou parafina, com uma vida útil de 3 a 4 semanas, sendo que após este período elas se desintegram e são fáceis de ser removidas por escovagem. 11.10. CURA DE PEÇAS COM GRANDES VOLUMES Na concretagem de peças que irão consumir grandes volumes de concreto numa única etapa, poderá haver a necessidade de se prever um resfriamento interno do concreto, tendo em vista que nesses casos há uma grande liberação de calor durante o processo inicial de cura., podendo ocorrer uma retração exagerada devido a uma rápida perda de água provocada pelo calor. Esse tipo de obra deve receber um acompanhamento de profissionais especializados, pois vai exigir alguns cuidados especiais, tais como o emprego de gelo ou água gelada na elaboração do concreto e, dependendo do caso, a utilização de serpentinas de resfriamento que serão embutidas no interior das formas e por onde passarão grandes quantidades de água gelada, com a finalidade de resíriar o concreto, impedindo um aquecimento excessivo. 11.11. VIBRAÇÕES EXTERNAS DURANTE A CURA Outro cuidado que se deve tomar na fase inicial da cura do concreto é evitar choques e vibrações com potencial de produzir fissuras na massa de concreto ou prejudicar a aderência da armadura no mesmo. 1 3 Sinistros devido à corrosão do aço 13.1. GENERALIDADES A corrosão das armaduras tem sido uma das principais causas de sinistros na construção civil, acarretando enormes prejuízos financeiros e infelizmente várias vítimas. Para evitar esse tipo de problema, devemos dar atenção especial às etapas que compõem uma obra, começando pela elaboração correta do projeto e terminando por uma construção primorosa. O fenômeno de corrosão da armadura no concreto é de natureza eletroquímica, que pode ser acelerado pela presença de agentes agressivos externos, internos, incorporados ao concreto ou gerados pelo meio ambiente. Para haver corrosão, devem concorrer alguns fatores tais como presença de oxigênio, umidade e o estabelecimento de uma célula de corrosão eletroquímica, conforme mostra a fig. 13.1.1. Elementos Agressivos CL Face do Concreto • v a f e / í i y Zona Anódlca (corroída) . ,Eletrólito Condutor •e- • -—CL-S04 t" ,» t i-02 » S<34 02 • T • . ( T» Zona Anódlca (não corroída) — Concreto Barra de Aço Despassivada i Concreto LI Fig. 13.1.1. Célula de corrosão eletroquímica do concreto Os cuidados de projeto devem começar pelo estudo do cobrimento correto que cada elemento estrutural tem de receber. Primeiramente, precisa-se analisar o tipo de obra, se é industrial, comercial ou residencial; segundo, se é em concreto aparente e que tipo será utilizado; então, finalmente, e talvez seja o mais importante de todos, fazer uma avaliação criteriosa da região onde será implantada a estrutura, objetivando definir o potencial de agressividade da a:mosfera e do solo local. Com relação ao meio ambiente, devemos observar as características climáticas do local onde será implantada a obra. É de esperar que em ambientes secos e com pouca poluição o ataque às ferragens seja menor do que nos locais úmidos e contaminados por gases, ácidos e fuligem; nesses casos, é importante verificar o índice de poluição local, que poderá ser devido à emissão de gases automotivos, ou gerado pelas indústrias existentes nas proximidades. O índice de umidade e a variação de temperatura são outros fatores que devem ser observados, uma vez que somados a qualquer outro elemento agressivo aumentam o potencial de corrosão do aço. A variação de temperatura pode atuar como catalisador, acelerando a corrosão pelo processo químico, porém o efeito preponderante ocorre associado com a umidade, provocando muitas vezes a condensação de água na face do concreto. Devemos tomar cuidado também com as obras executadas em regiões com atmosfera marinha, em que a proximidade do mar proporciona um meio ambiente mais agressivo. Por outro lado, lembramos que o concreto é um material poroso, que absorve e retém os elementos agressivos que nele são depositados, aumentando assim com o tempo a concentração de substâncias agressivas na sua superfície, elevando o potencial de ataque nas armaduras. 13.2. EDIFICAÇÕES EM ÁREAS INDUSTRIAIS Nesses locais devemos levar em consideração se as indústrias existentes produzem um meio ambiente agressivo para o concreto e para as armaduras. I lá situações em que o projeto se refere a uma indústria na qual ela própria tem elevado potencial de gerar um ambiente agressivo, tanto para a atmosfera como para o terreno, podendo em alguns casos contaminar até o lençol freático. t o que ocorre com freqüência nas indústrias que utilizam ácidos na sua produção. Um caso típico é a indústria de decapagem de aço, que, devido a vazamentos em seus tanques ou reservatórios de produtos químicos, contaminam o solo com substancias ácidas, podendo em alguns casos deteriorar o próprio concreto, como já tivemos oportunidade de constatar numa indústria em São Paulo. Outro tipo de indústria que merece atenção especial é a de galvanoplastia, em que os banhos ácidos e alcalinos respingam no concreto e, somados aos gases emanados do processo industrial, formam um ambiente agressivo que impregna o concreto de substâncias ácidas, podendo levar a uma deterioração do mesmo e conseqüentemente de sua armadura. Nessas condições, além dos cuidados adicionais com o cobrimento, devemos também nos preocupar com a escolha de um concreto que possa resistir ao ataque dos elementos agressivos que poderão estar presentes no local, pois, do contrário, não irá adiantar um cobrimento adequado se o concreto, ao ser afetado numa primeira etapa, não conseguir proteger a armadura, que por sua vez, quando atingida, será corroída rapidamente. No caso de se comprovar uma contaminação atmosférica pela presença de indústrias nas proximidades, devemos tomar os devidos cuidados com qualquer tipo de edificação que for construída na região, seja ela residencial, comercial ou industrial. Para tanto será necessário verificar o potencial de lançamento de gases e fuligens, sendo que os mais freqüentes e agressivos são o H 2 S, O S 0 2 e o Nox. Devemos ter em mente a necessidade de se verificar o índice de umidade relativa médio daquela região, tendo em vista que a umidade acima de 70% já é considerada danosa para a ferragem. E aliada a gases ácidos lançados na atmosfera, contribui para a redução da alcalinidade do concreto, aumentando a velocidade de carbonatação e permitindo com isso que a camada passivadora do aço seja destruída. Para se ter uma idéia do potencial agressivo da atmosfera industrial, devemos pensar que ela pode acelerar em até 80 vezes o processo de corrosão de uma estrutura, se comparada com a mesma edificação implantada numa zona rural, desde que esta última não esteja contaminada por agentes agressivos, como veremos logo adiante. 13.3. EDIFICAÇÕES EM ATMOSFERA MARINHA As obras executadas perto da costa ou sobre o mar são atingidas por gotículas ou cristais de água salgada, provenientes da presença de cloreto de sódio e de magnésio na atmosfera marinha. Esses elementos são extremamente agressivos e contribuem para acelerar o processo de corrosão das armaduras embutidas no concreto. Para se ter uma idéia do potencial corrosivo das regiões marinhas, devemos ter em monte que a velocidade de corrosão nesses casos chega a ser 40 vezes superior a uma região considerada pura ou do tipo rural, onde uma eventual corrosão só poderá ser percebida após 8 anos da conclusão da obra. No entanto, se a mesma edificação estiver numa atmosfera marinha, os mesmos sinais deverão aparecer em apenas 2 ou 3 meses. Outro fenômeno que compromete o concreto nas regiões marinhas é o aumento de temperatura associado a uma diminuição de umidade relativa do ar, sendo que nessas condições as águas salinas em contato com a superfície do concreto penetram nos seus poros depositando parte dos sais e causando a eflorescência. Posteriormente, com o aumento da umidade esses sais são novamente dissolvidos e reingressam para o interior do concreto. Com a repetição desse ciclo, teremos uma crosta de elevada concentração salina, que dependendo da porosidade do concreto poderá ser afetada em até 3 cm de profundidade. Nessas condições, qualquer armadura que estiver próxima da superfície será atingida pelo processo de corrosão; no entanto, devemos lembrar que nesses casos não basta apenas aumentar a espessura do cobrimento, mas principalmente produzir e executar um concreto resistente a esse tipo de agressão. Nas obras edificadas nessas regiões, devemos tomar muito cuidado com o tempo de execução da estrutura, observando-se cautelas na estocagem do aço, que deverá ficar protegido enquanto aguarda para ser utilizado, dando-se preferência a estoques pequenos para um giro mais rápido e menos permanência na obra. Outra precaução que se deve ler é quanto ao tempo de exposição dos ferros de espera, principalmente se acontecerem eventuais paralisações no andamento da obra, pois pode ocorrer já nessa fase um início de corrosão que irá prejudicar o desempenho futuro da estrutura. Para evitar isso, podemos pintar a ferragem de espera com calda de cimento, devendo renovála a cada 15 dias e remover um pouco antes da nova concretagem, através cie algumas pancadas na armadura e jatos d'água. 13.4. EDIFICAÇÕES COM VÁRIOS FATORES AGRESSIVOS Há locais em que pode haver uma somatória dos agentes agressivos citados anteriormente. Nessas condições, teremos um significativo aumento no potencial de agressividade dessa região. Isso pode ocorrer em pólos industriais próximos ao litoral, ou em regiões predominantemente úmidas. A cidade de Santo André, no estado de São Paulo, é um exemplo típico, onde a umidade vinda da serra do mar, somada à poluição industrial, gera uma atmosfera ácida com elevado poder de ataque às edificações em concreto aparente, o que já causou muitos danos em vários prédios. 13.5. EDIFICAÇÕES EM ATMOSFERA RURAL Para se considerar uma região rural, devemos estar a uma grande distância de qualquer fonte capaz de gerar uma atmosfera agressiva, tais como pólos industriais, grandes centros urbanos e orla marinha. Nessas condições poderemos caracterizar o local como de baixo teor de poluição, com uma fraca agressão contra o concreto e sua ferragem, sendo, portanto, muito lento o processo de ataque à película que protege o aço, formada em função da alta alcalinidade do concreto. Em ambientes desse tipo, não haverá necessidade de se prever os mesmos cobrimentos que para regiões mais agressivas, tendo em vista não existir cloreto de sódio nem gases ácidos em quantidade suficiente para agredir o elemento estrutural, o que implica águas de chuva com pH da ordem de 6,5. 13.6. ESTRUTURAS EM ATMOSFERA VICIADA Esse tipo de situação ocorre em ambientes ou locais fechados, onde é muito baixa a taxa de renovação do ar. Nesses ambientes não raro encontramos uma concentração de gases agressivos que, dependendo da situação, podem ser gerados pelo próprio ambiente, como acontece nos coletores de esgotos. O processo que ocorre nesses casos é devido ao elevado teor de sulfetos que se formam no interior desses ambientes, sendo que alguns estudos apontam duas causas prováveis: produtos resultantes de ação bacteriológica e descarga direta de esgotos industriais nos coletores (ver fig. 13.6.1). Nas galerias hidráulicas em tubulações de concreto armado, que não estão trabalhando a seção plena, as regiões mais sujeitas ao ataque da corrosão são aquelas situadas na interface do ar com o concreto e as superiores, devido às diferenças de aeração e concentração de sais. As partes submersas, que ficam em contato permanente com os fluidos que passam pela tubulação, acabam recebendo uma proteção dos mesmos, na medida em que dificultam o acesso de oxigênio, tendo um melhor comportamento final. Umidade na Suf Corrosão Resultante Limos Depósitos de U m o s Fig. 13.6.1. Coletor de esgoto (ludwig almeida 1979) 13.7. COBRIMENTO DAS ARMADURAS Uma vez verificados os aspectos mencionados nos itens anteriores e constatada a necessidade de se proteger adequadamente as ferragens, devemos então tomar os devidos cuidados com o cobrimento, tendo em vista que o mesmo tem a finalidade de proteger fisicamente e propiciar um meio alcalino elevado, de tal forma a gerar a passivação do aço. Diferentes tipos de concreto implicam características e propriedades intrínsecas também diferentes, o que por sua vez corresponde a espessuras de cobrimentos diversos para um mesmo nível de proteção. Na falta de um estudo mais detalhado, devemos observar as recomendações da NBR-6118 para as situações por ela preconizadas: Qualquer barra da armadura, até mesmo de distribuição, de montagem e de estribos, deve ter cobrimento de concreto pelo menos igual ao seu diâmetro, mas não menor que o especificado abaixo: a) para concreto revestido com argamassa de espessura mínima de 1,0 cm: • • • • • em em em em em laje no interior de edifícios paredes no interior de edifícios laje e paredes ao ar livre vigas, pilares e arcos no interior de edifícios vigas pilares e arcos ao ar livre 0,5 cm 1,0 cm 1,5 cm 1,5 cm 2,0 cm b) para concreto aparente: • no interior de edifício • ao ar livre 2,0 cm 2,5 cm c) para concreto em contato com o solo: 3,0 cm • se o solo não for rochoso, sob a estrutura deverá ser interposta uma camada de concreto simples, não considerada no cálculo estrutural, com o consumo mínimo de 250 kg de cimento por metro cúbico e espessura de pelo menos 5,0 cm. d) para concreto em meio fortemente agressivo: 4,0 cm Para cobrimento maior que 6,0 cm, deve-se colocar uma armadura de pele complementar, em rede, cujo cobrimento não deve ser inferior aos limites especificados neste item. Medidas especiais - além do cobrimento mínimo, deverão ser tomadas medidas especiais para aumento de proteção da armadura se o concreto for sujeito à abrasão, a altas temperaturas, a correntes elétricas ou a agentes fortemente agressivos, tais como ambiente marinho e agentes químicos. Nos casos especiais em que poderemos ter uma situação mais agressiva, conforme especificado anteriormente, devemos observar o que segue: • Dimensionar a estrutura de forma a ter um mínimo de fissuras. • Estudar o agente agressivo para definir o tipo de concreto ideal. • Definir corretamente o cobrimento para cada microrregião. • Para cobrimento maior que 3 cm, prever ferragem de pele. Finalmente devemos tomar os devidos cuidados na execução da obra, através da colocação de pastilhas na ferragem e utilização correta de fixadores e espaçadores de forma, garantindo assim o cobrimento ideal ao longo de toda a peça. No caso do pastilhamento, as pastilhas devem ser uniformes e distribuídas ao longo de todo o elemento estrutural, e fixadas adequadamente para não caírem durante a concretagem, uma vez que a sua finalidade principal é garantir um cobrimento uniforme ao longo de toda a peça, tendo em vista que variações na espessura de cobrimento |Mxlem gerar o fenômeno do surgimento da pilha de corrosão eletrolítica por concentração e aeração diferencial, como veremos mais adiante. Existem diferentes tipos de pastilhas, sendo as mais indicadas as de argamassa, devido à melhor aderência no concreto, além de serem as mais baratas e de fácil execução na obra. Devese tomar o cuidado de garantir que elas fiquem com uma qualidade comparável com a do concreto que será usado na obra, no que diz respeito à resistência, à permeabilidade, à dilatação térmica e à higroscopicidade; do contrário, poderá significar pontos vulneráveis que irão prejudicar o componente estrutural. Uma maneira de garantir um padrão semelhante ao do concreto é usar um traço igual ao dele, simplesmente se retirando os agregados graúdos e reduzindo a água de amassamento. Em qualquer situação, não devemos ter uma relação de água/cimento superior a 0,5 nem um traço mais pobre que 1:3, sendo essa relação em massa de materiais secos. Por outro lado, a sua execução precisa ter uma vibração eficiente para garantir um bom adensamento e, por fim, receber uma cura prolongada à sombra e com umidade controlada. Podemos contar ainda com as pastilhas plásticas, que são encontradas no mercado para várias opções de cobrimento e todo tipo de bitola de aço. Apesar de serem muito práticas, não são econômicas e apresentam grande desvantagem devido à péssima aderência no concreto. O local mais apropriado para a colocação das pastilhas é no cruzamento das ferragens, devendo ser bem amarradas para não sofrerem eventuais deslocamentos durante a concretagem. As pastilhas podem ser colocadas conforme indicado na figura 13.7.1. Pastilha Fôrma Det. da Pastilha 4 pontas da Arama T ^ Armadura Argamassa 1:2 Comprimento dc Projeto -f Fig. 13.7.1. Colocação de pastilha de argamassa Com relação aos espaçadores e fixadores de fôrma, os de núcleo perdido têm sido os mais empregados, principalmente onde há risco de percolação d'água através das paredes do concreto. Os dois tipos mais comuns são os totalmente de argamassa e os com núcleo de aço e extremidade de argamassa. A finalidade desses elementos é fixar a fôrma, impedindo uma possível abertura ou fechamento da mesma (ver figuras! 3.7.2). Espaçador em Barra de Argamassa Espaçador de Aço com Ponta de Argamassa Fig. 13.7.2. Espaçadores de fôrma Após se tomarem todos os cuidados anteriormente recomendados, devemos então executar uma concretagem observando-se o preconizado nos capítulos 9, 10, 11 e 12, principalmente com relação ao lançamento e vibração do concreto, bem como quanto à estanqueidade das fôrmas. O objetivo é ter como produto final um concreto homogêneo, compacto e com o mínimo de vazios internos, ou seja, com pouca permeabilidade e porosidade. É importante lembrar que a qualidade do produto final depende de se executar corretamente todas as fases, caso contrário, uma etapa mal executada poderá pôr a perder todas as outras, mesmo que tenham sido bem executadas. Nas obras onde são observados todos os cuidados recomendados, ainda assim corremos alguns riscos de falhas na qualidade do elemento estrutural. 13.8. PROCESSO DE CORROSÃO DAS ARMADURAS Vamos analisar de maneira simplificada o processo de corrosão do aço, apenas com a finalidade de ilustrar para o leitor o fenômeno, tendo em vista que um estudo mais detalhado implicaria um aprofundamento de reações complexas, que foge ao escopo deste trabalho. O mecanismo de corrosão pode ser dividido em duas etapas. A primeira, devido a reações químicas, em que ocorre uma oxidação do aço pelo ataque de gases, formando películas de oxido; isso se dá logo após a sua laminação, podendo servir de proteção temporária, dependendo das condições a que ele ficar exposto. A segunda e mais importante para as estruturas de concreto armado é o ataque eletroquímico, causando a chamada corrosão do aço. O mecanismo de corrosão eletroquímico ocorre basicamente devido à presença de água no concreto, que aliada a outros elementos, como veremos mais adiante, é a grande responsável pelo ataque das armaduras. Por sua vez, a umidade relativa do ar é responsável pela quantidade de água no interior do concreto, sendo que para uma temperatura ambiente de 25° podemos ter os seguintes valores de umidade para um concreto comum: U.R. do ar 45% 70% 95% umidade do concreto 3% 4% 8% litros d'água por m3 H 70 L/m1 90 L/m* | 190L/m i || A umidade do ar é sem dúvida um dos fatores atmosféricos que implica diretamente na velocidade de corrosão do aço. No entanto, a simples presença de água pura num ar também puro tem baixo potencial de corrosão, ou seja, o processo ocorre lentamente. Entretanto, quando se combina com outros elementos poluentes ou agressivos, passará a ter uma função preponderante no ataque da ferragem. A umidade relativa do ar (U.R.) pode ser definida como: Ar Ar Ar Ar seco normal úmido saturado U.R. até 30% U.R. entre 50% e 60% U.R. entre 8 0 % e 9 0 % U.R. de 100% A corrosão do aço acontece através de um fenômeno semelhante ao comportamento de uma pilha, e para que isso ocorra devemos ter um eletrólito, uma diferença de potencial e oxigênio. A função de eletrólito fica por conta da presença da água no concreto e pela formação de certos produtos durante a hidratação do cimento Ca(OH) 2 . A diferença de potencial pode ocorrer pela diversidade de umidade, pela aeração, por concentrações salinas ou por tensões no aço ou no concreto. As diferenças de aeração normalmente são devidas à maior ou menor compacidade do concreto, que por sua vez dej)ende da pureza de seus componentes e de uma primorosa execução para se obter uma boa qualidade final do mesmo. Esse fator é importante, tendo em vista que se acredita ser a aeração diferencial a maior e mais freqüente causa geradora de diferenças de potencial. O oxigênio é oferecido pela atmosfera. Podemos ter ainda a presença de agentes agressivos que vão acelerar o processo de corrosão. Eles podem estar contidos ou serem absorvidos posteriormente pelo concreto. Destacamos entre eles os sulfetos, os cloretos, o dióxido de carbono, os nitritos, o gás sulfídrico, o oxido de enxofre, a fuligem e outros. Eles quebram ou impendem a formação da película de passivação do aço, acelerando a corrosão e podendo atuar como catalisadores. Devemos ter em mente que o concreto é um elemento poroso e que qualquer substância ácida (gases, líquidos e sólidos) pode peneirar nos seus vazios e contribuir para um aumento do risco cie corrosão. A situação se agrava muito quando essas substâncias atingem diretamente as armaduras já em início de corrosão, acelerando o processo. O cobrimento adequado das armaduras é muito importante, pois representa uma barreira com função de proteção física do aço. Nesse sentido, é importante que o concreto tenha uma alta compacidade, seja homogêneo e não apresente nichos no seu interior, de forma a ser o mais impermeável |X)ssível, para garantir uma proteção contra os ataques externos de agentes agressivos. Como já vimos anteriormente, esses agentes agressivos podem estar na atmosfera, em águas residuais, águas industriais, águas do mar e dejetos orgânicos. Outro cuidado muito importante é evitar a presença de elementos agressivos durante o preparo do concreto, o que pode ocorrer devido ao desconhecimento ou despreparo do profissional. Nesse caso, corremos o risco de o concreto não cumprir com sua função estrutural e deixar de ser uma proteção física para a armadura contra os ataques do meio ambiente e, o que é pior, o problema surgirá de dentro para fora, sendo muito mais difícil de ser sanado. O s materiais que vão compor o concreto deverão ser analisados previamente, tendo em vista que os agregados podem conter impurezas orgânicas ou ferruginosas, sendo que os extraídos de regiões próximas do mar e de águas contaminadas ou salobras também podem conter cloretos, que, como vimos anteriormente, são altamente prejudiciais para a estrutura. Outra forma de se incorporar cloretos no concreto é através do tratamento ou limpeza superficial, em que normalmente se usa ácido muriático, que nada mais é do que o ácido clorídrico comercial. Além da proteção física, o cobrimento também atua como protetor químico, já que, pelo fato de ser um ambiente altamente alcalino, forma uma película protetora de caráter passivo. Essa alcalinidade do concreto deriva das reações de hidratação dos silicatos de cálcio. Desse modo, o cobrimento do concreto acaba protegendo essa capa de película protetora da armadura, mantendo a sua estabilidade e evitando que a mesma seja atingida por impactos mecânicos. Quando não são observadas as recomendações anteriores, estaremos então sujeitos aos oossíveis danos na estrutura, em que o primeiro sintoma é o surgimento das trincas e de manchas marromavermelhadas, devidas ao processo inicial de corrosão do aço, que sempre ocorre de forma progressiva através da formação de oxi-hidróxidos de ferro, que aumentam de volume em até 8 vezes, causando elevadas pressões no interior do concreto, atingindo valores superiores a 15 MPa (150 kgf/cm-'). Inicialmente, essas tensões provocam uma fissuração do concreto, podendo causar o lascamento do mesmo, o que favorece a penetração de agentes agressivos e com isso acelera ainda mais o processo de corrosão. O primeiro indício se percebe pelo ataque dos estribos de vigas e pilares, pois são eles que acabam ficando mais próximos da face externa da peça de concreto, principalmente quando não se colocam pastilhas afastadoras na armadura. Nessas condições o cobrimento acaba ficando deficiente em alguns pontos. No entanto, devemos ressalvar que o risco será sempre maior nos locais de maior umidade e mais quentes, tendo em vista que eles estão sujeitos a uma condensação maior, criando um ambiente mais agressivo, atacando principalmente as lajes. O risco de corrosão aumenta nos elementos de concreto que estão sujeitos a deformações, situação que favorece o surgimento de trincas, acentuando os perigos de contaminação das armaduras. O mesmo não acontece com as peças que estão submetidas apenas a esforços de compressão, sendo que nesses casos não vão surgir fissuras decorrentes de tração no concreto. Devemos evitar também as estruturas que apresentem locais angulosos, ou cantos e arestas pronunciados, dando sempre preferência para um arredondamento dos cantos e arestas, de forma a se evitarem pontos favoráveis ao ataque do aço. t 1 c • f — 1 iML 1 - Penetração de Agentes Agressivos 2 - Fissuração Provocada Pela Expansão dos Elementos de Corrosão 3 - Lascamento do Concreto e Aceleração no Processo de 4 - Lascamento Acentuado e Redução da Seção da Armadura CORRO«Í5O Fig. 13.8.1. Processo de corrosão da armadura 13.9. CORROSÃO EM PONTOS LOCALIZADOS Vamos abordar neste tópico a influência no processo de corrosão que diferentes pontos de uma mesma estrutura podem ter. Fica fácil de perceber onde se encontram os pontos mais vulneráveis quando procuramos os locais de maior umidade, sendo que nesses locais devemos tomar cuidado com o tipo de concreto a ser empregado e o cobrimento ideal para proteger a armadura. Quando estudamos os pilares com problema de corrosão, podemos perceber que via de regra o processo se inicia na base dos mesmos, sendo que aos poucos vai se alastrando para as partes superiores. Isso ocorre principalmente pelo fato de se ter sempre a possibilidade de uma concentração maior de umidade na base, devido à presença de águas pluviais ou de lavagem do piso. Por sua vez, é possível que em alguns locais a umidade relativa do ar junto ao piso seja superior à do teto em até 2 0 % . Devemos tomar cuidado com locais que têm maior potencial de concentrar umidade, devido a características específicas. C o que ocorre com banheiros, cozinhas, áreas de serviço, lajes de cobertura diretamente expostas ao sol. Nesses locais existe uma possibilidade maior de haver condensação de vapor d'água e conseqüente aumento na velocidade de ataque do concreto e do aço, principalmente quando se trata de concreto aparente. Devemos levar em consideração, também, que onde há concentração de umidade existe grande chance de se ter a presença de bolor e fungos, que devido ao seu metabolismo acabam gerando produtos ácidos de natureza orgânica, contribuindo para baixar o p H do cobrimento do concreto. Pilares em Contato com o Solo Setor 1 { ALTAMENTE AREJADO E MAIS SECO ÚMIDO C O M MENOR ACESSO DE OXIGÊNIO Setor 2 Solo ç . { , , ENTERRADO SEM * 1 ACESSO DE OXIGÊNIO Taxa de Corrosão Setor 1 AÉREO Setor 2 - í SUJEITO A RESPINGOS Setor 3 VARIAÇÃO DA MARÉ Setor 4 ^ SUBMERSO Setor 5 ENTERRADO Taxa de Corrosão Fig. 13.9.1. Variação das taxas de corrosão para um mesmo elemento estrutural 14 Fissuras no concreto armado 14.1. GENERALIDADES As trincas em elementos estruturais de concreto armado sempre inspiram maiores cuidados na análise das causas e nas soluções possíveis. Algumas fissuras podem ser desprezadas ou simplesmente colmatadas após um correto diagnóstico dos motivos que a geraram, como veremos mais adiante; outras, por sua vez, deverão receber um tratamento especial para resolver o problema corretamente. Vamos dividir as fontes geradoras de trincas nos seguintes grupos: • Devido à retração hidráulica. • Devido à variação do teor de umidade. • Devido à variação de temperatura. • Devido à flexão. • Devido ao cisalhamento. • Devido à torção. • Devido à compressão. • Devido à punção em laje. • Devido à corrosão das armaduras. 14.2. FISSURAS NO CONCRETO DEVIDO À RETRAÇÃO HIDRÁULICA As fissuras de retração hidráulica no concreto são provenientes da cura malfeita, em que a perda de água de amassamento durante o processo gera tensões internas na peça, provocando uma retração que resulta em esforços de tração no concreto, o qual, por sua vez, não resiste e surgem então as fissuras em forma de mapeamento geográfico sem direção definida (ver fig. 14.2.1). Viga Fig. 14.2.1. Trincas no concreto por retração hidráulica Lajes Para se evitar o surgimento dessas trincas, devemos seguir as recomendações preconizadas no item cura do concreto; no entanto, se o problema já estiver instalado, é necessário proceder ao selamento das mesmas para proteger as ferragens contra os ataques do meio ambiente, que poderão se infiltrar por essas fissuras. 14.3. FISSURAS NO CONCRETO DEVIDO À VARIAÇÃO DO TEOR DE UMIDADE Essa situação é um pouco diferente da retração hidráulica que ocorre durante a cura. Nesse caso, a mudança de umidade a que fica submetida a peça de concreto gera uma variação dimensional por absorção ou perda higroscópica; essa alteração de volume pode causar fissuras se houver vínculos que impeçam o elemento de se movimentar. Nesses casos as fissuras poderão aparecer ao longo da peça ou junto aos vínculos. Apresentamos abaixo uma tabela com alguns valores de referência da umidade de equilíbrio de alguns materiais em função da umidade relativa do ar. Tabela 3 - Umidade higroscópica de equilíbrio de alguns materiais Material Umidade higroscópica de equilíbrio (%) em função da umidade relativa do ar U.R. Concreto normal Concreto celular Cerâmica Madeira Cortiça U.R. = 40% 3 2 0 8 4 U.R. = 65% 4 3 0 12 12 U.R. = 95% 8 12 1 22 20 As movimentações devidas à variação no teor de umidade podem ser reversíveis ou irreversíveis; estas últimas ocorrem geralmente logo após a fabricação do material e originam-se da perda ou ganho de água, até atingirem a umidade de equilíbrio. As movimentações reversíveis ocorrem ao longo do tempo, porém delimitadas a certo intervalo, mesmo no caso de secar ou saturar completamente o material (ver fig. 14.3.1). A Movimentação (%) .A Movimentos Reversíveis Movimentos Irreversíveis - > Tempo Fig. 14.3.1. Movimentações reversíveis e irreversíveis de um material devidas à variação do seu teor de umidade No caso do concreto, a relação água/cimento tem uma importância fundamental, uma vez que interfere diretamente na retração do mesmo, conforme podemos perceber na fig. 14.3.2 1,6 1,4 r 1,2 5 0,8 1 2 3 4 5. i,o => a/c => a/c => a/c => a/c 0,70 0,60 0,50 0,40 0,2 0,0 2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0 4 5 0 5 0 0 550 6 0 0 6 5 0 7 0 0 CONSUMO DE CIMENTO (kg/m3) Fig. 14.3.2. Retração do concreto em função da relação água/cimento (a/c) A fissuração provocada pela retração hidráulica do concreto se torna mais evidente nos painéis moldados no local da obra, em que normalmente se utilizam formas de chapas metálicas para se produzir as chamadas paredes monolíticas de concreto, uma vez que se emprega concreto "autoadensável" com relação água/cimento elevada e baixa taxa de armadura. Nessas condições, as trincas surgem normalmente nos pontos mais vulneráveis, em que estão localizadas portas e janelas (ver fig. 14.3.3). 4 Parede Monolítica de Concreto Fig. 14.3.3. Fissura em parede monolítica de concreto Para se evitarem trincas geradas pela variação de umidade, devemos ter concretos bem dosados com relação água/cimento próximos do ideal, executados de maneira a resultar em peças bem adensadas com baixa porosidade. Para as fissuras já existentes, temos de proceder à colmatação das mesmas com selantes plásticos que possam acompanhar as movimentações dimensionais e proteger contra os ataques do meio ambiente. 14.4. FISSURAS NO CONCRETO DEVIDO À VARIAÇÃO DE TEMPERATURA A variação de temperatura provoca uma variação dimensional no elemento de concreto, de modo semelhante à variação de umidade, sendo que a somatória desses dois fenômenos pode resultar em deformações que, se a peça estiver impedida de se movimentar, vão gerar tensões elevadas e conseqüentemente trincas. No entanto, o efeito da variação de temperatura é totalmente independente da variação provocada pela perda ou absorção higroscópica do concreto; ela depende apenas da variação da temperatura e do seu coeficiente de dilatação térmico, que no caso do concreto é da ordem de 1,0 x 10 5m/m ° C . As peças esbeltas e longas, como costuma acontecer em vigas contínuas de vários Iramos, ou em grandes panos de lajes, estão mais sujeitas às tensões provocadas pela variação de temperatura, principalmente quando existem vínculos que impendem uma livre movimentação da peça de concreto. Os cálculos estruturais podem e devem levar em consideração os efeitos da variação de temperatura sempre que uma determinada situação exigir, ou for recomendo pela ABNT. No entanto, para obras prediais, isso não resolve o problema das trincas nas alvenarias, uma vez que a rigidez das paredes não vai acompanhar a movimentação da estrutura sem trincar, principalmente nos pontos de deformação máxima. Devemos ter em mente que cada material possui seu próprio coeficiente de dilatação térmica e, quando provocamos uma interação de materiais ou elementos diferentes, estamos criando uma situação de tensão na junção dos mesmos, provocada pela variação de temperatura, uma vez que eles tendem a se deformar com amplitudes diferentes. O que temos observado nas construções novas e mesmo nas mais antigas é uma falta de preccupação por parte dos projetistas em querer resolver ou até mesmo minimizar os efeitos danosos da variação de temperatura, que |x>r sua vez atinge diariamente tcxlas as edificações do mundo. A solução do problema está na concepção do projeto, que se não for levada em consideração, via de regra, torna o problema crônico e de difícil solução posterior, obrigando o usuário muitas vezes a conviver com ele. Outro efeito que a variação de temperatura provoca é um gradiente térmico entre a face interna e a externa de uma laje, causando o abaulamento da mesma devido às diferenças de dilatação entre as faces. Nos apartamentos de cobertura normalmente esse tipo de fissura é comum e pode estar associado também a uma variação brusca de temperatura da laje, o que costuma acorrer nos dias quentes na época do verão, quando cai uma chuva intensa no final do dia. Nessas condições, o concreto foi aquecido durante todo o dia e resíriado na face externa de forma brusca pela chuva. Já que é impossível evitar a deformação dos materiais pela variação de temperatura ou mesmo pela absorção higroscópica, devemos então buscar na fase de projeto uma convivência harmônica com o fenômeno, através de soluções criativas que permitam uma livre movimentação dos elementos de uma edificação sem causar danos à mesma, tendo consciência que no caso da variação por umidade ou por temperatura a trinca só surge quando se impede o livre movimento da peça através de vínculos. As fissuras devido à dilatação térmica são ativas (vivas), devendo ser tratadas com selantes elásticos que protejam a peça e possam acompanhar a movimentação da mesma, podendo-se tomar por base a recomendação a seguir: a) em ambiente interno não-agressivo: • abertura < 0,3 mm, dispensar tratamento. • abertura > 0,3 mm, tratar com selante. b) em ambiente agressivo e úmido: • abertura < 0,1 mm, dispensar tratamento. • bertura > 0,1 mm, tratar com selante. 14.5. FISSURAS NO CONCRETO DEVIDO À FLEXÃO A presença de microíissuras, ou seja, com aberturas inferiores a 0,1 mm, em vigas e lajes de concreto que apresentem deformações dentro do especificado pela ABNT, é freqüente e na maioria dos casos não deve ser motivo de maiores preocupações, a não ser em ambientes agressivos onde podem servir de porta de acesso ao ataque das armaduras por agentes corrosivos. Nesses casos, deverão ser tratadas conforme especificado mais adiante. No entanto, podemos ter uma série muito grande de casos em que as deformações excessivas associadas às trincas indiquem uma situação de perigo, exigindo estudos específicos para se avaliar as verdadeiras causas do problema antes que ocorra um sinistro. Essa situação pode surgir quando o engenheiro calculista não faz uma avaliação correta da carga que será aplicada no elemento estrutural, ou devido à deficiência dos materiais empregados e em condições de uso quando se aplica uma sobrecarga maior que a prevista em projeto. Em qualquer uma dessas situações vamos ter flechas e trincas anormais, sendo que, no caso específico das vigas e lajes, elas vão se apresentar com uma configuração semelhante à da fig.14.5.1. No caso das lajes, elas também apresentam grandes deformações, porém com uma variação maior de configuração das trincas, dependendo da relação entre largura e comprimento, tipo de vinculação, natureza da solicitação e esquema de armadura. Viga w w Laje Armada em Cruz Apoiada nas 4 Faces Face Inferior Face Superior 0 // Fig. 14.5.1. Trincas de flexão em elementos de concreto armado Em qualquer uma das situações apresentadas, é necessária uma avaliação criteriosa das condições em que o elemento estrutural se encontra para se definir pelo procedimento mais adequado técnica e economicamente; cada situação é sempre única e as soluções variadas, como veremos mais adiante. Em princípio podemos optar por um reforço quando se deve manter a mesma sobrecarga atuante, ou manter o elemento estrutural na sua forma original e aliviar a carga sobre ele; isso somente se as condições de uso permitirem e não contrariarem as recomendações da A B N T preconizadas para aquela condição específica de uso. Com relação à segurança do elemento estrutural, numa primeira análise podemos considerar que as peças isostáticas apresentam menos recursos para absorver os esforços, sendo, portanto, peças mais sujeitas ao colapso do que os elementos estruturais hiperestáticos, que, pelas próprias características da peça, podem redistribuir os esforços buscando um novo ponto de equilíbrio, oferecendo menos riscos em curto prazo, exigindo, no entanto, a mesma atenção e os mesmos cuidados. No caso de se optar pela redução da sobrecarga, dispensando o reforço estrutural, devemos avaliar então a necessidade de se colmatar as fissuras em função da agressividade do meio ambiente; para tanto, apresentamos a seguir um roteiro básico que pode ser seguido nos casos mais simples: b) em ambiente interno não-agressivo: • abertura < 0,3 mm dispensar tratamento. • abertura > 0,3 mm se for passiva, injetar resina epóxi. • abertura > 0,3 mm se for ativa, tratar com selante. b) em ambiente agressivo e úmido: • abertura < 0,1 mm dispensar tratamento. • abertura > 0,1 mm se for passiva, injetar resina epóxi. • abertura > 0,1 mm se for ativa, tratar com selante. Porém, se a melhor alternativa para resolver o problema indicar para o reforço estrutural, devemos analisar entre as várias maneiras possíveis e optar por aquela que for mais adequada às circunstância da obra, no que diz respeito ao volume do serviço a ser executado, à facilidade de obtenção de produtos específicos para o reforço, à disponibilidade de equipamentos especiais, às condições técnicas de execução e à mão-de-obra especializada. A escolha de um sistema de reforço estrutural deve levar em consideração também que para o mesmo entrar em carga deve haver deformação da peça em questão, que por sua vez pode estar no seu limite; e se tiver que fletir ainda mais para o reforço começar a funcionar, poderá sofrer um colapso. Para tanto é fundamental corrigir parte da deformação existente com a finalidade de aliviar as tensões internas, a fim de que assim o reforço possa absorver a parcela de responsabilidade que se está projetando para ele. Essa situação deixa de existir quando o reforço a ser empregado for por meio de protenção da peça; nesse caso, o dimensionamento da solução deverá ser cuidadosamente estudado no seu aspecto técnico para que se obtenha o desempenho desejado. O reforço com tirantes de protenção normalmente é feito utilizando-se barras de aço com roscas nas extremidades e fixadas nas laterais das vigas, sendo que a tensão é dada por meio de porcas que através dos elementos de ancoragem tencionam a barra (ver fig. 14.5.2). Vista Superior Porém, quando a solução do reforço indicada exigir uma diminuição das flechas existentes, isso pode ser conseguido com uma redução calculada da sobrecarga, ou através da deflexão do elemento estrutural com utilização de macacos hidráulicos. Alertamos que esse processo, como todos os demais, requerem profissionais altamente especializados para fazer uma análise prévia da situação, desenvolver projetos específicos, definir os equipamentos e produtos que serão usados e finalmente realizar uma correta seqüência das etapas e procedimentos que serão adotados no processo de reforço. Devemos ter em mente que os procedimentos errados do passado resultaram na necessidade de se executar obras caras e delicadas de reforço ou recuperação, e precisamos evitar novos erros, seja por imperícia, seja por negligência ou imprudência. Vamos apresentar a seguir algumas opções de reforços para vigas e lajes com problemas de trincas por excesso de carga, lembrando que cada problema apresenta a sua especificidade, podendo haver mais de uma solução e mais de um procedimento para a sua correção. Na fig. 14.5.3, apontamos uma alternativa de reforço na ferragem de flexão em viga de concreto. Nesse caso o enchimento pode ser feito com microconcreto bem dosado quando a largura permitir ou usar graute em situações mais difíceis de preenchimento. |2a Etapa 1a Etapa 1 f—1—» 20 cm (min.) t • % Novo Estribo i A Armadura de Reforço Cortar a Face Inferior da Viga Colocar Estribo de Reforço Obs. Dependendo d a Si:uação, este Estribo não S e r á Necessário Fixar Ferragem de Reforço no Apoio Colocar a Fôrma e Injetar Graute pela Abertura na Laje Fig. 14.5.3. Reforço em viga de concreto Na fig. 14.5.4 apresentamos outra alternativa, na qual se emprega concreto projetado. Essa opção torna-se viável quando o volume de serviço a ser executado justifica a mobilização desse tipo de equipamento, sendo uma excelente alternativa técnica, tendo em vista que o concreto projetado utiliza baixa relação água/cimento, tem alto poder de aderência e alta compacidade por se lançado sob alta pressão. Corte na Laje para Virar Estribo Enchimento com Grau te Projetado Armadura de Reforço Fig. 14.5.4. Reforço em viga com concreto projetado Uma outra alternativa também muito utilizada é a colagem de chapas de aço, conforme mostra a fig. 14.5.5, porém não deve ser usada em ambientes onde a temperatura é elevada (> 55°C). Laje % % % % % % % % Viga " I — \ Apoio \ R e f o r ç o com Chapa Metálica Adesivo Estrutural í rt pino Fixado Çpm Adesivo Estrutural .Chapa Metálica do Roforço Fig. 14.5.5. Reforço de viga de concreto com chapa de aço Para o reforço das lajes valem as mesmas recomendações, conceitos e cuidados que foram preconizados para as vigas. Na fig. 14.5.6, vamos encontrar os reforços dos momentos volventes e de flexão, positivo e negativo, utilizando-se armadura adicional, colagem de chapa, enchimento com microconcreto/graute ou concreto projetado. A - Momentos Volventes com Armadura Armadura de Reforço Corto com Disco Armadura de Reforço Laje_ Superfície Escarificada E n c h I mento com /Graute . ^ ->. i . - 7 \Trlnca Aplicar Adesivo Estrutural E 03 C - Momentos de Flexão Negativo B - Momentos Volvontos com Chapas Motálicas Armadura de Reforço Com Armadura Nova ^Capa Nova :. • l á : , ê s . • k Aplicar Adesív Estrutural W r Pinos de Ancoragem Superfície Escartfada o Regularizada Chapa Metálica C o m Chapa de A ç o Preparar a Superfície, Aplicar Adesivo Estrutural e Colar as Chapas Utilizando-se Pinos Fixados na Laje ••• - ni-- t u / ' Aplicar Adesivo Estrutural Pinos de Ancoragem C - Momentos de Flexão Positivos Pinos de Ancoragem Fixados com Adesivo Estrutural T Armadura d e / Roforço Laje Concreto Projetado Fig. 14.5.6. Reforço de laje Queremos chamar a atenção do leitor ao fato de que todas as obras de reforço, apesar da aparente simplicidade com que estamos abordando o assunto, exigem sempre uma postura técnica e profissional muito séria; não devemos nos iludir e acreditar que um trabalho dessa responsabilidade possa ser projetado e executado por pessoas que não estejam qualificadas, preparadas e treinadas para esse tipo de serviço. 14.6. FISSURAS NO CONCRETO DEVIDO AO CISALHAMENTO As trincas de cisalhamento normalmente ocorrem nos pontos de cortante máxima e são geradas por seção insuficiente, excesso de carga, falta de armadura ou disposta de forma errada para combater esse tipo de esforço (ver fig. 14.6.1). Da mesma forma que para as trincas de flexão, podemos reforçar a peça a fim de que a carga atuante permaneça inalterada, ou reduzir a sobrecarga e manter as condições atuais da estru- tura. Esta última, por sua vez, vai depender das condições de uso e das recomendações da norma brasileira. Lembramos que no caso do reforço é necessário primeiro aliviar tensões e deformações para depois se aplicar o reforço. Valem as mesmas recomendações citadas no capítulo anterior com relação aos cuidados que devem ser observados na execução desse tipo de trabalho. , A , U U Fig. 14.6.1. Trincas de cisalhamento em viga 14.7. FISSURAS NO CONCRETO DEVIDO ÀTORÇÃO Quando uma peça de concreto está submetida a um esforço de rotação em relação a sua seção transversal, podemos dizer que ela está sofrendo uma torção (ver fig. 14.7.1). Isso ocorre em vigas de eixo curvo, principalmente nas sacadas de edifícios, em vigas ou lajes que tem flecha excessiva e se apoiam em outras vigas, causando uma rotação nestas ultimas, ou em lajes em balanço do tipo marquise engastadas apenas na viga. Todas essas situações provocam uma rotação no plano da seção transversal do elemento estrutural e, quando esse esforço gera deformações acima da capacidade de suporte da peça, surgem as fissuras características de torção. Devemos notar que elas são inclinadas aproximadamente a 45° e aparecem nas duas faces laterais da viga na forma de segmentos de retas reversas (ver fig. 14.7.2.A). A - Viga Balção Pilar Pilar • Viga Suporte B - Laje em Balanço c " Engastamento de Outras Vigas A ferragem ideal para se combater esse esforço deve ser colocada de forma vertical (estribos) e longitudinal (ferros de pele); no entanto, se a questão é executar um reforço para combater as tensões de torção já instaladas, podemos recorrer, dentre outros processos, à colocação de estribos adicionais, em que o sistema de preenchimento de concreto é feito de forma convencional com uso de formas e lançamento do concreto através de furos feitos na laje (ver fig. 14.7.3A). No entanto, dependendo das condições locais e do volume de serviço, podemos optar pelo preenchimento utilizando concreto projetado, sendo esta uma solução eficiente, uma vez o concreto tem baixa relação água/cimento, fica bem adensado e com ótima aderência por ser lançado sob alta pressão (ver fig. 14.7.3.B). Outra solução é a colagem de chapas de aço (ver fig. 14.7.3.C). A - Com colocação de Estribos e concreto Lançado B - Com colocação de Estribos e concreto Projetado Lançamento de 1 Concreto Graute Laje Laje Ferragem de Reforço Fôrma Ferragem de Reforço ^ Concreto Projetado 14.8. FISSURAS NO CONCRETO DEVIDO À COMPRESSÃO As trincas provocadas por compressão em vigas e principalmente em pilares são em nossa opinião as que exigem maior atenção e providências rápidas, uma vez que o concreto é o elemento responsável em absorver a maior parcela dos esforços de compressão; quando apresentam fissuras, pode significar que a peça está na iminência de um colapso, ou pior, que já perdeu a capacidade de suportar carga, redistribuindo os esforços para os pilares vizinhos, que por sua vez ficarão sobrecarregados e passíveis, portanto, de sofrerem ruptura também. Quem já acompanhou ensaios de compressão de corpo-de-prova de concreto em laboratório, pôde constatar que a prensa indica que houve perda da capacidade de o elemento receber carga e, no entanto, ele não apresentou trincas visíveis; ao manter-se a prensa deformando o corpo-de-prova, se rompe bruscamente sem acusar aumento de carga. Algumas vigas e pilares, dependendo da atuação dos esforços, podem trabalhar num sistema duplo de solicitação, no caso flexão e compressão. Nessas condições, pode haver um acúmulo de tensões na região comprimida, surgindo algumas trincas características (ver fig. 14.8.1). Dependendo das dimensões e da armadura das vigas e pilares, as trincas de tração também costumam aparecer no mesmo período. Esse tipo de situação costuma ocorrer em vigas e pilares que absorvem esforços horizontais devido ao empuxo da terra em estruturas de arrimo, ou devido ao empuxo de líquidos em grandes tanques de armazenamento. No caso de pilares submetidos apenas a esforços de compressão, e quando a carga aplicada excede a capacidade de suporte da peça, podemos encontrar trincas típicas de esmagamento, ou de falta de estribos. ^ Viga i Trincas de Carga Vertical ú Laje 1 . \ Pilar. / /f\ Trincas de Tração ^ Trincas do Compressão Esforços Laterais (torra/água/vento) Viga Peça Comprimida Pilar Submetido à Flexão e Compressão Fig. 14.8.1. Trincas de compressão Essas trincas podem ser evitadas através de um dimensionamento que considere corretamente a ação de todos os esforços atuantes na peça e, por sua vez, que o uso seja compatível com o carregamento previsto em projeto. No entanto, se o problema já estiver implantado, |>odemos recorrer ao reforço do elemento estrutural de várias maneiras: utilizando-se a colagem de chapas de aço, ou a colocação de armadura suplementar e posterior enchimento com graute ou microconcreto (ver fig. 14.8.2). A - Colocação de Ferragem e Concreto Obs.: Q u a n d o não for Possívol o Enchimento por Cima o u c o m Concreto Projetado, Deverá ser Prevista uma Etapa de Enchimento Final C o n f o r m e Detalhe Abaixo. B - Com Chapas de Aço Coladas com Adesivo Estrutural EZ UL Estribos e m / C h a p a s de Aço 3 H P i l a r a ser Reforçado fti [õ; Escarlficar a Aplicar Adesivo Estrutural Cantoneiras de Aço Fig. 14.8.2. Reforço de pilares Outras trincas provocadas por compressão ocorrem normalmente em consoles e dentes gerber e são resultantes da concentração de tensões normais e tangenciais nessa região da peça (ver fig. 14.8.3). E Viga Aparelho de Apoio Console Viga Aparelho de Apoio Fig. 14.8.3. Trincas em dente gerber Isso normalmente acontece pela ineficiência ou inexistência do aparelho de apoio, sendo que em alguns casos a deficiência está no dimensionamento estrutural ou na colocação incorreta da armadura. Para evitar esse tipo de problema, esforços que irão atuar no elemento rá ser empregado para absorver as tem de observar os mesmos critérios te ao longo do tempo. devemos calcular levando-se em consideração todos os estrutural e especificar corretamente o material que devemovimentações da estrutura. Por outro lado, a execução de qualidade, para que haja um desempenho final eficien- Por sua vez, devemos ter em mente que existirá sempre a necessidade de se fazer uma manutenção preventiva e corretiva adequada dos aparelhos de apoio, de forma a garantir uma longa vida útil com bom funcionamento de todo o conjunto; principalmente nas obras-de-arte, onde eles são muito mais solicitados devido à ação combinada da variação de temperatura e constante movimentação dos veículos. O reforço de consoles e dentes gerber pode ser visto na fig.14.8.4; esse caso não considera a necessidade de se alterar a ferragem existente, porém, se for necessário, deverá ser analisada a e s p e c i f i c i d a d e de c a d a caso, uma vez que vai depender muito da quantidade, do posicionamento e da bitola das barras dentro das peças, para se definir em que condições será possível uma adição de ferragem de reforço. Pilar Fig. 14.8.4. Reforço de dente gerber 14.9. FISSURAS NO CONCRETO DEVIDO À PUNÇÃO Normalmente esse fenômeno ocorre em elementos delgados, recebendo um esforço pontual; 6 o caso de lajes que se apoiam diretamente sobre pilares ou vice-versa. As trincas ocorrem devido a vários fatores: quando há um excesso de carga, concreto de resistência inadequado, laje muito delgada, armadura insuficiente ou mal posicionada junto aos apoios, erro de projeto ou falha de execução (ver fig. 14.9.1). Dependendo do tipo e das condições da estrutura, o reforço para corrigir elevadas tensões do punção pode ser feito com concreto normal, microconcreto, graute, chapas metálicas coladas com epóxi ou perfis metálicos protendidos (ver fig. 14.9.2). A - Com Graute ou Microconcreto Graute ou Microconcreto Fôrma Pilar B - Com Chapas de Aço C - Com Cabos Tensionados Laje Chapas M e t á l i c a ^ Cabos Dywldag Tericionados Graute Pilar Fig. 14.9.2. Reforço para trincas de punção 14.10. FISSURAS NO CONCRETO DEVIDO À CORROSÃO DO AÇO Nos elementos estruturais em que o aço já foi vítima do processo de corrosão, ocorre um aumento de volume em até oito vezes na parte afetada da armadura, produzindo tensões de tração que o concreto não resiste, surgindo então pequenas fissuras ao longo das armaduras situadas mais próximas da superfície do elemento estrutural. Isso, por sua vez, permite que o aço fique mais exposto ao ataque externo, acelerando o processo de corrosão e transformando essas trincas em rachaduras, chegando a destacar partes do concreto (ver figs. 14.10.1/14.10.2/14.10.3). As trincas em concreto armado devido à corrosão das armaduras são muito comuns em nossas edificações e precisam ser tratadas adequadamente, a fim de bloquear o processo e não agraválas como tem ocorrido em algumas obras, nas quais não se procura identificar, diagnosticar e corrigir as verdadeiras causas do problema. Para se propor uma solução adequada, devemos analisar a fonte geradora do problema e só depois de estudar criteriosamente todas as condições envolvidas apresentar uma solução que tenha um excelente desempenho técnico e econômico. Basicamente podemos dividir as causas nos seguintes grupos: • Má execução. • Concreto inadequado. • Ambiente agressivo. • Proteção insuficiente. • Manutenção inadequada. • Gradiente térmico. • Presença de cloreto. • Desconsideração de cargas dinâmicas. Agonto Agressivo Fig. 14.10.1. Penetração de agente agressivo através da porosidade do concreto Trinca ao Longo dos Estribos * % ÈM J ^^XTrinca ao Longo das Armaduras Fig. 14.10.2. Fissuração devido às tensões de tração provocadas pelas forças de expansão do aço em corrosão Fig. 14.10.3. Lascamento do concreto e aceleração no processo de corrosão da armadura No capítulo 13, que trata do processo de corrosão das armaduras, pudemos ver com mais detalhes as causas que dão origem à oxidação da ferragem, bem como os procedimentos recomendados para se evitar isso. Já no capítulo 15, veremos os procedimentos de recuperação do elemento estrutural vitimado pela corrosão da armadura. Uma vez que na maioria dos casos de corrosão a fonte geradora é o meio externo, devemos evitar o fissuramento da peça e proteger onde for necessário. Nesse sentido, a NBR-6118, no seu item 4.2.2, especifica que as fissuras nas superfícies do concreto não deverão ter aberturas su|Xíriores a: • 0,1 mm para peças não protegidas, em meios agressivos. • 0,2 mm para peças não protegidas, em meio não-agressivo. • 0,3 mm para peças protegidas. O conceito de peça protegida ou não é um tanto vago, pois depende do material que será empregado com essa finalidade e de sua espessura. Por outro lado, o potencial de agressividade de um determinado meio pode variar muito, como já vimos anteriormente; podemos ter diferentes níveis de agressividade em função dos agentes que vão colaborar para isso e da possível somatória de alguns deles. No entanto, analisando-se as recomendações de outras entidades internacionais, pode-se notar que as recomendações sugerem que as aberturas das trincas na face do concreto não devem superar 0,3 mm nos casos não agressivos e 0,1 mm nas situações de elevada agressividade. Outra dificuldade que se tem é definir uma medição única para uma fissura, uma vez que elas quase sempre apresentam aberturas variáveis; no entanto, entendemos que para efeito de se avaliar o potencial de corrosão, devemos sempre verificar a abertura máxima e se |X)ssível a sua profundidade. A determinação da profundidade de uma fissura não é uma tarefa fácil; além de ser complexa, apresenta certo grau de incerteza. Podemos usar métodos não destrutivos como o emprego de aparelhos de ultra-som ou através da aplicação de soluções químicas, do tipo azul de metileno ou fenol*etaleína; porém, o mais confiável ainda é a extração de um testemunho para análise em laboratório. Parece-nos intuitivo que, quanto maior a abertura de uma trinca, ou mais profunda ela for, teremos maior possibilidade cie ataque do aço, tendo em vista que será mais fácil quando se tem una abertura para servir como porta de entrada para todos os elementos nocivos ao aço e ao concreto. 15 Reforço ou restauro do concreto armado 15.1. GENERALIDADES Fazendo-se um paralelo com a medicina, em que se tem como certo que o melhor procedimento é o preventivo, na engenharia civil o mesmo se aplica com muita propriedade, tendo em vista que é sempre muito mais econômico e eficiente quando se tomam todos os cuidados necessários antes do início da obra. Começa-se pela elaboração de um projeto bem estudado, completo, fartamente detalhado, e termina-se com uma execução de obra primorosa. A recuperação é sempre um procedimento caro e indesejável, tendo em vista que se trata de um processo delicadc o qual demanda tempo, custos adicionais, mão-de-obra especializada e, o que é pior, o resultado final nunca será igual ao inicialmente executado de forma correta, nem quanto ao aspecto técnico ou estético. Primeiramente queremos alertar para a importância de se diagnosticar corretamente as causas e o motivo gerador cio problema; do contrário, poderemos resolvê-lo apenas temporariamente, implicando que o mesmo voltará a curto ou médio prazo. Por outro lado, devemos estar atentos também para alguns casos, em que corremos o risco da solução adotada criar ou aumentar ainda mais a descontinuidade na estrutura, o que poderá acarretar o surgimento de corrosões em outros pontos da mesma. Quando a causa do ataque ao aço for devida à presença de cloretos incorporados ao concreto, a solução não é simples e vai requerer um estudo específico para cada caso. 15.2. LIMPEZA DO CONCRETO É a fase inicial que requer uma vigilância muito grande do engenheiro responsável, uma vez que a tendência natural é que o funcionário não dê a devida atenção, por se tratar de um serviço delicado, lento e que exige muita paciência. Todos os restauros e reforços estruturais em peças de concreto armado devem seguir uma conduta rigorosa na preparação e limpeza do substrato, que são os procedimentos prel minares obrigatórios antes da execução do reforço/restauro. Não adianta usar sistemas e materiais apro- priados som preparar adequadamente o substrato, pois o risco de insucesso será muito grande, a ponto de comprometer integralmente a restauração/reforço. O primeiro serviço é o de preparo do substrato, e pode ser feito de várias maneiras, dependendo das condições locais, da natureza e grandeza dos serviços a serem executados. Na tabela 4, citamos os principais procedimentos de preparo. A limpeza da superfície é o procedimento que deverá ser executado depois da preparação do substrato e instantes antes da aplicação dos produtos de reforço/restauro. Pode ser feito com base nos principais procedimentos especificados na tabela 5. As tabelas de procedimentos e limpeza apresentadas a seguir tomaram por base o especificado no livro Manual de Reparos, Reforço e Proteção de Estrutura de Concreto do Prof. Paulo I lelene. Tabela 4 - Procedimentos para preparação do substrato do concreto que deverá receber restauro ou reforço estrutural Item 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 Procedimentos Escarificação manual Disco de desbaste Escarificação m e c â n i c a Demolição Lixamento manual Lixamento elétrico Escovamento manual Pistola de agulha jato de areia seca/úmida Disco de corte Q u e i m a controlada Remoção de óleo/graxa Máquina de desbaste Preparo do substrato Concreto c/ superfície Seca Úmida Adequado Adequado Aceitável Adequado Adequado Adequado Adequado Adetjuado Inadequado Aceitável Aceitável Adequado Adequado Aceitável Inadequado Inadequado Adequado Adequado Aceitável Adequado Inadequado Adequado Inadequado Adequado Aceitável Adequado Tabela 5 - Procedimentos para limpeza das superfícies do concreto instantes antes da aplicação do material de reforço/restauro Item 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 Procedimentos Jato de água fria Jato de água quente Vapor Soluções ácidas Soluções alcalinas Remoção de óleos/graxas Jato de ar comprimido Solventes voláteis (acetona) Saturação de água Aspiração a vácuo limpeza Concreto c/ superfície Seca Úmida Inadequado Adequado Inadequado Adequado Inadequado Adequado Inadequado Aceitável Inadequado Adequado Inadequado Inadequado Aceitável Adequado Adequado Adequado Inadequado Inadequado Adequado Inadequado Após a l i m p e z a final da superfície do concreto, normalmente deve ser a p l i c a d o um adesivo estrutural para garantir uma boa aderência entre o material velho e o novo, sendo c o m u m usar para isso colas à base de resinas epoxídicas, que são muito eficientes; no entanto, devemos observar c o m atenção o tempo máximo disponível que o fabricante de cada produto especifica entre o instante da a p l i c a ç ã o do adesivo e o restauro da peça. Se esse tempo, chamado de "pot-life" ou tempo dc manuseio, for ultrapassado, vai funcionar de forma contrária, podendo gerar uma película que atuará como um elemento isolante entre os materiais, prejudicando a aderência entre os mesmos. Em reforço/restauro de superfícies muito grandes, como é o caso de lajes, se for possível o emprego de concreto projetado, podemos dispensar o uso da ponte de aderência pela dificuldade que se pode ter em relação a esse tempo de manuseio do adesivo estrutural. 15.3. TRATAMENTO DA FERRAGEM Toda a ferragem oxidada deve ser limpa através de escovação manual/mecânica ou jato de areia, de forma a ficar totalmente isenta de óleos, graxas e partes oxidadas, tomando-se o cuidado de garantir que toda a superfície seja atingida pela limpeza, inclusive a face voltada para o concreto, por ser esta a que apresenta a maior dificuldade de acesso. Após essa limpeza, precisamos avaliar possíveis reduções de seção nas barras de aço. Caso isso ocorra, devemos consultar o engenheiro estrutural para verificar a necessidade de substituição das mesmas, ou a colocação de armadura suplementar. Finalmente elas devem receber pintura contra corrosão à base de resinas epoxídicas ou de cromato de zinco, antes do restauro final da peça. Em algumas situações é preciso avaliar a resistência remanescente do aço, principalmente em casos de incêndio, em que pode haver uma redução na capacidade de carga da armadura, da qual, para ser analisada, deve ser retirada algumas amostras nos locais onde os danos foram maiores e proceder a ensaios de laboratório, principalmente o de tração. 15.4. EMENDAS DAS FERRAGENS Os seguimentos de armadura que tiverem necessidade de ser trocados poderão ser feitos através de emendas entre as barras por um dos processos abaixo especificados. 1 5 . 4 . 1 . Emenda porTranspasse Quando a peça permitir aberturas que possibilitem a colocação de novas barras de reforço, isso poderá ser feito com emendas por transpasse, conforme fig. 15.4.1. Vista Lateral Viga de Concreto Grampo de Costura Danificada Estribos das Vigas Corte Fixar com Adesivo Estrutural ou Pinos de Fixação 8. A = Comprimento de Transpasse B = Trecho Oxidado com Redução de Seção C = Comprimento de Ancoragem no Concreto Grampo de Costura Fig. 15.4.1. Emenda por transpasse 1 5 . 4 . 2 . Emendas c o m Luvas Outro sistema utilizado para emendar barras é o emprego de luvas de pressão, em que as extremidades das barras são unidas através de luvas prensadas de tal forma que garantem a ligação das barras (ver fig.15.4.2). Luva ± ( 1 / Barra J> 1 1 1 ^ Fig. 15.4.2. Barra emendada com luva de compressão 1 5 . 4 . 3 . Emendas c o m Solda A emenda por solda é a mais desejada pela aparente facilidade de execução; no entanto, exige cuidados especiais, sendo que em situações de grande responsabilidade deve ser evitada. A grande preocupação é que o calor gerado pelo processo da solda pode alterar as propriedades da estrutura do aço, reduzindo a sua resistência, principalmente quando se tratar de aço classe B. Para diminuir os efeitos nocivos da solda, deve-se executar com muito cuidado e de forma alternada, aguardando-se que o aço esfrie entre uma passada e outra, empregando-se eletrodos apropriados do tipo E 7018 ou E6013 (AWS) (ver fig.15.4.3). Cordão do Solda 'Recomendações - Exige muito Cuidado para não Fragilizar o aço Principalmente se for Classo B - Deve ser Evitado e m Reforço com muita Responsabilidade • Soldar e m Etapas, Esperando Esfriar Totalmente entre uma Etapa e Outra •Aplicar nos dois Isolados da Barra - Usar Eletrodo E-7018 ou E-6013 (AWS) Fig. 15.4.3. Barra emendada com solda 15.5. RESTAURO DAS PEÇAS DE CONCRETO Os reparos nas peças de concreto podem ser divididos em duas modalidades: superficiais localizados ou de grandes áreas e profundos. Para as duas situações, podemos contar hoje em dia com uma grande variedade de produtos industrializados com características diversificadas para atender a cada situação específica. É o caso dos grautes que já vêm prontos para ser aplicados, ou compostos separados que podem ser misturados na obra, formando excelentes argamassas de restauro. Podemos ainda usar aditivos químicos que, incorporados ao microconcreto ou à argamassa, conferem plasticidade e boa aderência. O importante nessas argamassas de restauro é que ela tenha alta resistência, boa aderência e principalmente que não retraia, de forma a preencher todo o vazio, obturando definitivamente o problema. As figuras 15.5.1/15.5.2 mostram algumas soluções típicas de restauros em vigas, lajes e pilares. Vigas ou Pilares Fig. 15.5.1. Reparos superficiais localizados com espessura máxima = 2,5 cm Após o correto tratamento da superfície do concreto, a limpeza e os reparos nas ferragens, então podemos restaurar o elemento estrutural, usando-se um dos procedimentos especificados a seguir. 1 5 . 5 . 1 . Restauro c o m Concreto Projetado É uma solução eficiente, que dispensa o uso de adesivo estrutural em função de ter boa aderência e que não requer forma; no entanto, apresenta custo elevado e acarreta muita perda de material devido à reflexão, não sendo indicado para pequenos reparos. 1 5 . 5 . 2 . Restauro c o m Adesivos à Base de Epóxi Como o próprio nome diz, são colas à base de epóxi com alto poder de aderir o concreto velho ao novo, além de ser uma eficiente barreira de proteção contra ataques de agentes agressivos; no entanto, requer forma e nem sempre apresenta um resultado estético satisfatório. 1 5 . 5 . 3 . Restauro c o m Argamassas Poliméricas São argamassas à base de metil-metacrilato ou epóxi e apresentam as vantagens de fácil moldagem, apesar de necessitar de forma, têm boa aderência e resultado estético satisfatório; no entanto, requerem mão-de-obra especializada e geralmente são caras. 1 5 . 5 . 4 . Restauro c o m Graute Fç<;f»<; produtos <;ão efiriontos por <;r»rom auto-aderentes, não ;iprosontnrom rotr;ição e «;orom fáceis de aplicar; no entanto, requerem formas. 1 5 . 5 . 5 . Restauro c o m M i c r o c o n c r e t o ou Concreto C o m u m É uma solução de baixo custo, mas que exige formas e alto conhecimento na tecnologia de preparo do concreto, uma vez que para ser eficiente deverá ser bem dosado e bem preparado, com baixa relação água/cimento e aplicado com eficiência técnica. Seu uso é recomendado quando se necessita preencher volumes grandes e o concreto projetado não se mostra adequado. Nesses casos, o emprego de argamassas poliméricas ou graute resultam em custos elevados. 16 Ensaios e análises no concreto 16.1. ENSAIOS NÃO-DESTRUTIVOS DO CONCRETO Em algumas edificações, dependendo da magnitude do sinistro, torna-se necessário avaliar a capacidade residual da estrutura; isso ocorre com mais freqüência no caso de concreto armado em função da grande gama de danos que pode ocorrer com o mesmo, conforme foi descrito anteriormente; razão pela qual vamos avaliar os ensaios mais utilizados para o concreto. Com relação às estruturas metálicas, faremos mais adiante algumas considerações quanto a alguns ensaios que podem ser utilizados em edificações sinistradas por incêndio ou por corrosão. Analisaremos primeiramente os ensaios não-destrutivos, que são um conjunto de procedimentos com a finalidade de avaliar as características básicas do concreto sem causar nenhum dano à estrutura. Eles podem ser: • Por esclerometria. • Por ultra-som. • Por gamagrafia. • Método eletromagnético. • Por prova de carga. 16.1.1. Ensaio Esclerométrico Trata-se de um ensaio que serve para medir a resistência superficial do concreto, através do impacto provocado por uma ferramenta na sua superfície, sendo que isso pode ser feito através de aparelhos chamados de esclerômeiro. Esse aparelho é pressionado lentamente e de forma perpendicular contra a superfície do concreto, até que o martelo, um de seus componentes, ocasione o choque e conseqüentemente a reflexão, que é registrada pelo recuo do cursor e medida através de uma escala graduada. Existem dois tipos de esclerômetro; um deles é o de Caedes, que produz o impacto de uma esfera de aço no concreto, provocando uma deformação na sua superfície, sendo que o resultado se baseia na energia de impacto e na determinação da deformação provocada, avaliandose o diâmetro da marca deixada no concreto. Outro tipo de esclerômetro mais conhecido no Brasil é o Schmidt, que, por sua vez, se baseia na condição de que toda energia incidente sobre a superfície do concreto se transforme em energia de deformação e que a energia cinética após o choque pertença exclusivamente ao esclerômetro. Para o emprego do esclerômetro devemos evitar regiões densamente armadas, ou com ninhos de pedras e bicheiras, lixar a superfície do concreto com pedra carborundum, traçar um reticulado de 20 x 20 cm e aplicar o aparelho sempre dc forma perpendicular à face do concreto. A nossa experiência com a utilização do esclerômetro recomenda que se tome muito cuidado na avaliação dos resultados, tendo em vista que é um processo mecânico para avaliar a resistência superficial do concreto, que por sua vez pode não refletir a verdade da resistência interna do elemento estrutural. Participamos de uma obra em que foi empregado um lote de cimento que resultou num concreto de baixa resistência, apesar do traço empregado estar dentro dos padrões usuais para esse tipo de obra. Inicialmente foram efetuados, por uma empresa de comprovada experiência, alguns ensaios de esclerometria em vários pontos da estrutura, uma vez que os resultados constatados foram muito discrepantes. Optou-se, então, pela extração de vários corpos-de-prova para ensaios de compressão em laboratório. Objetivando-se comparar os resultados, as amostras foram tiradas nos mesmos locais onde se fez o ensaio esclerométrico. Para nossa surpresa, os valores obtidos nos ensaios de compressão foram significativamente maiores ou menores que os apresentados pela esclerometria, não mostrando nenhuma coerência entre os dois processos. No entanto, devemos levar em consideração que os resultados da ruptura de corpos-de-prova são muito mais confiáveis, uma vez que podem aferir com boa margem de segurança a resistência à compressão do concreto naquele ponto da estrutura. Esse e outros trabalhos semelhantes nos mostraram que, dependendo da gravidade dc problema, o ensaio de esclerometria não será suficiente para permitir uma conclusão no sentido de condenar ou validar a segurança de uma estrutura, ou seja, não podemos dispensar outros ensaios para se avaliar com precisão as reais condições do elemento de concreto que está sendo analisado. 1 6 . 1 . 2 . Ensaio c o m ultra-som Esse método é muito utilizado quando se deseja conhecer a homogeneidade do concreto, buscando-se detectar falhas (bicheiras), vazios de concretagem, profundidade de trincas, etc. Vem ganhando cada vez mais destaque entre os ensaios não-destrutivos por apresentar largas possibilidades de aplicação no estudo de patologia do concreto e no controle de suas qualidades. Nesse sentido está sendo feita uma série de estudos no Brasil e em outros países onde a tecnologia do concreto é mais avançada, com a finalidade de se investigar com esse processo várias características do concreto, tais como a resistência à compressão e outras. O ensaio consiste basicamente em se transmitir numa das faces da peça de concreto ondas ultra-sônicas de pequeno comprimento e freqüência superior a 20 Hz, não captadas pela audição humana, e receber em outro ponto da peça, medindo-se assim a velocidade de propagação da onda no meio analisado. Havendo vazios, ninhos de pedras ou redução na compacidade do concreto, implicará uma sensível diminuição na velocidade de propagação das ondas ultra-sônicas (ver fig. 16.1.2). As velocidades de propagação das ondas ultra-sônicas encontradas nos concretos empregados normalmente no Brasil variam de 3.200 a 4.500, sendo que quanto maior as velocidades, mais homogêneo é o concreto. Apenas como referência, citamos na tabela 6 os resultados obtidos pelos pesquisadores ingleses Leslie e Cheesmann e endossados pela Associação Brasileira de Cimento Portland, em que se pode ter uma idéia sobre a resistência e homogeneidade do concreto. Tabela 6 Velocidade de Propagação (m/s) Superior a 4.500 3.500 a 4.500 3.000 a 3.500 2.000 a 3.000 Inferior a 2.000 Condições do Concreto Excelente Bom Regular (duvidoso) Geralmente ruim Ruim •h T-tn Transmissão direta Transmissão indireta T Transmissão semi-dlreta Fig. 16.1.2. Ensaios de ultrassom 16.1.3. Ensaio por Gamografia Esse tipo de ensaio é muito útil quando se pretende obter algumas informações cspec'ficas do concreto a ser analisado, tais como: • Trincas internas. • Juntas de concretagem mal executadas. • Diâmetro e posição das armaduras. • Corrosão de cabos e armaduras. E 23 • • • • • • Falhas na injeção das luvas de protensão. Ruptura de fios de protensão. Má aderência do concreto na armadura. Reconstituição da armadura da peça. Local ideal para se extrair corpo-de-prova. Verificação da penetração das resinas em vigas e luvas de protensão. O aparelho usado nesse ensaio é semelhante ao usado nos raios X, onde um corpo é submetido a uma radiação em uma das suas faces e registrado num filme na face oposta, sendo que para o concreto se utiliza o raio Gama, usando como fontes radioativas o IRÍDIO, o COBALTO e o BETRATON, dependendo da espessura de cada peça analisada. Por se tratar de aparelho que emana radiação, deve ser guardado em ambiente apropriado e manuseado de forma correta através de controle remoto e delimitação da área onde se está fazendo o teste, para não contaminar as pessoas da obra. 1 6 . 1 . 4 . Método Eletromagnético O aparelho usado para se fazer esse ensaio é o pacômetro, que emite um fluxo magnético através da armadura do concreto, o qual por sua vez varia em função da espessura de cobrimento do concreto, sendo possível se verificar com facilidade e rapidez o posicionamento exato da armadura dentro da peça de concreto, bem como o seu desenho, a presença de ganchos, o final da barra de aço e o afastamento dos estribos. Isso é muito útil para se reconstituírem projetos e definirem-se pontos de extração de corpo-de-prova sem cortar ferragem interna. 1 6 . 1 . 5 . Prova de Carga Entendemos que a prova de carga é um ensaio conclusivo de uma estrutura, ou apenas de um dos seus elementos, no que diz respeito a sua capacidade de suportar com segurança ou não uma determinada carga. Isso é feito através do carregamento em etapas crescentes, até se atingir um valor final, normalmente 30% acima do previsto para uso. A prova de carga normalmente é classificada como ensaio não-destrutivo; no entanto, já ocorreram casos de ruptura do elemento testado. Felizmente, tais fatos não são regra, uma voz que se tem o controle da fissuração e da deformação, pois, quando se percebe alguma anormalidade, o processo é normalmente interrompido. Os raros casos de acidente ocorreram em situações em que a ferragem estava situada fora da posição de tração do concreto, como, por exemplo, nas lajes em balanço em que a ferragem deveria estar na face superior da mesma e estava no meio ou na face inferior. Nessas condições, ao se fazer o carregamento preliminar da laje, na fase inicial da prova de carga, ocorreu o colapso da peça. Todo o processo deve ser executado por profissionais altamente treinados e assessorado por engenheiro estrutural, que vai avaliar o comportamento da estrutura durante o carregamento e após a sua conclusão, analisando todos os dados produzidos durante o ensaio. Isso é muito importante para se poder fazer uma avaliação criteriosa das deformações apresentadas. Para se realizar uma prova do carga, devemos primeiramente delimitar a área ou peça que será testada, definir o carregamento total a ser colocado, bem como as etapas em que será feito, escolher que tipo de sobrecarga será empregada e, finalmente, como iremos instrumentar a estrutura para se obter as informações necessárias que permitirão a elaboração de um laudo conclusivo. A escolha da área, o valor do carregamento e como ele será aplicado vão depender dos elementos que se pretende analisar. Nesses casos, normalmente quem define essas variáveis é o engenheiro estrutural, que fará a análise dos resultados obtidos durante o teste. Quando a carga a ser colocada não for muito grande, podemos utilizar alguns materiais disponíveis no local. Em se tratando de obra em andamento, é comum o uso de sacos de cimento, tijolo, areia e, principalmente, água, que pode ser posta sobre pequena piscina feita com lona plástica ou em tambores e caixas d'água pré-fabricadas. Todos esses pesos apresentam vantagens e desvantagens dependendo da situação, porém o carregamento com lâmina de água oferece maior precisão quanto à uniformidade e aos incrementos de carga colocados, permitindo uma correlação entre carga e deformação mais precisa. A instrumentação é outro fator fundamental para o sucesso da operação e deve ser feito com a correta utilização de alguns instrumentos, tais como o extensômetro, que mede as deformações verticais da estrutura, com precisão de 0,1 a 0,01 mm; o clinômotro, que permite medir a rotação da peça em determinados pontos com precisão de 2 " (dois segundos) e finalmente o tensômetro, que pode medir o encurtamento ou alongamento das fibras, ampliando em até 3.000 vezes e com precisão de 0,001 mm. Uma vez instrumentada a estrutura, o carregamento deve ser feito em etapas com anotação das medições acusadas pelos aparelhos, bem como uma inspeção visual constante para se detectar o surgimento de fissuras ou de qualquer outra anomalia. Todos esses dados devem ser coletados e submetidos a uma apreciação do engenheiro estrutural, que vai avaliar o comportamento da estrutura e definir a seqüência do ensaio. 16.2. ENSAIOS DESTRUTIVOS DO CONCRETO Ensaios destrutivos do concreto são aqueles nos quais temos de retirar um testemunho da |x?ça para fazer ensaios de laboratório; isso ocorre quando devemos verificar algumas características específicas do concreto e para tanto precisamos extrair amostras ou corpos-de-provas da estrutura. 1 6 . 2 . 1 . Ensaio de C o m p r e s s ã o e m Corpo-de-Prova Quando se deseja aferir a resistência à compressão do concreto, o método utilizado é a extração de um testemunho da peça que se quer avaliar. Isso é feito através de brocas rotativas diamantadas que extraem amostra do concreto em forma de cilindros, que por sua vez são colocados em prensas no laboratório de análise e carregados até a ruptura; dessa forma, obtém-se um valor representativo da resistência da peça naquele local. Todo o método de extração, preparo, ensaio e análise de testemunhos é regulamentado pela NBR-7680 e deve ser seguido de forma criteriosa para se ter segurança e confiabilidade nos resultados. Dentre eles, destacamos de maneira resumida as seguintes recomendações: • Fazer o cimbramento da estrutura sempre que se mostrar necessário. • Não usar brocas de percussão (martelete) para retirada do testemunho. • Evitar região armada. • Sempre que possível os testemunhos deverão ter 10 cm de diâmetro. • Os testemunhos devem ser íntegros e sem elementos estranhos. • A relação altura/diâmetro do testemunho deve ser igual a dois, nunca maior. • Sempre que h/d for inferior a dois, os valores de resistência à compressão deverão ser corrigidos multiplicando-se pelos seguintes coeficientes constantes da tabela 7. Tabela 7 - Fator de Correção para Análise de Ruptura de Corpo-de-Prova Relação h/d 2,00 1,75 1,50 1,25 1,00 0,75 0,50 Fator de Correção 1,00 0,97 0,93 0,89 0,83 0,70 0,50 Quando se deseja conhecer a resistência do concreto em determinada idade, podem-se usar os coeficientes da tabela 8, que relacionam o crescimento da resistência com a idade. Tabela 8 - Coeficientes de Resistência do Concreto com a Idade Natureza do Cimento Portland comum (NBR-5732) Alta resistência (NBR-5733) Alto-forno, Pozolâmico, MRS e ARS (NBR-5735, 5736 e 5737) < 7 dias 0,68 0,80 - 14 dias 0,88 0,91 Idade 28 dias 1,00 1,00 3 meses 1,11 1,10 0,71 1,00 1,40 1 ano > 2 anos 1,18 1,20 1,15 1,15 1,59 1,67 Com base nos valores individuais dos exemplares de uma amostra, corrigidos em função da idade, pela interpolação linear, com aproximação até centésimo, poderá ser feito o cálculo da resistência característica de um lote de concreto à compressão, segundo as normas correspondentes utilizadas no cálculo do projeto estrutural. 16.2.2. A n á l i s e T e r m o d i f e r e n c i a l eTermogravimétrica do Concreto As análises Termodiferencial e Termogravimétrica são procedimentos de laboratório em que se utiliza um aparelho especial que, através de um forno, submete uma pequena amostra de concreto a altas temperaturas (até ISOO'^). Segundo a Eng. Silvia Regina Soares Silva Vieira da A B C P (Associação Brasileira de Cimento Portland), pode-se medir picos de temperatura em função de produtos existentes no concreto, formados pela reação do cimento com a água. Esses picos de temperatura podem ser de 130°C, 285°C, 460 W C, 485 W C, 680°C e 750 M C. Quando se ensaia uma amostra é possível, por comparação, verificar as temperaturas que ela já atingiu pela ausência de um dos picos de temperatura. Dessa forma, catalogando as profundidades em que cada amostra foi extraída, podemos avaliar com relativa precisão quais as temperaturas que o interior de um elemento de concreto atingiu durante um incêndio. 1 6 . 2 . 3 . Análise M i c r o s c ó p i c a do Concreto As análises microscópicas dos concretos podem ser realizadas através de Microscopia Eletrônica de Varredura. Trata-se de método interpretativo que baseia suas inferências na morfologia dos materiais analisados, sendo muito eficiente nos estudos da microestrutura do concreto. Nas amostras de concretos severamente afetados pelo fogo, podemos perceber claramente diferenças significativas nas microestruturas e na mineralogia. Os elementos que ficaram expostos às altas temperaturas apresentam microestrutura com aspecto não-coeso, friável, muito poroso, na qual só se identificam raramente produtos hidratados de cimento. Nas amostras não modificadas pelo fogo, a microestrutura do concreto é diferente, apresentase maciça e definida por elevados teores de etringita, que ocorre como agulhas finas, dispersas pela pastas, por placas de hidratados hexagonais, ou seja, com aparência compatível com concretos de boa qualidade. 16.3. CONSIDERAÇÕES FINAIS Dependendo do grau de incerteza que se tenha em relação ao nível de segurança de uma determinada estrutura que se pretende analisar, devemos muitas vezes proceder a mais de um ensaio, para se avaliar criteriosamente as suas atuais condições de estabilidade em função do danos existentes, ou devido à nova utilização que se pretende dar à mesma. Por sua vez, devemos ter em mente também que esses ensaios fornecem dados localizados da estrutura e, com exceção da prova de carga em toda a extensão, os resultados precisam ser analisados com critério, tomando-se os devidos cuidados ao se extrapolarem esses valores para os demais elementos da estrutura que se analisa, pois corremos um sério risco de se validar ou invalidar a mesma sem ter de fato subsídios suficientes para isso. 1 7 Vistoria em edificações com trincas 17.1. GENERALIDADES As fissuras sempre foram uma fonte de preocupação para todas as pessoas que participam de uma edificação, iniciando-se pelo projetista, passando pelo construtor e terminando no usuário. Elas incomodam, causam desconforto, geram prejuízos financeiros e podem significar problemas mais sérios, como veremos mais adiante. Quando as fissuras ocorrem em imóveis residenciais, quase sempre são grande fonte do preocupação, tendo em vista que via de regra o morador não sabe avaliar as conseqüências daquele problema, ficando muitas vezes angustiado e temeroso com trincas que não representam nenhum risco de segurança ao seu patrimônio ou aos seus usuários, mas que sempre causam um desconforto psicológico. As fissuras quase sempre são indício ou sintoma de que algum problema está acontecendo com a edificação; esse problema pode ser de natureza simples, não implicando maiores cuidados, a não ser o de manutenção corretiva, ou ser o aviso de uma situação que se não for cuidada a tempo e de forma correta poderá levar a uma situação crítica. No entanto, não é viável economicamente projetar e construir de forma a se garantir que não haverá qualquer tipo de trinca, uma vez que o surgimento das mesmas depende de uma séria de fatores inerentes cu não à própria obra, bem como dos materiais que serão empregados e o seu comportamento ao longo do tempo. Todas essas variáveis são difíceis de ser contornadas e uma tentativa nesse sentido implicaria custos tão elevados que acabariam por inviabilizar o empreendimento. O engenheiro Albert Joisel afirma que em todas as construções onde se usa cimento existem fissuras que podem aparecer depois de alguns anos ou até mesmo depois de algumas semanas. Podem ser evitadas em alguns casos ou pelo menos reduzidas, de maneira a reduzir gastos com reparações futuras. Diz também que a postura do construtor é colocar mais cimento no concreto, uma vez que é ele o responsável pela resistência do mesmo; porém, não leva em consideração que isso vai provocar um aumento na retração hidráulica. Por tudo o que temos visto na construção brasileira, acreditamos que os nossos construtores pensam muito na "retração hidráulica", a ponto de colocarem cimento em quantidades menores que o mínimo necessário e, dessa forma, os problemas acabam sendo mais sérios do que simplesmente o surgimento de algumas fissuras. Devemos ter em mente que as edificações são como seres vivos, que sofrem as interferências do tempo através de um desgaste natural dos materiais nelas empregados, haja vista que nada é eterno. Vale lembrar as recomendações quanto à importância da manutenção preventiva e corretiva para se prolongar a vida útil de um imóvel. No entanto, existem algumas situações que não podemos controlar como desejaríamos; é o caso dos recalques diferenciais que normalmente ocorrem nas fundações. Por melhor que uma fundação seja projetada e executada, o solo é um material heterogêneo e sempre sujeito a deformações. Os especialistas em fundações buscam sempre minimizar esse comportamento diferencial para evitar qualquer tipo de dano na edificação, dentre eles as indesejáveis fissuras. No entanto, uma solução que buscasse impedir eventuais recalques diferenciais seria de custo muito elevado e mesmo assim não se poderia garantir com certeza absoluta o seu comportamento na realidade. A qualidade dos materiais empregados numa edificação, a composição dos mesmos e a forma incorreta na sua aplicação são fontes de vários tipos de trincas nas alvenarias e revestimentos. Materiais de baixa qualidade sofrem deterioração mais rápida e conseqüentemente geram mais trincas; argamassas muito pobres ou muito ricas em cimento também favorecem o surgimento de fissuras; e, ainda, uma aplicação incorreta sem chapisco ou elemento colante antes do emboço e reboco vai provocar inevitavelmente trincas. Mostraremos mais adiante algumas situações nas quais se constata esse tipo de problema. Por sua vez, temos também o comportamento da Superestrutura que sofre a influência de vários fatores externos, dentre eles, destacamos a ação do vento, da umidade e da temperatura, isso sem falar de possíveis falhas no projeto estrutural, que podem ser de dimensionamento, conceituai ou devido à falta de junta de dilatação. E qualquer uma dessas situações poderá ser fonte importante na geração de fissuras, exigindo nesses casos quase sempre uma interferência tecnicamente delicada e de alto custo. Algumas fissuras têm origem na concepção do projeto arquitetônico, que obriga materiais com comportamentos diferenciados a trabalharem juntos, principalmente com relação ao módulo de elasticidade, dilatação térmica e absorção de umidade de cada um; é o q j e ocorre quando se interligam metais, madeira, vidros, plásticos, revestimentos de argamassa, gesso e alvenarias, dentre outros, sem prever uma solução tecnicamente adequada para cada problema específico. Os critérios de qualidade durante a execução das obras têm papel fundamental no surgimento futuro de fissuras na estrutura e nas alvenarias, começando pelas fundações que devem ser acompanhadas por um engenheiro especializado, de modo a garantir que o projeto seja executado adequadamente e as possíveis alterações possam ser efetuadas de forma correta. A execução das formas, a colocação das ferragens, o lançamento, a cura e a desforma do concreto são outras atividades que se não forem corretamente executadas vão gerar fissuras na Superestrutura. Da mesma forma, o cunhamento das alvenarias e os tempos necessários para cada etapa do processo também são os responsáveis pelo surgimento de trincas nas alvenarias. Tivemos a oportunidade de constatar uma quantidade elevada de fissuras nas alvenarias de um conjunto habitacional, onde as paredes foram apoiadas diretamente sobre grandes panos de lajes, que apresentaram deformação excessiva pelas dimensões elevadas e pela desforma antes do tempo correto. O assunto fissuras é bastante extenso, sendo tratado em várias publicações de maneira ampla e profunda. No nosso caso, pretendemos enfocar os principais aspectos relativos às fissuras mais comuns em nossas edificações, objetivando permitir ao leitor um rápido diagnóstico das prováveis causas e as soluções que poderão ser adotadas para cada caso. Situações em que as fissuras são típicas, com características acadêmicas e que permitam fácil interpretação do problema existente, não são muito comuns na prática; normalmente, as fissuras existentes numa edificação podem ter causas e origens diferentes, provocando configurações diversas e dificultando um diagnóstico rápido. Algumas vezes um profissional mais afoito pode tirar conclusões precipitadas e ser conduzido a um diagnóstico errado, o que por sua vez implicará uma proposta de solução incorreta, que não irá resolver o problema, podendo agravá-lo em determinadas casos. Apenas para citar um exemplo, relatamos um fato curioso ocorrido numa obra na cidade de Jacareí, em São Paulo, onde foi feito um aterro sobre solo compressível e o construtor, preocupado com as possíveis deformações do solo e suas conseqüências no piso, resolveu colocar, por sua conta, uma malha de aço em todo o piso, passando por cima dos baldrames, a qual não estava prevista no projeto estrutural. Após alguns meses começaram a surgir várias trincas horizontais nas bases das alvenarias sem aberturas e emolduradas pela estrutura, ou junto às portas e janelas de outras paredes. A análise das mesmas não sugeria recalques diferenciais, por sua vez os cálculos dos baldrames e a sua execução estavam corretos; então, ficou uma pergunta sem resposta: o que estaria provocando a deformação dos baldrames? (Ver fig. 17.1.1) Fig. 17.1.1. Trincas em alvenaria devido à deformação dos baldrames O problema só pôde ser resolvido quando o construtor contou o que tinha feito; nesse instante, ficou claro que havia ocorrido um assentamento do solo, provocando um recalque no piso, que, por sua vez, se apoiou nos baldrames em função da armadura que tinha sido colocada na melhor das intenções. Nessas condições, houve uma sobrecarga não prevista no cálculo original dos baldrames, gerando deformações excessivas e conseqüentemente as trincas nas alvenarias. O fato mais curioso é que tivemos a oportunidade de participar de uma outra obra com as mesmas características, tanto de solo como de aterro, sendo que nessa também houve recalque do piso, só que este, apesar de não estar armado, provocou uma sobrecarga nos baldrames apenas pelo atrito do piso com a parede, resultando em trincas semelhantes ao caso citado anteriormente. Como se pode perceber por esses dois casos, o fato da colocação da malha de aço parecia ser o fator determinante para uma sobrecarga dos baldrames, porém a força do atrito entre o piso e a parede também foi suficiente para provocar o mesmo fenômeno em outra obra. Isso mostra que nem sempre é fácil se fazer uma avaliação com certeza absoluta dos fatores que levam à formação de determinadas trincas. Alguns casos vão exigir a presença de um especialista, que por sua vez terá de recorrer a ensaios de laboratório, à análise detalhada dos projetos e, dependendo das circunstâncias, proceder a um acompanhamento através do emprego de instrumentos que permitam avaliar a evolução das fissuras, principalmente quando se trata de um provável recalque diferencial das fundações. 17.2. PROCEDIMENTO DURANTE A VISTORIA Para se fazer um diagnóstico correto devemos analisar um conjunto de fatores que de uma forma direta ou indireta pode ter colaborado para gerar as fissuras; portanto, é necessário que o engenheiro, ao vistoriar uma edificação com problemas, assuma uma postura de investigação criteriosa, procurando observar e coletar o máximo de informações possíveis. Apresentamos a seguir alguns aspectos que consideramos importantes de ser levantados durante uma vistoria para avaliação de fissuras, uma vez que qualquer um deles pode nos levar a identificar a origem ou causa do problema. 1 7 . 2 . 1 . Histórico da Edificação Data de construção, existência de projetos, tipo de fundação, sondagens ou definição das características do subsolo local, tipo de estrutura, alvenarias de fechamento e material empregado, reformas e ampliações, reparos anteriores em fissuras, mudança de uso ou de sobrecarga. 1 7 . 2 . 2 . Histórico das Trincas Data provável do surgimento de cada uma, evolução das mesmas {comprimento, largura e profundidade), se a abertura costuma variar de tamanho, abrindo ou fechando em determinadas épocas do ano, verificação da existência de fissuras nos vizinhos. Identificação das fissuras "vivas", que são aquelas em movimentação e denunciam que o problema causador está atuante; ou as "mortas", que são as trincas estabilizadas, cuja causa não está mais agindo sobre a edificação. Para se fazer uma primeira avaliação sobre a evolução ou não das fissuras, podemos colocar selos de gesso ou colar lâminas de vidro. Esses materiais vão denunciar se está ocorrendo uma movimentação das mesmas; por outro lado, podemos fazer marcações nas extremidades e no sentido transversal das fissuras, sendo que as anotações devem ser feitas sempre na mesma hora do dia, registrando os valores observados e as respectivas datas, de tal forma que nos permitam fazer uma avaliação criteriosa do comportamento das mesmas. Algumas situações podem indicar uma tendência para a estabilização da movimentação que foi a fonte geradora da fissura; nesses casos, devemos aguardar o tempo necessário e providenciar a selagem da mesma. 1 7 . 2 . 3 . Histórico d c O c o r r ê n c i a s na Região Avaliar criteriosamente todos os fatores externos que podem ter acontecido na época do surgimento das trincas, do tipo: obras vizinhas, vibração provocada por bate-estaca, rebaixamento do lençol freático, escavações, aberturas de novas avenidas na proximidade, ou qualquer outro tipo de acontecimento externo incomum. 1 7 . 2 . 4 . Q u a l i d a d e dos Materiais Muitas fissuras são provenientes das características dos materiais empregados e da forma com eles foram aplicados. No caso das argamassas de assentamento e revestimento, a qualidade e a composição dos materiais podem ser fatores determinantes para o surgimento ou não de trincas, como veremos mais adiante. 1 7 . 2 . 5 . M a p e a m e n t o das Trincas Fazer um levantamento detalhado de todas as fissuras, identificando o comprimento, a largura, a profundidade e a localização de cada uma. 17.2.6. Instalações H i d r á u l i c a s e Elétricas Devemos fazer um mapeamento por onde passam os dutos hidráulicos e os eletrodjtos das instalações elétricas. 1 7 . 2 . 7 . Manifestações Patológicas Verificar a existência atual, ou no passado, de umidade significativa, fungos, bolor, destacamento de argamassa, eflorescência, etc. Todas as recomendações anteriores podem parecer um exagero a princípio; no entanto, a experiência mostra que muitas vezes qualquer uma dessas informações pode orientar de forma decisiva o diagnóstico correto das causas que geraram as fissuras. Devemos ter em mente que mesmo agindo assim, existem situações em que o profissional não terá certeza absoluta das verdadeiras causas que motivaram aquelas trincas ou pelo menos parte delas. E 33 Em qualquer situação é sempre importante verificar se as fissuras que estão sendo analisadas podem de alguma forma indicar uma situação que compromete em curto prazo a estabilidade da edificação e conseqüentemente a segurança de seus usuários. Diante dessa possibilidade, devemos tomar todas as medidas de segurança cabíveis, até mesmo, se for o caso, interditando a edificação, evacuando o local e avaliando as possíveis interferências de um sinistro nas edificações vizinhas. 1 8 Análise das trincas em alvenarias 18.1. DEVIDO A ALTERAÇÕES QUÍMICAS DOS MATERIAIS Neste item veremos uma das causas principais do surgimento de trincas em revestimento, independentemente de a edificação estar ou não num meio agressivo, uma vez que o fenômeno se deve aos materiais empregados e à presença de umidade. Analisaremos os problemas gerados pela hidratação retardada de cales e o ataque por sulfato. 1 8 . 1 . 1 . Hidratação Retardada de C a l e s Quando as argamassas de assentamento das alvenarias são feitas com cales mal hidratadas, podem apresentar elevados teores de óxido livre de cal e magnésio, que em presença de umidade irão se hidratar e conseqüentemente aumentar de volume, podendo chegar ao dobro do tamanho anterior. Essa expansão vai provocar o surgimento de trincas no revestimento, acompanhando as juntas de assentamento dos elementos que formam a alvenaria. A tendência é que essas trincas fiquem na parte mais superior das alvenarias, onde sofrem menos o peso das argamassas de assentamento. No entanto, já tivemos oportunidade de constatar a presença das trincas em várias alturas distintas da alvenaria (ver fig. 18.1.1). São Normalmente Horizontais e Ocorrem Inicialmente na parto mais Elevada do Alvonaria, por sor uma Região de menos Peso. Corte na Alvenaria 1 8 . 1 . 2 . Ataque por Sul fatos Esse fenômeno é semelhante ao anterior, uma vez que o resultado final será também uma expansão das argamassas de assentamento dos elementos que formam a alvenaria; porém, o processo químico é totalmente diferente, pois nesse caso devemos ter, além da umidade, a presença de cimento e sul fatos em solução. O cimento é um elemento constante nas argamassas mistas e a umidade é outro fator constante a atormentar todas as edificações; fica faltando então a presença do sulfato em solução, que por sua vez pode vir de diversas fontes, tais como: águas contaminadas, componentes feitos de argila com alto teor de sais solúveis, através do solo ou da umidade proveniente da lavagem de pisos e produtos usados no asseio corporal. Uma vez reunidos esses três elementos, ocorrerá uma reação química entre o aluminato tricálcico presente no cimento e o sulfato em solução, formando a etringita (sulfoaluminato tricálcico), mediante uma grande expansão. Esse aumento de volume irá provocar uma série de trincas nas juntas de assentamento de forma análoga à hidratação retardada de cales. No entanto, podemos destacar que o ataque por sulfatos produz trincas com maior abertura e quase sempre surgem acompanhadas de eflorescência (ver fig. 18.1.2). 4+ +~ Fig. 18.1.2. Trincas em alvenaria devido ao ataque de sulfetos As trincas representadas na figura anterior apresentam forma semelhante ao processo do hidratação retardada de cales, porém diferentes em dois aspectos fundamentais: • • Exibem aberturas mais pronunciadas. São quase sempre acompanhadas de eflorescência. 1 8 . 1 . 3 . Perda de Elementos Finos Com base no anteriormente exposto, é de esperar que as trincas devidas a reações químicas se apresentem sempre de forma aberta. De fato isso ocorre na maioria dos casos; entretanto, se não forem tomadas providências para sanar o problema, com o passar do tempo ocorre um processo inverso, através de uma diminuição de volume da argamassa de assentamento, provocada pela perda de elementos finos em função da lavagem pelas águas de chuva. Nessas circunstâncias, vamos observar que as trincas existentes no revestimento estarão comprimidas, chegando uma a se sobrepor ligeiramente à outra (ver fig. 18.1.3). Face Externa Face Interna ( Argamassa de Revestimento Incidência de Á g u ^ / de Chuva J Abatimento na Espessura Devido à Perda de Finos Pela lavagem da água da chuva Argamassa de Revestimento <— Tijolo / Bloco ' £ Obs.: esse Fenômeno Chegou a Provocar a Inclinação de Chaminés de Tijolo aparente para o lado das Chuvas Predominantes. Fig. 18.1.3. Trincas em alvenarias devido à perda de elementos finos 18.2. DEVIDO À UMIDADE A umidade pode atingir a alvenaria de várias formas, sendo as mais comuns aquelas provenientes do solo |X)r falha no sistema de impermeabilização do respaldo inferior e nas proximidades do piso, pontos |>or onde se inicia uma infiltração de água, e |X)r capilaridade se alastra [>or boa parte da parede. As trincas provocadas pela variação de umidade nas alvenarias são devidas a uma dilatação ou retração do painel em função do ganho ou perda de água do mesmo. Não devemos confundir com a condição dos itens 18.1.1 e18.1.2, em que a umidade é um dos componentes necessários para que ocorra a reação química. Um painel de alvenaria é um elemento rígido no sentido da maior inércia, não aceitando deformações sem apresentar trincas. Como a variação de umidade provoca uma variação dimensional da peça (aumentando ou diminuindo de volume), então o surgimento de fissuras é inevitável (ver fig. 18.2.1). Trinca Vigas o Pilaros de Concreto Muro • • Fig. 18.2.1. Trincas em alvenaria devido à variação de umidade A fim de se evitarem infiltrações de umidade nas paredes, devemos executar um revestimento de forma correta, observando-se todas as recomendações especificadas no item traço, espessura e aplicação das argamassas; ao mesmo tempo em que se deve dar atenção especial para a impermeabilização no respaldo da fundação, de forma a não haver uma infiltração de umidade vinda do solo ou do piso externo, que por capilaridade vai provocar umidade em boa parte da alvenaria. Para evitar esse tipo de problema, que por sua vez é muito prejudicial e caro para se resolver depois de implantado, recomendamos que se faça um respaldo conforme indicado na fig. 18.2.2. Aplicar em Todas as Faces Produtos Impermeabillzantes Lado Externo Rodapé Lado Interno Piso Acabado Interno ^Contraplso Interno de Concreto Argamassa com Impermeablllzante Elemento do Fundação (Tijolo / Bloco I Concreto) Fig. 18.2.2. Impermeabilização no respaldo das fundações Para se resolver uma situação existente, em que se tem uma ascensão de umidade na base da alvenia, devemos criar uma barreira eficiente para isso. Podemos fazer de duas formas diferentes; uma delas é criando uma barreira com injeção de produtos químicos na base da parede, conforme mostra a fig. 18.2.3. Fazer Furos na Base da Alvenaria e Injetar Produto Químico, Conforme Especificação do Fabricante Fig. 18.2.3. Barreira química contra umidade em parede existentes A solução apresentada na fig. 18.2.3 normalmente é de custo elevado e de eficiência duvidosa. Outra alternativa que consideramos mais eficiente, porém bastante trabalhosa, é a substituição da impermeabilização existente através do processo especificado pelo eng. Ernesto Ripper, no seu livro Como Evitar Erros na Construção, conforme tomamos a liberdade de transcrever abaixo todos os passos recomendados (ver fig. 18.2.4). a) Executar rasgos em toda a profundidade da alvenaria, acima da impermeabilização a ser substituída, com aproximadamente 15 cm de altura e 1 m de comprimento, alternados com distância de 0,8 m entre eles. b) Retirar a impermeabilização existente, limpar e regularizar os alicerces (como alicerces entende-se viga baldrame, fundações ou qualquer base da alvenaria). c) Aplicar duas camadas de feltro asfáltico, coladas c o m asfaltos oxidados a quente ou uma camada de butil ou similar, em toda a extensão do rasgo. d) Aplicar uma camada de proteção de argamassa de cimento e areia 1:4 e reconstruir a alvenaria com tijolos recozidos ou prensados em um comprimento de 0,8 m, cuidando que seja bem cunhada a alvenaria acima. Deixar dentes nas extremidades. e) Executar os rasgos de 0,8 m alternados entre os vãos já reparados, repetindo o procedimento anterior, ficando a impermeabilização com um transpasse de 10 cm em cada lado sobre a impermeabilização já executada. f) Repetir o procedimento como nos outros rasgos, completando assim o fechamento total da parede. g) Demolir o revestimento úmido existente acima da faixa reconstruída e deixar secar a alvenaria descoberta. h) Revestir com emboço internamente em aditivo impermeabilizante, para deixar que a alvenaria respire. Externamente é aconselhável usar no emboço aditivo impermeabilizante para uma melhor proteção da alvenaria. 1 - Etapa: Corte Alternado da Parede 2 - Etapa: Impermeabilização e Fechamento do Corte Número 1 Plano do Alvenaria Proteção Mocãnica com Argamassa de Cimento e Areia 1:3 numa Extensão do 80 cm 8of * Fechamento c o m alvenaria de Tijolo 10 10 * t 80 Elemento Impermeabilizante em Toda Extensão do Corto 3 - Etapa: Corte dos Trechos Remanescentes na Etapa -1 4 - Etapa: Impermeabilização e Reconstrução do Corte 2 Transpasse com Elemento Impermeabilizante da Etapa - 2 Fig. 18.2.4. Impermeabilização no respaldo da parede existente com infiltração de umidace Outro fator que propicia o ataque da umidade é uma deficiente condição de estanqueidade da argamassa de revestimento, ou por falta de pintura ou devido à existência de fissuras provocadas por qualquer um dos motivos aqui citados, permitindo assim uma infiltração de umidade através das águas pluviais. Quando esse tipo de problema já estiver implantado, devemos fazer uma avaliação da gravidade da situação. Para casos mais críticos, é preciso trocar todo o revestimento; nos mais discretos, podemos refazer a pintura usando tinta acrílica para fachadas. 18.3. DEVI DO AO TRAÇO O traço da argamassa com emprego de cimento deve ser bem feito, dosando-se corretamente os materiais, pois é fundamental para um comportamento eficiente do revestimento como um todo, principalmente quanto à durabilidade e formação de trincas. Muitas vezes o profissional menos preparado acredita que deve fazer uma mistura rica em cimento, uma vez que a responsabilidade pela resistência se deve a ele; nessas concições, o revestimento estará sujeito a descolamento e a fissuração acentuada, devido ao fenômeno da retração hidráulica, como foi abordado no capítulo 14.2. Rara os revestimentos com argamassa à base de cal, devemos ter em mente que o processo de endurecimento se deve à carbonatação da cal, dependendo para isso do anidrido carbônico do ar. Rara tanto, a porosidade e espessura do revestimento devem ser tais que favoreçam o ciclo de endurecimento. As camadas de reboco normalmente são de pouca espessura, porém ricas em finos, o que desfavorece a porosidade, principalmente quando não se faz um alisamento intenso, que pode provocar a concentração de leite de cal na superfície. Entendemos que o traço de argamassa misto de areia/cimento/cal/água, quando bem dosado e adequadamente misturado, tem mostrado desempenho melhor, uma vez que a presença da cal incorpora ar na argamassa, conferindo maior trabalhabilidade sem precisar usar muito cimento. 18.4. DEVIDO À ESPESSURA A espessura de um revestimento não deve ser superior a 2 cm. Q u a n d o houver necessidade de uma camada mais espessa, então o correto é aplicar camadas sucessivas com menos de 2 cm, respeitando o tempo necessário para que ocorra o c i c l o de endurecimento de cada camada. Aplicações de revestimentos de argamassa mista com espessuras de 4 e 5 cm são muito comuns nas obras para corrigir desaprumos. Mas quando são aplicadas numa única camada, correm o risco de apresentar trincas e descolamento, por serem normalmente mais ricas em cimento, sofrendo, portanto, os problemas da retração hidráulica e da rigidez maior, que não permitem que acompanhem a movimentação da estrutura. 18.5. DEVIDO À APLICAÇÃO Inicialmente elevemos verificar a condição de rugosidade da superfície onde deverá ser aplicado o revestimento, tendo em vista que por melhores que sejam o traço e a espessura, se não for providenciada uma boa ponte de aderência, poderá ocorrer o descolamento do revestimento. Para as superfícies mais rugosas como alvenarias de tijolo de barro maciço ou cerâmicos, o chapisco de areia e cimento bem aplicado tem-se mostrado eficiente. Para revestimento de materiais mais lisos ou superfícies de concretos feitos com formas resinadas, ou que receberam desmoldante, devemos primeiro proceder a uma limpeza de todo e qualquer material que possa servir como uma película isolante entre os materiais e posteriormente aplicar argamassas industrializadas, especialmente desenvolvidas para essa finalidade, ou seja, a de garantir uma perfeita aderência do revestimento ao substrato. A aplicação do emboço deve ser feita em camadas nunca superiores a 2 cm. Caso sejam necessárias espessuras maiores, deverá ser executada em etapas, respeitando o tempo de secagem e endurecimento da aplicação inferior; caso contrário, vai ocorrer uma retração posterior da camada anterior, causando trincas na superfície. Da mesma forma o reboco também não deve ser aplicado antes do tempo certo nem alisado demasiadamente, o que provocará o surgimento de leite de cal na superfície do revestimento, colaborando para impedir a carbonatação da cal presente no emboço. Se não forem observados os cuidados recomendados na dosagem, no controle da esjx?ssura e durante a aplicação do revestimento de argamassas, poderemos ter de conviver com inúmeras fissuras mapeadas, conforme mostra a fig. 18.5.1. Fig. 18.5.1. Fissuras mapeadas devido à aplicação A solução nesses casos pode ser uma renovação da pintura para as situações mais brandas, em que as fissuras apresentam aberturas reduzidas e não atingiram grandes proporções; caso contrário, deverá ser refeito todo o revestimento, tendo em conta que não se resolve o problema se for feito apenas de forma parcial, quando se comprova tratar-se de falha executiva. 18.6. DEVIDO ÀFLEXÃO Os painéis de alvenarias, quando não estão estruturados, resistem muito pouco à ação de forças que provoquem um momento fletor no sentido da menor inércia. Isso pode ocorrer devido à pressão direta do vento sobre o pano de alvenaria ou sobre as coberturas; estas, por sua vez, podem gerar outros esforços na parte alta das paredes em função da dilatação térnica, ou quando se tem uma estrutura cm arco sem tirante. Outro elemento de alvenaria muito vulnerável são os oitões que, quando desprovidos de pilares de amarração, acabam trincando pela ação do vento e da cobertura (ver fig. 18.6.1). A - Trinca e m Oitão B - Em Parede com Laje em Branco Laje em Balanço C - Cobertura em Arco sem Tirante Estrutura em Arco sem Tirante Fig. 18.6.1. Trincas devido à movimentação da alvenaria Algumas paredes podem ficar sujeitas a momentos fletores localizados, que são gerados pela rotação de elementos de concreto que se apoiam na alvenaria; isso normalmente ocorre quando se engastam os degraus de uma escada ou se apoiam lajes que apresentem deformações excessivas. Para se evitar esse tipo de trincas, devemos sempre estruturar adequadamente as paredes para que essa responsabilidade fique por conta da estrutura, e não das alvenarias. 18.7. DEVIDO AO RECALQUE DAS FUNDAÇÕES Não seria economicamente viável se projetar e executar fundações com recalques zero, a não ser em condições especiais em que se pode descarregar a carga de todos os pilares em rochas contínuas e sem fraturas. Como isso é raro de conseguir a um custo compatível para as construções prediais, devemos buscar soluções de projeto que minimizem os recalques e suas conseqüências, uma vez que dentro de certos limites é perfeitamente possível se conviver com pequenas acomodações. No entanto, devemos estar atentos para as trincas que indicam um possível recalque diferencial das fundações, haja vista o grande número de sinistros causados por esse motivo, principalmente em edificações de pequeno porte onde não se tomaram os devidos cuidados na investigação do subsolo nem na escolha do tipo adequado de fundação para ser executado naquele terreno. As trincas de recalque podem se apresentar de formas diferentes. Existe um conceito genérico para a maioria dos profissionais da área, do que toda trinca a 45" indica um problema de fundações; qualquer outra configuração é devida a outro tipo de problema. Na verdade não é bem assim, pois vai depender muito do tipo de edificação, da sua estrutura o da causa geradora do recalque diferencial. Quando um painel de alvenaria sem aberturas está emoldurado por vigas e pilares, podemos então ter um caso clássico no qual as trincas apontam para o pilar que está recalcando mais que os outros. Nesses casos, o que ocorre é fácil de ser entendido com base na análise de uma pequena seção da alvenaria, onde podemos perceber que a resultante das forças gere trações que explicam o surgimento das trincas (ver fig. 18.7.1). Estrutura Fig. 18.7.1. Fissuração devido ao recalque diferencial das fundações No entanto, quando se têm aberturas nas paredes ou elas não são contornadas por vigas e pilares, as trincas podem assumir configurações das mais variadas formas, que não a de 45°. Nos casos em que há a c o m o d a ç ã o de aterro, normalmente o recalque vem acompanhado de uma movimentação horizontal provocando rachaduras, conforme mostra a fig. 1 8 . 7 . 2 . Fig. 18.7.2. Trincas devido à acomodação do aterro Um fator importante a ser considerado na avaliação do problema é a idade do imóvel e a época em que surgiram as trincas. Se for uma obra recém-construída, podemos imaginar que se trata de fundação inadequada para o solo local. Porém, se for edificação antiga sem histórico sério de trincas no passado, devemos verificar possíveis eventos fortuitos ou não, que possam ter desencadeado o processo de recalque, como vazamentos em tubulações hidráulicas enterradas, obras novas nas proximidades, escavações, interferência de árvores próximas, rebaixamento do lençol freático, vibrações devido à cravação de estacas, etc. Para se evitarem as trincas provenientes de recalques diferenciais das fundações, devemos inicialmente fazer uma sondagem adequada do subsolo e consultar sempre um engenheiro especializado em mecânica dos solos, para que ele projete a fundação mais adequada técnica e economicamente para a edificação. Por sua vez, o arquiteto e o engenheiro calculista elevem estar em sintonia com todo o processo, analisando os prováveis pontos onde possa ter ocorrido um assentamento diferencial e estudando soluções específicas para cada caso. Devemos lembrar que obras diferentes para um mesmo tipo de solo podem ter soluções diversas, uma vez que vai depender do porte da obra, da grandeza das cargas e do nível de assentamento das fundações. 18.8. DEVIDO AO EXCESSO DE CARGA Alvenarias sujeitas a cargas elevadas apresentam uma configuração de trincas verticais decorrentes da deformação das argamassas de assentamento e dos elementos componentes da mesma (tijolos de barro maciço, blocos cerâmicos ou de concreto). Normalmente, a ruptura não ocorre inicialmente na argamassa de assentamento a ponto de gerar trincas horizontais, tendo em vista que elas normalmente trabalham num sistema triaxial de tensões, que resulta num aumento em sua capacidade de resistir a esforços de compressão (ver fig. 18.8.1). 1 I 1 Fig. 18.8.1. Trincas em alvenaria devido a excesso de carga Esse tipo de situação costuma ocorrer em alvenarias autoportantes subdimensionadas, ou quando a deformação da estrutura situada na parte superior da parede for maior que a inferior, provocando com isso uma compressão exagerada na parede e gerando as fissuras. Para que isso não ocorra, devemos avaliar antecipadamente esse tipo de situação na fase do projeto de estrutura, buscando um dimensionamento correto nos casos de alvenarias portantes e adotando-se soluções que evitem flechas excessivas no caso das estruturas convencionais. Para se resolver um problema já existente numa alvenaria portante, devemos estudar cuidadosamente um projeto de reforço que permita aumentar a capacidade da parede em suportar cargas verticais. Quando se tratar de estrutura de concreto armado comprimindo a alvenaria, devemos primeiramente fazer uma análise do projeto e do histórico da obra, com a finalidade de avaliar o comportamento da estrutura no momento da separação com a parede. Caso esses estudos indiquem que isso pode ser feito, então a solução é criar uma junta de dilatação na ligação parede/ estrutura, que por sua vez deverá ser preenchida posteriormente com massa elástica. Entendemos por massa elástica qualquer produto com capacidade vedante, boa aderência e principalmente que seja deformável para absorver as movimentações entre a parede e o concreto. O mercado possui atualmente uma grande gama desses produtos, com tais características e para essa finalidade. 18.9. DEVIDO A ABERTURAS Uma situação muito comum de verificar na maioria das edificações são as trincas que quase sempre aparecem nos cantos das aberturas de portas e janelas das alvenarias. Isso ocorre devido a uma concentração de tensões que surgem nesses vértices. Para se combater essas trincas, devem ser construídas vergas e contravergas, ou seja, fazer uma amarração na parte superior e inferior da abertura (ver fig. 18.9.1). Fig. 18.9.1. Trincas em alvenaria devido à abertura 18.10. DEVIDO A CARGAS DIFERENCIADAS Esse tipo de trinca ocorre principalmente nas fundações em sapatas corridas, onde, devido às características da obra, a distribuição de cargas não é uniforme, em face da presença de aberturas nas alvenarias próximas das fundações (ver fig. 18.10.1). Fig. 18.10.1. Trincas em alvenaria com fundação contínua e carregamentos diferentes Para minimizar esse efeito, devemos armar a sapata corrida nas duas faces, superior e interior, de forma que ela possa absorver melhor todos os momentos fletores a que ficar submetida, resultando numa distribuição mais uniforme das cargas no solo, reduzindo assim as deformações diferenciais. 18.11. DEVIDO A ÁRVORES PRÓXIMAS Algumas edificações comportam-se muito bem sem apresentar fissuras durante vários anos e num determinado instante surgem trincas sem razão aparente. O motivo pode ser uma árvore que foi plantada próxima do imóvel e com o passar do tempo suas raízes cresceram e afetaram o comportamento das fundações. Nesses casos podemos ter dois tipos de trincas: aquelas devido a um levantamento da edificação, mais prováveis em construções leves, e outras que apresentam um recalque localizado da fundação, provocado por um provável adensamento do solo naquele ponto em função da perda de água para as raízes da árvore {ver fig. 18.11.1). E 47 Obs.: Há Casos onde as Raízes Procuram a Superfície e Suspendem a Edificação Fig. 18.11.1. Trincas devido à proximidade de árvores Para se evitar esse tipo de problema, devemos plantar árvores longe da edificação e, quando não for possível, dar preferência para vegetações cujo comportamento da raiz seja conhecido e se tenha segurança que elas não irão prejudicar o comportamento das fundações no futuro. Quando o problema já se manifestou, é necessário remover a árvore para outro local ou, se isso for impossível, então se deve cortar a mesma tomando providências para que ela não volte a crescer num futuro próximo. Como este é o único capítulo em que vamos falar de vegetação, queremos tomar a liberdade de fazer um alerta para uma situação que tem causado enormes transtornos a muitas pessoas. Trata-se dos jardins em sacadas e coberturas de prédios residenciais e comerciais, onde normalmente são plantados dois tipos de plantas, a "Fícus" e a "CHEFLERA". As suas raízes são extremamente ávidas por água e fazem isso de uma forma acelerada e danosa, infiltrando-se rapidamente pelos ralos e tubulações, obstruindo totalmente a passagem de água e causando sérias infiltrações. Constatamos uma situação semelhante a essa no jardim de um apartamento de cobertura, onde as raízes desses dois tipos de vegetação penetraram nas tubulações hidráulicas, atingindo quatro andares abaixo. Não gerou trincas, mas em compensação causou grande transtorno a cinco famílias. 18.12. DEVIDO À DEFORMAÇÃO DO APOIO Quando uma parede está apoiada sobre uma viga ou laje que se deformam excessivamente, podemos encontrar algumas configurações diferentes de trincas em função do tipo de alvenaria, do envolvimento da mesma pela estrutura e devido às aberturas existentes. Isso tem ocorrido em conjuntos habitacionais por razões normalmente de ordem econômica, em que se executam estruturas esbeltas com grandes panos de laje ou vãos de viga exagerados. O resultado na maioria dos casos onde isso ocorreu é o surgimento de inúmeras trincas nas alvenarias, provocadas |)ela deformação excessiva dos elementos que formam a estrutura (ver fig. 18.12.1 e 18.12.2). Fig. 18.12.1. Trincas provocadas por deformação da viga de sustentação da alvenaria • Fig. 18.12.2. Trincas provocadas pela deformação maior da viga superior Situação como a descrita no início deste capítulo, em que os baldrames foram sobreca'regados pela laje de piso, também é capaz de provocar diversas trincas nas alvenarias e no próprio componente estrutural. Outra condição responsável pelo surgimento de várias trincas são os trechos em balanço das estruturas, uma vez que estão sempre sujeitos a deformações pronunciadas, principalmente quando dimensionados de forma arrojada (ver fig. 18.12.3). Alvenaria Trinca Estrutura Fig. 18.12.3. Trincas em alvenaria devido à deformação do balanço Os prédios verticais mais novos, principalmente os residenciais de luxo, passaram a ter sacada de todos os tipos e tamanhos, com piscina, churrasqueira e outros equipamentos de lazer. Cm alguns com arquitetura muito arrojada ou estrutura mal projetada, eles começaram a apresentar muitas trincas no concreto e nas alvenarias, em função de serem normalmente elementos estruturais trabalhando em balanço e com torção. Esse tipo de situação deve ser previsto antecipadamente na fase de projeto, buscando-se soluções alternativas que minimizem as deformações excessivas da estrutura. Agindo assim, estaremos evitando o danoso surgimento das trincas. Devemos levar em consideração que corrigir esse problema depois da obra pronta é tecnicamente complicado e, na maioria das vezes, economicamente inviável, sendo no entanto obrigatório quando a situação estiver colocando em risco a estabilidade da edificação e conseqüentemente a segurança de seus usuários. 18.13. DEVIDO À ROTAÇÃO DA ESTRUTURA Em determinados casos, as vigas e lajes sujeitas a grandes deformações, quando apoiadas diretamente sobre paredes autoportantes, geram trincas de tração e compressão nas bordas das alvenarias, devido à rotação do apoio (ver fig. 18.13.1). Estrutura I 1 Trinca de Tração - - ' f -wy Trinca de Tração Alvenaria Portante Alvenaria Fig. 18.13.1. Trincas devido à rotação do apoio Para se evitar esse tipo de trincas, devemos criar berços de apoio de modo a delinear o local da trinca e permitir a rotação do elemento estrutural sem prejudicar a parede de sustentação (ver fig. 18.13.2). Estrutura Laje Massa Elástica Vedar com Massa Elástica Elemento de Transição Elemento de Transição Alvenaria Alvenaria Fig. 18.13.2. Aparelhos de apoio para permitir rotação Uma vez que o problema estiver instalado, é necessário frisar interna e externamente toda a ligação parede/concreto, para liberar a movimentação, sendo que posteriormente devemos calafetar a junta com argamassa elástica. 1 9 Sinistros devido à ação dos ventos 19.1. GENERALIDADES Neste capítulo faremos algumas considerações sobre a importância de levar em conta a ação do vento em determinadas estruturas. No Brasil, não estamos sujeitos a terremotos, neves, furacões ou grandes vendavais freqüentes, o que leva alguns construtores ou projetistas de estruturas a não dar a devida importância para estes fenômenos naturais. O s ventos têm sido a causa de muitos sinistros no Brasil, principalmente em algumas regiões onde eles ocorrem com maior intensidade. Na região Sul do país, os vendavais acontecem com mais freqüência e causam enormes danos às edificações, tendo em vista que a maioria delas não foi projetada ou construída para resistir à ação do vento. O s sinistros nesses casos atingem mais as edificações altas, localizadas em áreas com maior incidência de ventos fortes, em pontos onde a topografia ou as edificações próximas favorecem um aumento da velocidade do vento. O s prédios mais sujeitos à ação do vento são aqueles construídos com materiais ou componentes leves, em que se emprega madeira ou metálica, sendo que via de regra o telhado é a parte mais vulnerável da edificação, principalmente quando as inclinações são mais baixas. No entanto, podem ocorrer sinistros devido ao vento em locais não situados em áreas de maior risco, porém elas reúnem uma série de características que em determinado momento favorecem uma forte atuação do vento. São regiões onde a topografia local ou mesmo a disposição das edificações colaboram para aumentar a ação do vento. Por exemplo: a velocidade e a turbulência aumentam atrás de morros e montanhas; da mesma forma, nos aclives de taludes e colinas há um aumento de velocidade; porém, pode ocorrer o contrário em vales protegidos por morros e montanhas, em que a velocidade do vento tende a diminuir. As velocidades básicas representadas pelas isopletas não levam c m consideração as características referentes à localidade da edificação, à topografia, à rugosidade do terreno e à altura do edifício. Dessa forma, a velocidade de cálculo a ser adotada para se determinar o valor das cargas atuantes deve ser a velocidade característica, que é a velocidade básica corrigida pela influência desses fatores. Sendo assim, temos que: V k = V„ x S, x S2 x S3 Onde: Vk V0 S, S, S, = velocidade característica (m/s) = velocidade básica (m/s) = fator topográfico = fator de rugosidade, dimensão da edificação e altura do terreno = fator estatístico Apenas para guns valores com 6 m de básica de 45 se ter uma idéia dos valores de pressão dinâmica, apresentamos na tabela 9 alque foram calculados para uma casa térrea com 3 m de altura, outra assobradada altura e um edifício industrial com 12 m de altura, numa região com velocidade m/s e fator de rugosidade 2 (terrenos abertos com poucas obstruções). Tabela 9 Altura da edificação (m) 3 m 6 m 12 m Pressão dinâmica (Kgf/m 2 ) II 49 64 U 93 || Não vamos nos aprofundar em maiores detalhes para o cálculo desses valores, uma vez que foge ao escopo do presente trabalho; no entanto, consideramos importante dar ao leitor uma visão dos fatores externos que interferem no comportamento de uma edificação. Os ventos são originados pelo gradiente de pressão, ou seja, as diferenças de pressão atmosférica provocam a movimentação de grandes massas de ar, sendo que isso ocorre pelo calor irradiado da superfície terrestre para a atmosfera. Quando o vento incide sobre um edifício, aparecem grandes vórtices, alterando as pressões no local; ao mesmo tempo em que a construção age como uma barreira não-aerodinâmica, alterando o fluxo de vento no seu entorno (ver fig. 19.1.1). A face onde incide o vento é denominada "barlavento" e fica sujeita a pressões positivas, sendo que nessa face ocorre uma diminuição da velocidade do vento. Por sua vez, o fluxo de vento se divide passando pelas laterais e por sobre a edificação, criando os vórtices ou turbi- Ihões, que provocam na fachada oposta, denominada de "sotavento", e nas coberturas pouco inclinadas esforços negativos de sucção. Na figura 19.1.2, podemos ter uma idéia da distribuição das pressões sobre uma edificação, quando o vento incide perpendicularmente à cumeeira. É importante ressalvar que a forma, a altura, a inclinação do telhado e a direção dos ventos alteram significativamente essas pressões, como veremos mais adiante. No entanto, a figura 19.1.3 mostra a distribuição de pressões em telhados com inclinações diferentes. Podemos perceber que nos telhados com inclinação de 45°, onde o vento incide cie forma perpendicular à cumeeira, temos uma pressão de compressão (positiva) na água de barlavento; situação que se inverte quando essa inclinação passa para 30°, em que os esforços passam a ser de sucção (negativos). Nos estudos que serão apresentados mais adiante, poderemos perceber melhor os efeitos da forma da edificação e o angulo de incidência do vento na distribuição de pressões sobre uma edificação. Outra situação que elevemos ter presente quando analisamos os efeitos do vento nos edifícios, é que os esforços não se distribuem de forma homogênea em toda a superfície, mas sim de maneira localizada, como especifica a atual norma brasileira NB-599 (ver fig. 19.1.4). No entanto, é preciso salientar que os efeitos locais são ações de curta duração e que por sua vez não atuam simultaneamente, com seus valores máximos, sobre todas as áreas mais vulneráveis. E 53 A ação do vento se dá por rajadas, que por sua vez "ocorrem em uma seqüência aleatória de freqüência e intensidade" (Blessmann), sendo que quanto maior for a velocidade de uma rajada, menor será a sua duração. Normalmente as pequenas edificações é que são mais atingidas pelos efeitos das rajadas. Os maiores danos normalmente são causados nas coberturas, como veremos mais adiante; no entanto, temos presenciado alguns casos em que eles representam uma ameaça em potencial à estabilidade lateral de paredes com alturas elevadas e sem travamento no topo, como costuma ocorrer em armazéns, galpões industriais, que são as maiores vítimas da ação do vento, quando essas edificações não foram projetadas ou executadas de forma adequada. O que ocorre é que a força do vento atuando nas paredes e coberturas da edificação produz um esforço horizontal que resulta em momentos fletores nos pilares e nas fundações, devendo ser prevista uma fundação e uma superestrutura dimensionadas para resistir a esses esforços, o que não acontece em algumas obras, e com isso temos um risco de sinistro pela ação do vento. O pior que pode acontecer é quando esse momento não é considerado nem na Infra e nem na Superestrutura. Nessas condições fica muito reduzida a capacidade da parede em resistir «às rajadas de vento. Há casos em que o construtor se preocupa com o reforço do pilar e se esquece da fundação, ou vice-versa. O fato é que a fundação e os pilares deverão resistir aos esforços de vento que atuaram nas paredes e na cobertura. Ocorreram diversos casos em que paredes inteiras tombaram pela ação do vento, principalmente nos galpões industriais, onde a sua estabilidade lateral não foi prevista corretamente para resistir ao empuxo do vento. Nessas edificações, quase sempre as paredes de fechamento externo não são travadas por outras internas, ficando assim mais vulneráveis a um tombamento. Nesse sentido, podemos perceber quando viajamos que as indústrias localizadas ao longo das estradas têm pilares salientes das alvenarias. Isso se deve à necessidade de o elemento estrutural ficar com sua inércia maior perpendicular ao alinhamento da parede, pois dessa forma terá melhores condições de resistir ao empuxo lateral do vento. Com relação ao fechamento lateral de pavilhões e edificações de maior altura, queremos chamar a atenção para o uso cada vez maior de painéis leves que são motivos de sinistro devido a uma fixação inadequada. Nesses casos é muito importante que se faça um estudo da pressão do vento de forma a balizar o sistema mais adequado técnica e economicamente para a solidarização das placas na estrutura. Devemos também tomar alguns cuidados durante a execução da obra, pois pode haver nessa fase uma concentração de esforços devido à ação do vento. Esse fato ocorreu durante a construção de um galpão industrial, onde se tinham levantado apenas três paredes laterais; uma rajada de vento entrando pela abertura deixada derrubou a parede oposta, apesar de o projeto estrutural ter dimensionado corretamente a estrutura para a ação do vento. O que ocorreu é que nesta situação houve uma concentração de esforços acima do previsto, em função das condições da obra naquele momento (ver fig. 19.1.6). Fig. 19.1.6. Ação do vento durante fase de execução da obra Porém, tanto o leitor como nós já tivemos oportunidade de observar vários casos nos quais esses cuidados não foram tomados e que, por sua vez, as edificações não foram vítimas da ação do vento. No entanto, esse tipo de constatação por um profissional menos preparado, ou por um construtor mais preocupado em reduzir seus custos e aumentar os lucros, induz, infelizmente, a pensar que não se deva dar muita importância à ação do vento. Essa postura acaba resultando em edificações aparentemente seguras, mas que na verdade não se pode avaliar qual será o seu comportamento quando, de fato, forem atingidas por fortes ventos, sendo que nesse momento estarão mais à mercê da sorte do que outra coisa. O que ocorre algumas vezes é que a estrutura de cobertura, dispondo de alguma reserva na sua capacidade em resistir esforços, venha a funcionar como um travamento temporário cias paredes laterais, colaborando assim a favor da estabilidade do conjunto. No entanto, devemos ter em mente que essa pseudo-estabilidade depende da estrutura de cobertura, que na maioria das vezes não foi dimensionada para absorver tal responsabilidade, podendo, numa situação em que a ação do vento for mais crítica, não resistir e ocorrer então um sinistro. A consideração do vento deve ser feita com muito critério e cuidado, tanto do ponto de vista técnico como econômico, uma vez que a ação do vento causa grandes esforços, porém quase sempre de forma localizada. Por esse motivo é que se deve avaliar os pontos de maior pressão do vento, evitando-se os riscos de um colapso parcial, sem a necessidade de um dimensionamento oneroso que leve em consideração a pior situação em toda a edificação. As edificações residenciais ou comerciais construídas com estrutura de concreto armado e fechamento em alvenaria não estão muito vulneráveis à ação do vento, tendo em vista que a trama estrutural e a presença dos panos de alvenarias perpendiculares funcionam como travamento do conjunto, distribuindo e dissipando os esforços do vento sem causar d«inos. Exceção feita aos prédios altos, nos quais, dependendo da relação entre a altura e a menor largura, é recomendada pela A B N T a consideração da ação do vento na edificação. Chamamos a atenção para alguns edifícios comerciais modernos, que são projetados com vãos internos sem alvenarias, em que as divisões de ambientes são feitas com divisórias leves. Nesse caso não poderemos contar com o travamento das alvenarias, sendo recomendado então que se verifique a ação do vento. O maior número de sinistros devido à ação dos ventos ocorre nas estruturas metálicas de cobertura, tendo em vista se tratar de elemento leve e, portanto, mais vulnerável à ação das cargas acidentais. Por outro lado, a maioria delas é fornecida e instalada por empresas que, para aumentarem seus lucros ou ganharem a concorrência, tiram a diferença no dimensionamento da estrutura, não se preocupando em fazer um projeto calculado o detalhado corretamente. Nessas condições, muitas vezes a ação do vento é ignorada, resultando então em inúmeros casos de sinistros. A solução de cobertura metálica formada por arcos com tirantes e telhas de chapa fina de aço zincado tem sido muito empregada, por vencer grandes vãos e ser de baixo custo. No entanto, por ser muito leve, está mais sujeita aos efeitos de sucção provocados pelo vento, resultando numa inversão de esforços que ela não tem condições de absorver, implicando inúmeros casos de sinistros. Normalmente os esforços de valores significativos provocados pelo vento são os de sucção e atuam sobre áreas não muito extensas, concentrando-se próximo das arestas e quinas das paredes, bem como em locais específicos do telhado. Devemos ter em mente que são muitos os fatores que interferem na ação do vento e que os estudos de laboratório têm colaborado muito para um melhor entendimento do fenômeno. No entanto, não se consegue reproduzir nos túneis de vento as mesmas condições da natureza. Temos observado que, sendo a ação do vento localizada, o que ocorro quase sempre é um dano parcial e que apenas em circunstâncias excepcionais constatamos um colapso total de uma estrutura pela ação do vento. Apenas nos casos onde houver uma somatória dos esforços predominantes de sucção com os eventuais de sobrepressão interna, então poderemos ter um colapso generalizado. Geralmente as sucções em coberturas são maiores em telhados com pouca inclinação. Acreditava-se antigamente que os telhados planos eram os que estavam sujeitos aos maiores esforços de sucção; no entanto, os estudos mostraram que isso ocorre com inclinações entre 8o e 12° para certas proporções de pavilhões, como veremos mais adiante. Diante do anteriormente exposto, recomendamos que se analise com cuidado cada tipo de estrutura que se está projetando, bem como a sua capacidade de resistir os esforços acidentais cb vento. Esse cuidado deve ser maior em algumas regiões do Brasil, principalmente no Sul, onde temos presenciado a maior ocorrência de ventos fortes. No entanto, devemos pesquisar sempre o histórico de onde se está projetando, objetivando verificar se o mesmo já foi vítima de sinistros provocados por vendavais, o que indicaria a necessidade de se tomar os devidos cuidados. Dentre os fatores que mais colaboram para alterar os efeitos do vento, vamos analisar de forma resumida os referentes à direção, à inclinação e ao formato do telhado, e as proporções da edificação. Porém, existem outros elementos que interferem na ação do vento, tais como: rugosidade da superfície e edificações capazes de produzirem turbilhonamento, do tipo torres de igreja, chaminés, obeliscos, edifícios altos etc. Já foram constatados casos de arrancamento de telhas em coberturas situadas a sotavento de torres de igrejas. 19.2. COBERTURAS PLANAS DE DUAS ÁGUAS Mostraremos a seguir alguns resultados obtidos em estudos efetuados para coberturas em duas águas, realizados no Laboratório de Aerodinâmica das Construções (LAC), do curso de Pós-Graduação em Engenharia Civil da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, em convênio com o IPT- Fundatec. O objetivo é mostrar para o leitor que o esforço produzido polo vento nas coberturas atua com mais intensidade em pontos localizados, variando em função da direção do vento, das dimensões da edificação, do formato e da inclinação do telhado. No entanto, não devemos esquecer que são resultados de laboratórios que levaram em consideração algumas características principais da edificação, sendo que na realidade sabemos que uma série de outros fatores também interfere de forma significativa na ação do vento. Para facilitar o entendimento dos resultados que serão apresentados em tabelas e desenhos esquemáticos, apresentamos a seguir a figura 19.2, a qual fornece algumas informações como ângulos, direção do vento e nomenclaturas básicas. O coeficiente médio de pressão local, calculado para uma faixa de largura unitária da cobertura, será designado por Ce (coeficiente de forma local). _ Em Planta Corto do Tolhado com uma Água 19.2.1 . V e n t o P e r p e n d i c u l a r à C u m e e i r a Apresentaremos alguns resultados obtidos em laboratório, para incidência de vento perpendicular à cumeeira (ver fig. 19.2.1). Fig. 19.2.1. Vento perpendicular a cumeeira de duas águas Tabela 10 - Coeficiente de forma para coberturas em duas águas planas, com inclinação de 15' e vento perpendicular à cumeeira. Dimensões (mm) a x bx h 160 x 1 6 0 x 4 0 320 x 1 6 0 x 40 640 x 1 6 0 x 4 0 160 x 160 x 80 320 x 1 6 0 x 8 0 640 x 1 6 0 x 80 Proporções h/b a/b 1 VA 2 4 1 2 Vi 4 Ce Água de Barlavento Água de Sotavento -0,50 -0,50 -0,60 -0,55 -0,65 -0,60 -0,75 -0,50 -0,85 -0,50 -1,00 -0,55 1 9 . 2 . 2 . Vento Paralelo à C u m e e i r a Apresentamos na figura a seguir os coeficientes de forma para vento incidindo de modo paralelo à cumeeira de telhado com duas águas (ver fig. 19.2.2). -0.9 -0.35 -0.15 -0.15 -0.9 -0.35 -0.15 -0.15 Vento a/b = 2 0° a • Elevação (Perfil de Pressão) -v I Vento = o0 0 h h/b = 1/2 b Fig. 19.2.2. Vento paralelo à cumeeira de duas águas 1 9 . 2 . 3 . Vento a 4 5 ° em Cobertura de D u a s Águas Apresentamos na figura a seguir os coeficientes de forma para vento incidindo de modo inclinado, a 45° em relação à cumeeira de telhado com duas águas (ver fig. 19.2.3). H 0.1b 0.1b -1.0 -0.9 -1.5 -1.8 n 5 0.2b -1.1 -0.9 15° J a/4 h —b— -1.25 -2.3 0.1b . . 0.1b -1.2 -1.2 -1.7 -2.1 M 0.2b 7— -1.3 -1.2 -1.3 -1.8 -1.0 -2.3 -1.26 ^ i a/4 ^ — r -2.5 -1.8 h h/b = 1/2 Fig. 19.2.3. Ações locais do vento em telhados de duas águas. Ensaios do LAC. Valores médios Tabela 11 - Pontos de sucção para vento a 45°. Telhado de duas águas com ângulo de 15° (ver fig. 19.2.4). a/b 1 2 4 h/b VA VI VA Vz VA Vi Ponto (1) -2,05 -2,29 -2,34 -2,36 -2,41 -2,69 Ce(min) Ponto (2) -1,06 -1,78 -0,99 -1,66 -0,82 -1,67 Ponto (3) -1,78 -1,87 -1,73 -2,14 -1,55 -2,21 15° b o1 °3 <>2 a t? Fig. 19.2.4. Vento a 45°, pontos de ce (min) b 19.3. COBERTURAS CURVAS Da mesma forma como foi apresentado na cobertura plana de duas águas, mostraremos a seguir alguns resultados obtidos em estudos efetuados para coberturas curvas, realizados no Laboratório de Aerodinâmica das Construções (LAC), do curso de Pós-Graduação em Engenharia Civil da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, em convênio com o IPT-Fundatec. Valem as mesmas recomendações feitas para a cobertura plana de duas águas, no que diz respeito aos esforços com intensidade em pontos localizados e variando conforme as dimensões da edificação, lembrando que são resultados teóricos e que na realidade outros fatores também interferem na ação dos ventos sobre as edificações. Para facilitar o entendimento dos resultados que serão apresentados em tabelas e desenhos esquemáticos, apresentamos a seguir a figura 19.3. Foram feitos ensaios em quatro modelos diferentes, conforme tabela abaixo: Tabela 12 - Dimensões e proporções dos modelos. Modelo A B D E ax 640 x 640 x 640 x 640 x Dimensões (mm) bxh f 160 x 80 16 160 x 80 32 160 x 40 16 160 x 40 32 R 208 116 208 116 Proporções axbxh f/b 4 x 1 x 0,5 0,10 4 x 1 x 0,5 0,20 4 x 1 x 0,25 0,10 4 x 1 x 0,25 0,20 O 22,6° 43,6° 22,6° 43,6° 1 9 . 3 . 1 . Vento Paralelo à C u m e e i r a Apresentamos a seguir, na tabela 13, os resultados dos coeficientes de forma médios, para a incidência de ventos paralelos à cumeeira de coberturas curvas. Tabela 13 - Pressão média para vento paralelo à cumeeira. Ver fig. 19.3.1 Zona 1 2 3 4 5 6 Valores de 100 Cpe médio para modelo A B D E -80 -80 -85 -75 -55 -55 -30 -30 -20 -20 -05 -10 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 b/3 . b/3 , b/3 VENTO 2 1 3 a/4 a/4 4 5 Min. -85 -55 -20 00 00 00 a/4 6 0o a ELEVAÇÃO (PERFIL DA PRESSÃO) + CORTE VENTO 0o =0 h/b = 1/2 Fig. 19.3.1. Vento paralelo à cumeeira 1 9 . 3 . 2 . Vento Perpendicular à C u m e e i r a Apresentamos a seguir, na tabela 14, os resultados dos coeficientes de forma médios, para a incidência de ventos perpendiculares à cumeeira de coberturas curvas. lâbela 14 - Pressão média para vento perpendicular à cumeeira (ver fig. 19.3.2). Zona 1 2 3 4 5 6 Valores de 100 Cpe médio para modelo A B D E -160 -100 -25 -85 -80 -85 -55 -65 -70 -90 -55 -80 -70 -65 -55 -55 -50 -45 -40 -40 -30 -40 -35 -45 Min. -160 -85 -90 -70 -50 -45 — N S 6 f VENTO 90° h O b Fig. 19.3.2. Vento perpendicular à cumeeira 1 9 . 3 . 3 . Vento a 4 5 ° e m Cobertura C u r v a Apresentamos a seguir, na fig. 19.3.3, os resultados dos coeficientes de forma localizados, para a incidência de ventos a 45° com a cumeeira de coberturas curvas. f/b= h/b= b/10 b/10 b/10 f Y , b Fig. 19.3.3. Vento a 45° em coberturas curvas (valores de Cpe médio) A tabela 15 apresenta os pontos de sucção, Cpe min (valores mínimos de Cpe para cada incidência de vento), resultantes das três incidências de vento. Tabela 15 - Pontos de sucção Incidência 0o 45° 90° Min. 19.4. Valores de 100 C p e médio para modelo A -92 -171 -192 -192 B -80 -241 -126 -241 D -98 -146 -144 -146 E -94 -169 -98 -168 Min. -98 -241 -192 -241 COBERTURAS MÚLTIPLAS Nas coberturas múltiplas, o vento também produz esforços basicamente de sucção, devendo nesses casos se observar a linha de escoamento do fluxo incidente, ou seja, a esteira do vento. Para que se tenha uma idéia melhor da ação do vento em telhados múltiplos, mostraremos a seguir alguns resultados de coeficientes de forma externos, obtidos em ensaios por D'Havé - Fig. 19.4. Vento a 90° em cobertura múltiplas (valores dos coeficientes de forma externos - d' have - 1963) Como se pode perceber, a grande maioria dos esforços significativos é de sucção. 19.5. AÇÃO DO VENTO EM BEIRAIS A incidência de sinistros nos telhados ocorre com maior freqüência nos beirais, principalmente quando o vento incide de forma perpendicular à parede de barlavento, gerando um fluxo de ar cíefletido que provoca uma sobrepressão no beirai, ou seja, um esforço de baixo para cima, que por sua vez vai se somar à sucção, podendo nessas condições causar danos no telhado. Para se ter um termo de comparação, podemos adotar pela norma as faixas de variação dos coeficientes de pressão para as diversas regiões do telhado (ver tabela 16). Tabela 16 Região da cobertura Coeficientes de pressão Partes centrais do edifício Beirais desprotegidos e faixa de cumeeira Quinas desprotegidas - 0 , 7 < Cp < - 1 , 8 -1,1 < Cp < - 2 , 6 Cp < - 3 , 0 Apresentamos a seguir, na tabela 17, os valores da pressão dinâmica e na tabela 18 os valores de pressão dinâmica de sucção para os beirais desprotegidos, considerando-se uma casa térrea com 3 m de altura, uma casa assobradada com 6 m de altura e uma edificação industrial com 12 rn de altura; foi adotada uma velocidade básica de 45 m/s, fator de rugosidade do terreno igual a 2. Tabela 17 Altura da Edificação (m) Pressão Dinâmica (Kgf/m2) b 3 m 6 m 12 m 49 64 93 || Tabela 18 Altura da Edificação Faixa de Pressão de Sucção Dinâmica 3 m 6 m 12 m 54 kgf/m2 < Q A < 127 kfcf/m2 70 kftf/mJ < Q A < 166 kftf/m2 102 kgf/m2 < Q A < 242 kgf/m2 19.6. AÇÃO DO VENTO EM PLATIBANDAS O s estudos que foram feitos para avaliar a influência das platibandas mostraram uma grande variação de resultados e m função da altura da platibanda, da inclinação do telhado, da altura da edificação, do ângulo de incidência do vento e outros. Em face da complexidade desses resultados e tendo sempre em vista que a proposta do nosso trabalho é alertar para situações que devem ser evitadas de forma a m i n i m i z a r o risco de um sinistro, mostraremos apenas três conclusões das sete apresentadas pelo prof. Blessmann no seu livro Ação do vento em telhados. • • • " U m a platibanda de pequena altura é mais nociva do que nenhuma, principalmente com vento oblíquo." " U m a mesma platibanda, dc altura pequena ou média, em geral será tanto mais prejudicial quanto maior a inclinação da cobertura." Davenport, Surry e Stathopoulos (cientistas que pesquisaram os efeitos das platibandas em coberturas) concluíram que: "o efeito de platibandas é desfavorável e é recomendável evitálas quando não forem absolutamente necessárias". 19.7. PRESSÃO INTERNA Mostramos até agora os efeitos do vento nas partes externas das edificações. Neste capítulo, vamos ver alguma coisa sobre os esforços provocados pelo vento devido às pressões internas em função das aberturas existentes nas paredes de fechamento. Essas considerações são importantes, pois mostram outro fator gerador de sinistros, uma vez que os efeitos internos podem se sobrepor aos externos, resultando em forças capazes de provocar sérios danos. Citaremos a seguir alguns conceitos com relação às aberturas, tendo em vista que para se falar um pouco sobre pressão interna precisamos primeiro entender, mesmo que de forma superficial, como isso ocorre, tendo em vista serem as aberturas os elementos mais importantes para se avaliar os esforços que surgiram no interior de uma edificação. 1 9 . 7 . 1 . índice de Permeabilidade O índice de Permeabilidade é a relação entre a soma das áreas das aberturas existentes em um painel e a área total do mesmo. Não iremos nos ater a esse item, uma vez que ele tem maior importância para o cálculo da pressão interna, o que foge ao escopo deste trabalho. 1 9 . 7 . 2 . Abertura D o m i n a n t e Abertura Dominante é aquela de maior área em relação a cada uma das demais aberturas. Para se ter uma idéia da importância da Abertura Dominante com relação a sua posição na edificação, vamos nos ater à fig. 19.7.2, onde temos três situações totalmente distintas. Fig. 19.7.2. Localização da abertura dominante Fig. A: Nesse caso temos a abertura principal situada a barlavento; podemos perceber que ocorre uma somatória dos esforços internos e externos, tanto para a cobertura como para a parede de sotavento. Essa situação se configura como de alto risco, uma vez que podemos ter o colapso da cobertura se os esforços superarem em muito o peso da cobertura, ou até mesmo o tombamento da parede de sotavento, se a estrutura de sustentação não foi projetada para suportar esse acúmulo de pressão. Fig. B: Aqui a situação se inverte e a abertura predominante fica situada a sotavento, situação que favorece as condições de equilíbrio da cobertura, porém agrava os esforços na parede de barlavento. Nesse caso, temos maior possibilidade de os sinistros ficarem restritos apenas à parede onde ocorre a incidência frontal do vento. Fig. C: Quando a edificação pode contar com aberturas mais ou menos iguais nas paredes de barlavento e sotavento, o vento passará por dentro da mesma sem produzir esforços significativos que possam agravar o equilíbrio de seus componentes, sendo essa, portanto, a situação mais adequada para se evitar as pressões internas. Pelo anteriormente exposto, podemos dizer que no caso de edificações com telhados leves, sempre que possível devemos abrir as portas e janelas situadas a sotavento. Agindo assim estaremos minimizando os esforços na cobertura, que por sua vez é o ponto mais fraco de um pavilhão ou armazém executado com treliças metálicas e telhas leves. O prof. Blesmann alerta para o risco de haver engano e abrirem-se as portas e janelas a barlavento. Nessas condições seria "pior a emenda que o soneto". Alerta que é melhor deixar tudo aberto ou fechado para se correr menos risco. Como acabamos de ver, a pressão interna depende basicamente das áreas das aberturas e também do tipo e localidade das mesmas. Iremos fazer agora uma classificação com relação à forma de ocorrência dessas aberturas. 1 9 . 7 . 3 . Aberturas Normais Aberturas normais são aquelas de configuração normal na maioria das obras, como o próprio nome diz, podendo ser: Portas, janelas, Lanternins Ventilados, Paredes Vazadas, Ventilação na Cobertura, etc. Quando essas aberturas são pensadas corretamente na concepção dc projeto arquitetônico e levadas em consideração nos cálculos estruturais, não se transformam em fontes de problemas e sim de solução, como veremos logo adiante. Alguns sinistros que podem ocorrer devido às aberturas normais são frutos da falta de consideração dos arquitetos e engenheiros, que não levam em conta a importância das aberturas e seus efeitos na edificação devido à ação do vento. Outro fator que causa sinistros em aberturas normais é o manuseio errado delas, como já foi alertado anteriormente. Para ilustrar com um fato real, vamos citar um sinistro ocorrido no interior do estado de São Paulo, onde um galpão industrial de grandes proporções, coberto por um telhado curvo, teve parte das telhas de alumínio arrancadas. A fig. 17.9.3 mostra os detalhes do referido galpão, no qual queremos chamar a atenção do leitor para uma abertura de aproximadamente 50 cm ao longo de toda a parede de barlavento junto ao telhado e somente nesta parede, bem como para as duas portas, uma em cada fachada, sendo que no início da ventania elas estavam abertas. O vento incidiu numa direção praticamente axial, sendo que nas condições em que se encontravam as portas os esforços internos de sucção ou sobrepressão foram de pequeno valor, uma vez que o vento podia entrar e sair livremente; no entanto, os funcionários resolveram fechar a porta de barlavento, criando com isso pressões internas de sucção em torno de - 0 , 4 , situação gerada pela pequena entrada junto ao telhado e pela porta aberta de sotavento, sendo essa condição favorável para a estabilidade do telhado. Entretanto, resolveram fechar também o portão de sotavento, o que resultou em sobrepressões internas variando entre +0,4 e +0,6 devido às aberturas próximas da cobertura, que por sua vez somadas às pressões de sucção externas provocaram o arrancamento das telhas numa faixa da cobertura. Como se pode perceber neste exemplo real, as aberturas em edificações desse tipo devem ser tratadas com critério técnico para se evitarem sinistros. 1) Portões Abertos Sucções e Sobrepressões Pequenas Vento 2) Portão de Barlavamento Fechado e o de Sotavento Aberto Sucção Interna (N - 0.4) , 3) Portões Fechados Sobrepressão Sucção Externa V E N T O Região Danificada r Vento Arrancamento de Telhas' Fig. 19.7.3. Sinistro causado pelo aumento da pressão interna 1 9 . 7 . 4 . Aberturas Acidentais Aberturas acidentais são aquelas que podem surgir de forma imprevista, como quebra de caixiIho/vidros, queda de painéis de vedação ou parte da cobertura. Devemos ter em mente que painéis envidraçados ou mesmo caixilhos podem ser rompidos com a ação direta do vento, ou devido a objetos lançados contra eles. Há casos também de portões de hangares e armazéns que foram abertos pela força do vento, resultando no surgimento de grandes esforços internos, que somados aos externos provocaram colapso parcial ou total, principalmente na cobertura. Para citar um exemplo, lembramos de um sinistro de grandes proporções onde ocorreu o total arrancamento da estrutura e cobertura de um clube no Rio Grande do Sul, devido à quebra dos vidros da fachada de barlavento, que não resistiram à pressão do vento. Nessas condições houve uma somatória dos esforços de sucção externos com os de sobrepressão internos, provocando o arrancamento de todo o telhado de forma violenta. Quando ocorre então uma abertura acidental, estamos diante de uma situação de alto risco, tendo em vista que nessas condições poderão surgir grandes pressões internas, que, por sua vez, não são normalmente previstas nos cálculos estruturais. 1 9 . 7 . 5 . Aberturas Construtivas Aberturas construtivas são aquelas que naturalmente vão existir durante o processo de construção da obra, que por sua vez tem elevado potencial de gerar sinistros se não forem bem planejadas. Queremos chamar a atenção do leitor para algumas situações específicas, em que, apesar de os cálculos estruturais considerarem corretamente os esforços devido à ação do vento, ainda assim podemos ficar sujeitos a um sinistro durante a fase de execução da obra. Pode parecer pouco provável, mas já constatamos alguns casos em que as etapas de execução da obra favoreceram para que o vento adquirisse mais velocidade e maior pressão. Isso ocorreu durante a construção de duas indústrias no interior do estado de São Paulo, devido à seqüência de levantamento das alvenarias, onde foram erguidas três paredes deixando uma para ser feita posteriormente. Nos dois casos essa abertura ficou voltada para a direção dos ventos predominantes naquele local, de tal forma que numa das edificações uma das paredes foi totalmente derrubada e na outra os blocos de concreto que serviam de vedação foram lançados a mais de 30 m de distância sem tombar a estrutura de concreto (ver figuras 19.1.2). A pressão interna tem sido a causa de alguns sinistros em edificações com grandes espaços internos e com cobertura leve, do tipo Armazéns Industriais, Depósitos, Salões de Clube, I langares, Pavilhões de Exposição, etc. Portanto, nesses casos é muito importante uma avaliação criteriosa da influência das aberturas na pressão que será gerada pelo vento, principalmente quando essas aberturas estão situadas em zonas submetidas a sobrepressões elevadas, pois haverá uma somatória com os esforços gerados externamente, aumentando a possibilidade de sinistro devido à superposição dos esforços de sucção. Por outro lado, podemos prever algumas aberturas em pontos estratégicos, nas paredes e telhados, de tal sorte que produzam um efeito de sucção interna, principalmente nos telhados, pois irá compensar os esforços externos. O prof. Blcssmann recomenda algumas soluções apresentadas na fig. 19.7.5, salientando que devemos conjugar duas ou mais soluções para se ter um bom resultado. Diz também que as soluções apresentadas nas figs. A, B, C e D são efetivas para ventos com incidência normal à cumeeira; já as demais soluções apresentadas nas fig. A e D são eficientes com ventos axiais ou oblíquos, sendo que as aberturas a sotavento ou em todo o contorno da edificação sempre são efetivas. fecha VENTO a) Cumeeira com ventilação em telhados de pequena inclinação d) Tolhas especiais com ventilação \ abro ^ b) Janelas tipo válvula no lanternim e) Aberturas permanentes nas paredes laterais, próximo a seus extremos fecha VENTO c) Lantemim fechado no lado dos ventos mais fortes f) Aberturas permanentes em todas as paredes Telhas mal fixadas abre Portão aberto acidentalmente fecha ~~' VENTO g) Janelas tipo válvula nos oitões h) Telhas mal fixadas ') Aberturas pormanantos em todas as paredes Fig. 19.7.5. Soluções para minimizar ações do vento nas edificações • Cumeeira com ventilação em telhados de pequena inclinação. • Colocação de lanternim em locais sujeitos à sucção externa para qualquer orientação do vento. • Uso de telhas especiais com ventilação. • Aberturas permanentes, nas paredes paralelas à direção do vento e situadas próximos às bordas de barlavento, que são zonas de altas sucções externas. • Aberturas permanentes em toda a periferia. • Janelas basculantes colocadas nos oitões, que funcionem como válvulas, abrindo sempre para fora, de tal forma que em caso de vendaval a janela de barlavento se feche e a de sotavento se abra. No entanto, devemos ter em mente que essa solução não é tão eficiente quanto a abertura em toda a periferia, pois tais janelas estão situadas em zonas de alta sucção externa. • Aberturas de emergência nos pontos mais vulneráveis, como telhas mal fixadas que possam ser arrancadas facilmente, aliviando eventuais sobrepressões internas. 19.8. CONSIDERAÇÕES FINAIS SOBRE O VENTO Como se pode perceber, o vento não é previsível e tampouco fácil de ser controlado, existindo sempre uma grande quantidade de variáveis que interferem na sua atuação, do tipo topografia, localização da edificação no terreno, edificações próximas, dimensões do imóvel, orientação do vento, entre outros. Porém, podemos tirar algumas conclusões de ordem prática, em que os esforços de valores significativos, provocados externamente pela ação do vento, são predominantemente de sucção e os internos podem ser de sobrepressão ou de sucção, dependendo do tamanho e da disposição das aberturas nas paredes. Devemos então evitar situações nas quais possa ocorrer uma somatória dos esforços internos com os externos, que poderá resultar em sinistro, principalmente para as coberturas leves. Assim sendo, durante o desenvolvimento do projeto e da obra, é necessário se levar em consideração todas as características e condições específicas da edificação que se pretende construir, de forma a se adotarem corretamente os parâmetros do vento, para que os estudos permitam orientar a concepção de formas e aberturas adequadas, bem como a escolha dos materiais mais indicados para cada caso. 20 Sinistros em estruturas metálicas 20.1. GENERALIDADES Apesar da grande maioria das obras no Brasil utilizar estrutura em concreto armado, o aço tem sido empregado cada vez mais como uma solução alternativa em face das características específicas que ele oferece, tais como rapidez, menor desperdício de materiais, maior limpeza na obra, além de permitir soluções arquitetônicas especiais. Em algumas obras-de-arte, tais como pontes e vias elevadas, a solução usada em alguns casos ultimamente é o emprego de vigas metálicas de alma cheia para grandes vãos, principalmente pela maior leveza e conseqüente rapidez na montagem. No entanto, vem ganhando cada vez mais espaço nas estruturas industriais e coberturas, principalmente em substituição à madeira, que se tem tornado escassa nos grandes centros. Dessa forma, a sua utilização é predominante na execução de galpões industriais, como estrutura de sustentação das paredes e cobertura de grandes vãos. 20.2. CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DO AÇO De forma simplista, podemos dizer que o aço é uma liga de ferro e carbono, e o ferro fundido tem elevado teor cie carbono, entre 1,7 e 6,7%; quando essa porcentagem c de 1,7%, denominamos açocarbono. Se esse teor passa para 0,2%, o ferro adquire propriedades especiais e será chamado de aço. No caso do teor de carbono ficar abaixo de 0,1%, então teremos o aço doce ou de ferro ARMCO. • FERRO: TEOR DE C A R B O N O ENTRE 1,7 E 6,7% • A Ç O : TEOR DE C A R B O N O = 0 , 2 % • A Ç O D O C E : T E O R DE C A R B O N O ABAIXO DE 0 , 1 % O aço estrutural mais comum é o aço-carbono A36 (ASTM), que tem um teor de carbono entre 0,25% e 0,29%, com limite de escoamento igual a 25 kgf/mm2 e ruptura variando entre 40 e 50 kgtfmm2. 20.3. PROPRIEDADES E CARACTERÍSTICAS DO AÇO ESTRUTURAL Para se conhecer um pouco o comportamento do aço, apresentamos a seguir dois diagramas típicos de tensão e deformação do aço, sendo que o da figura 20.3.1 se refere aos chamados aços doces, onde há um período em que as deformações são diretamente proporcionais às tensões, chamado de período elástico. Nessa fase, as deformações são reversíveis, sendo calculado nesse intervalo o módulo de elasticidade do aço, dividindo-se o valor da tensão obtida no limite de escoamento pela deformação correspondente. Já na fase plástica, temos o patamar de escoamento, em que as tensões praticamente não variam, porém ocorrem grandes deformações que por sua vez são permanentes; na seqüência ocorre um rearranjo da estrutura interna do aço, que é denominada encruamento e significa um revigoramento da peça, onde se atinge as tensões mais altas. O limite de escoamento apontado no gráfico é a constante física mais importante para o dimensionamento das estruturas de aço, devendo-se impedir que essa tensão seja atingida nas seções transversais das barras, caso contrário haverá um residual de deformação. 0 Deformação Fig. 20.3.1. Gráfico de tensão-deformação para os aços doces No entanto, para a maioria dos metais, o diagrama de tensão/deformação tem a forrra representada na fig. 20.3.2, na qual o trecho elástico A-O está bem definido, mas não aparece o escoamento. Dessa forma, convencionou-se adotar um valor " n % " e traçar-se uma paralela à inclinação do período elástico. Onde essa reta cortar a curva, será definido como a tensão de escoamento. O valor "n" adotado normalmente é de 0 , 2 % para os aços, e entre 0,1 e 0 , 5 % para os outros metais, sendo esse o limite de elasticidade, em que as deformações não são permanentes. Fig. 20.3.2. Gráfico de tensão-deformação para a maioria dos metais (não doces) Nos ensaios de compressão, nos quais não ocorre flambagem, o diagrama de tensão/deformação é similar ao de tração, porém com tensões sempre crescentes após o escoamento. 20.3.1. Elasticidade De forma simplista, podemos definir que a elasticidade de um material é a sua capacidade de voltar à forma original após sofrer sucessivas deformações, quando submetido a várias tensões de carga e descarga. Isso ocorre na fase elástica do aço, quando desaparece a deformação ao ser eliminada a tensão. 20.3.2. Ductibilidade/Plasticidade Ductibilidade é a capacidade dos materiais de se deformarem plasticamente, sem se romperem. No caso do aço, isso ocorre na fase plástica e se caracteriza pelo alongamento ou estricção da seção do material (o aumento de carbono na composição do aço reduz a sua ductibilidade). A plasticidade é a deformação permanente que fica no aço após sofrer tensões acima do limite de escoamento. A ductibilidade tem grande importância nas estruturas metálicas, pois permite a redistribuição de tensões locais elevadas, ao mesmo tempo cm que apresentam grande deformação antes de se romper, o que na prática serve de aviso de que o elemento estrutural está com um carregamento maior do que ele pode suportar, ou seja, está sobre tensões elevadas e devem ser tomadas providências urgentes. O mesmo não ocorre com o ferro fundido, que por não ser dúctil rompe sem apresentar deformações apreciáveis, o que é chamado de ruptura frágil. 20.3.3. Tenacidade Tenacidade é a capacidade que os materiais têm de absorver energia de impacto quando submetidos a cargas dinâmicas. Um material dúctil, quando comparado com um material frágil, de mesma resistência, apresenta maior capacidade de resistir ao impacto, sendo portanto mais tenaz. Com as baixas temperaturas, o aço-carbono perde ductibilidade e tenacidade, o que conduz a uma ruptura frágil. No entanto, esse não é um problema sério num país tropical como o Brasil. 20.3.4. Dureza É outra propriedade importante na construção, uma vez que os metais podem ser extremamente duros ou relativamente moles. No Brasil, adota-se como parâmetro a dureza BRINELL. 20.3.5. Fadiga t o fenômeno que depende das características do metal e causa a ruptura da peça quando é submetida a uma tensão repetida, no mesmo sentido ou em sentido variado. A causa dessa ruptura é a desagregação progressiva da coesão entre os cristais, que vai diminuindo a seção resistente até chegar ao limite. Quanto mais dúctil for o metal, maior será sua resistência à fadiga; o contrário ocorre quando o metal é mais rígido. 20.4. TIPOS DE AÇOS ESTRUTURAIS Segundo as normas brasileiras e a American Society íorTesting and Materials (ASTM), destacamos na tabela abaixo os principais tipos de aço especificados nos projetos estruturais. Tabela 19 Tipo de Aço ASTM A-36 ASTM A-570 (grau 40) NBR 6648/CG-26 NBR 6650/CF-26 NBR 700/MR-250 Limite de Escoamento (MPa) Limite de Resistência (MPa) 250 275 255* e 245** 260 250 400 380 410* e 410** 410 400 * Válido para espessuras menores ou iguais a 16 mm. ** Válido para espessuras entre 16 mm e 40 mm. O s aços podem ser divididos em três classes, em função do teor de carbono, conforme tabela abaixo. Tabela 20 Classe Limite Usual de Resistência (MPa) Características Baixo Carbono C < 0,30% <440 Boa tenacidade, conformabil idade e soldabil idade Médio Carbono 0,30% < C < 0,50% 440 a 590 Médias conformabil idade e soldabil idade Alto Carbono C > 0,50% 590 a 780 Más conformabil idade e soldabil idade, altas resistências ao desgaste 2 0 . 4 . 1 . A ç o de Alta Resistência M e c â n i c a e à Corrosão • C O R T E N O U A242 da siderúrgica nacional C.S.N. • SAC-50 Equivalente ao Corten, porém da Usiminas. • COS-AR-COR-500 resistente à corrosão da Cosipa. # Principais Aplicações Pontes, edifícios, navios, caldeiras, tubos, estruturas mecânicas, etc. Estruturas parafusadas de navios e vagões, tubos, estruturas mecânicas, implementos agrícolas, etc. Peças mecânicas, implementos agrícolas, trilhos e rodas ferroviárias 2 0 . 4 . 2 . Aços de Média Resistência M e c â n i c a e Alta Resistência à Corrosão (são mais econômicos que os anteriores) • SAC-41 Usiminas. • COS-AR-COR-400 Cosipa. 2 0 . 4 . 3 . Aços Resistentes ao Fogo São derivados dos de alta resistência, onde se adicionam outros elementos químicos, sendo os principais: níquel, titânio, vanádio, molibidênio. A finalidade é aumentar o tempo de início de deformação da estrutura. A Usiminas desenvolveu, com base em USI-SAC-41 e USI-SAC-50, o USI-FIRE-400 e o USIFIRE-490, que são aços mais resistentes ao fogo. Ensaios de tração em laboratório do USI-FIRE-40 a uma temperatura de 600°C mostram uma perda de resistência em torno de 25%, sendo que o mesmo ensaio para o aço ASTM A-36 resulta numa redução da ordem de 50%. 20.5. REAÇÕES DO AÇO ÀS VARIAÇÕES DE TEMPERATURA Com relação aos efeitos da variação de temperatura no aço, devemos nos reportar ao item 20.3. 20.6. CAUSAS DE SINISTRO EM ESTRUTURAS METÁLICAS Os edifícios ou obras especiais em aço são pouco comuns no Brasil, devido à mão-de-obra barata. Por esse motivo, a nossa construção se voltou para as estruturas de concreto armado, onde adquirimos experiência e conhecimento de padrão internacional. No entanto, as poucas edificações prediais com pilares e vigas de aço têm sido muito bem projetadas e igualmente executadas, de forma que são raros os casos de sinistro nesse tipo de edificação; exceção feita às coberturas nas quais não encontramos a mesma qualidade nas estruturas, motivo pelo qual elas apresentam a maior incidência de sinistros. Os problemas mais comuns em estruturas metálicas ocorrem em coberturas de galpões industriais e comerciais, tendo em vista o seu grande emprego nesse tipo de edificação, uma vez que vonrom grandes vãos o representam a solução mais adequada, tonto do ponto de vista técnico como econômico. No entanto, temos verificado um número grande de sinistros provocados pelas seguintes causas: • Ação do vento. • Falta de contraventamento. • Dimensionamento insuficiente. • Falta de manutenção (corrosão). • Sobrecarga adicional. • Ligações, emendas e apoios deficientes. 2 0 . 6 . 1 . A ç ã o do Vento na estrutura metálica As estruturas metálicas, por serem leves, estão mais vulneráveis à ação do vento, sendo essa uma das causas de maior número de sinistros; principalmente as coberturas executadas em arco com tirantes, pois não resistem aos efeitos de sucção do vento, tendo em vista que ocorre uma inversão de esforços. Nesses casos, o tirante perde a sua função, uma vez que foi projetado para trabalhar apenas à tração. As treliças metálicas de cobertura também podem sofrer colapso pela ação de sucção provocada pelo vento. Isso ocorre quando há uma deficiência no contraventamento do banzo inferior, que de forma análoga aos arcos também podem flambar quando sujeitos a esforços de compressão devido à inversão dos esforços. Outra situação de risco é quando os oitões não têm uma estrutura própria para garantir a sua estabilidade lateral devido à ação do vento. Nessas condições, o que ocorre na prática é que as terças metálicas que se apoiam sobre eles acabam ficando com essa responsabilidade, transferindo todo o esforço horizontal provocado |x?lo vento para a estrutura de cobertura, que |x>r sua vez não foi projetada para tal função, podendo então sofrer sérias deformações, ou em alguns casos vir a ruir (ver fig. 20.6.1). Carga Acidental a Oitão de Alvenaria som Estrutura Terça Apoiada na Alvenaria Treliça metálica Viga Fochamonto Lateral Fig. 20.6.1. Terças metálicas apoiadas em oitão instável Quando nas edificações industriais, além da cobertura, as colunas também forem feitas de treliça metálica, servindo de amarração para as alvenarias, elas terão uma dupla responsabilidade: suportar os esforços da cobertura e garantir também a estabilidade lateral das paredes de fechamento externo. Em alguns casos, o projetista ou a construtora não levam em consideração a somatória dos esforços de vento que atuarão simultaneamente na cobertura e nas alvenarias, implicando assim o surgimento de tensões elevadas que poderão provocar um sinistro. 2 0 . 6 . 2 . Ausência de Contraventamento Os elementos metálicos que formam uma estrutura são muito eficientes para resistir esforços de tração. No entanto, por serem peças esbeltas, devem receber um eficiente contraventamento para poder suportar bem as forças de compressão, sem sofrer o fenômeno da flarnbagem, que é a perda da estabilidade lateral devido à relação entre a seção da peça, o esforço aplicado e o espaçamento entre os travamentos. Outra condição de vital importância é a necessidade de se projetar e executar adequadamente o sistema de contraventamento do conjunto, para resistir às cargas permanentes e principalmente as acidentais, no caso a ação do vento. A falta de um sistema eficiente de travamento das peças e do conjunto resulta na maioria das vezes em sinistros, mesmo quando as seções dos elementos que formam a estrutura são robustas e aparentam uma enganosa folga no dimensionamento. 2 0 . 6 . 3 . D i m e n s i o n a m e n t o Insuficiente A c o n c o r r ê n c i a de preços, aliada à negligência ou à irresponsabilidade de algumas montadoras, tem gerado projetos mal dimensionados, para resistir a todos os esforços que vão atuar na estrutura. Dessa forma, o que se tem visto em alguns casos são situações que não levam em consideração as recomendações das normas brasileiras, resultando em estruturas muito esbeltas que não são capazes de resistir adequadamente às cargas acidentais que nela irão atuar. Uma vez que suportam no limite as cargas permanentes, dão uma falsa aparência de estabilidade e segurança. No entanto, não resistem quando solicitadas pela somatória das sobrecargas acidentais, principalmente aquelas geradas pela ação dos ventos. 20.6.4. Ausência dc Manutenção A cultura brasileira não é muito voltada para a manutenção preventiva, apesar de ser esta a mais adequada para preservar e garantir a longevidade de qualquer estrutura; prefere na maioria das vezes fazer a manutenção corretiva, que por sua vez é mais trabalhosa e conseqüentemente mais onerosa. Isso ocorre em todo tipo de obra; no entanto, no caso das estruturas metálicas essa postura pode se tornar perigosa, pois, uma vez desencadeado o processo dc corrosão, a sua evolução ó rápida e pode levar ao colapso. O ataque do aço é maior dependendo da agressividade do meio ambiente, como já foi mostrado no item corrosão das armaduras no concreto armado. No entanto, convém lembrar que em regiões litorâneas, industriais, úmidas e de grande poluição urbana os cuidados com a manutenção preventiva devem ser redobrados. Quando se tratar de indústrias que geram gases ácidos, devemos avaliar se não é o caso de se pensar em soluções alternativas que possam resistir de forma mais adequada à agressividade do ambiente industrial. As partes normalmente mais afetadas são aquelas que ficam expostas aos ataques do meio ambiente, recebendo diretamente a ação do sol, da chuva, da poluição urbana/industrial e a umidade do mar. No entanto, a corrosão pode ter início em qualquer parte ou elemento da estrutura metálica, dependendo às vezes de pontos deficientes, do tratamento superficial que foi aplicado, de se empregarem materiais que ficaram estocados de forma inadequada e já iniciaram o processo de corrosão no pátio. Pode ocorrer também que o material tenha falhas localizadas provenientes da sua produção e, nesses casos, o ataque pode iniciar-se por esse ponto. O que tomos encontrado com mais freqüência é a corrosão na base ou pé das colunas metálicas, ou seja, na ligação com o concreto ou com o piso, por ser esse um ponto com maior concentração de umidade devido às águas dc chuvas ou de lavagem, ao mesmo tempo cm que sofre os efeitos da corrosão eletrolítica, como foi mostrado no item de corrosão das armaduras do concreto armado. Outro ponto vulnerável são as ligações de solda, que modificam a estrutura cristalina do material e reduz a sua resistência naquele ponto. A eficiência das medidas protetoras contra a corrosão do aço tem apresentado alguma complexidade no seu desempenho ao longo do tempo; camadas protetoras eficientes para alguns casos podem não ser para outros. As soluções mais conhecidas para se evitar que ocorram os problemas citados nas estruturas metálicas podem ser complexas, iniciando-se pela escolha da liga do metal mais adequado, passando pela proteção catódica e terminando nos processos mais simples de capeamento, que pode ser através da galvanização com zinco, ou com primer anticorrosivo à base decromalo de zinco ou epóxi e posterior aplicação de tinta óleo/esmalte sintético ou epóxi, dependendo das condições e agressividade do meio ambiente. Devemos tomar também algumas providências com relação à proteção do material, que devem iniciar-se no processo de estocagem, garantindo que o mesmo não oxide antes de ser utilizado; e lembrar sempre da necessidade de se planejar de forma |X?riódica uma manutenção preventiva e corretiva. Fig. 20.6.4. Corrosão na base de colunas metálicas Por ser a corrosão um fenômeno que tem causado enormes prejuízos nas estruturas metálicas, a Companhia Siderúrgica Nacional (C.S.N.), a Usiminas e a Cosipa desenvolveram aço especial para resistir de forma mais eficiente ao processo de corrosão (ver item 2.4.1). O princípio defendido pelas siderúrgicas é de que esse tipo especial de aço não requer pintura, tendo em vista que o processo de oxidação cria uma película de ferrugem que por si só acaba protegendo o material. Algumas obras comprovaram esse fato; no entanto, alertamos para o fato de que no [lassado tivemos a oportunidade de fazer um levantamento de um lote de aço especial para resistir à corrosão, que ficou exposto ao tempo no pátio da Fepasa em São Paulo e, para nossa surpresa, constatamos que muitas peças sofreram sérias corrosões, a ponto de algumas delas terem perfurações. Esse material era sobra de perfis de chapa fina dobrada que foram utilizados para a construção de escolas pré-fabricadas no estado de São Paulo. A grande maioria dessas edificações se comportou bem ao longo do tempo. Porém, constatamos que duas escolas no litoral paulista apresentaram sérios problemas de corrosão no pé das colunas, sendo que uma delas teve colapsc parcial. Pretendemos com essa observação chamar a atenção do leitor para a necessidade de se utilizarem, com alguns cuidados e até mesmo com algumas restrições, eventuais tipos de aço que nem sempre se comportam conforme as suas especificações, apesar de ser um material com melhor controle de qualidade empregado na construção civil. 2 0 . 6 . 5 . Sobrecarga Adicional Há casos em que o usuário do imóvel não se preocupa com a capacidade da estrutura metálica de cobertura e algumas vezes vai adicionando cargas não previstas no projeto original, do tipo forro de gesso, troca de telhas leves por mais pesadas, como por exemplo telhas de chapa fina de aço por fibrocimento. Quando o usuário resolve fazer um mezanino ou um depósito improvisado, usando como apoio a estrutura metálica, então estamos diante de uma situação em que existe elevado potencial de colapso, tendo em vista que nessas situações o peso que se coloca normalmente é grande. Esse tipo de situação ocorre com mais freqüência em oficinas metalúrgicas, quando se estocam barras na cobertura, ou depósitos de materiais de construção, que por falta de espaço estocam diversos produtos no banzo inferior da treliça, principalmente tubos elétricos e hidráulicos. 2 0 . 6 . 6 . Falhas em Ligações e Apoios Esses vícios de qualidades costumam ocorrer quando a construtora emprega mão-de-obra pouco qualificada e não faz um acompanhamento criterioso dos trabalhos, resultando em emendas de peças malfeitas, apoios que solicitam o banzo inferior a esforços cortantes, terças que se apoiam no banzo superior e ligações inadequadas no encontro das barras. Q u a n d o os nós de ligação resultando em alguns casos primeira situação corremos momento fletor nas barras, fig. 20.6.6.a). são feitos com solda, pode ocorrer uma execução errada, num comprimento insuficiente de solda, ou num excesso. Na o risco de ruptura da solda e, na segunda, podemos gerar introduzindo assim um esforço não previsto em projeto (ver Fig. 20.6.6.a. Falha devido ao comprimento insuficiente das soldas No caso das emendas, é comum encontrar peças com solda de topo mal executadas e sem reforço de chapa adicional. Nos apoios, verificamos inúmeras situações nas quais o centro do nó de ligação não se apóia diretamente sobre o pilar. Nesses casos, o que se costuma fazer é um prolongamento incorreto das barras, alterando com isso o comportamento estrutural da ligação (ver fig. 20.6.6.b). Há situações em que as terças não se apoiam nos nós de ligação e descarregam seu peso no banzo superior, acarretando com isso momento ílelor na barra e alterando totalmente as premissas de cálculo, que pressupõe que as mesmas sejam dimensionadas apenas para -esistir a esforços de compressão ou tração no sentido longitudinal. Situações desse tipo têm sido a causa de alguns sinistros em coberturas de estrutura metálica (ver fig.20.6.6.c). Fig. 20.6.6.C. Terça apoiada erradamente fora do nó 21 Sinistros em estrutura de madeira para cobertura 21.1. GENERALIDADES Não podemos falar sobre madeiras sem mencionar o prof. Antonio Moliterno, figura humana de caráter invejável e excelente profissional que ensinou com muita competência como se deve tratar esse material. As madeiras têm sido pouco empregadas ultimamente como elemento estrutural, exceto quando se trata de coberturas sobre lajes, galpões com vão inferior a 10 m, pequenas pontes rodoviárias em estradas de terra, ou em algumas regiões do país onde a mesma é barata e abundante. Atualmente a maior dificuldade na execução de estruturas de madeira está na qualificação da mão-de-obra, que não herda mais de seus pais os segredos da profissão, como ocorria no passado. E muito comum em nossas obras um carpinteiro de formas se considerar qualificado para executar uma estrutura de madeira. No entanto, pelo fato de saber cortar e pregar tábuas de pinho ou chapas de madeira compensada, não que dizer que saiba lidar com madeiras do tipo peroba, ipê, canafístula, ou outras que são normalmente empregadas nessas estruturas. O fato é que essas madeiras apresentam características específicas com relação à umidade, dureza, secagem, sentido das veias e empenamento, exigindo do profissional conhecimentos específicos e muita experiência, pois devem ser empregados procedimentos e métodos precisos na escolha da peça ideal para cada local da tesoura, bem como para o corte e encaixe de todas as barras da estrutura. Podemos dizer que se trata de uma obra de arte e, nesse sentido, precisamos de um artista. Essa afirmação é possível de ser comprovada em algumas estruturas antigas feitas com madeira e, apenas para citar um exemplo, nos reportamos à cobertura da quadra de tênis do estádio Paulo Machado de Carvalho, em São Paulo. Devido ao pouco uso da madeira como elemento estrutural, constatamos que são poucos os calculistas preparados para desenvolver esse tipo de projeto; da mesma forma, o engenheiro de obras também não está familiarizado com o manuseio deste material, ficando na maioria das vezes na dependência do profissional que vai executar a estrutura. Pelos motivos citados anteriormente, é muito importante que todos os profissionais envolvidos tenham a humildade de reconhecer suas limitações e procurar o suporte técnico necessário para projetar e executar corretamente esse tipo estrutura; agindo assim, estará evitando no futuro um possível sinistro em sua obra. Citamos a seguir os problemas mais comuns que têm ocorrido nas estruturas de madeira devido à: • Definição da bitola c do tipo de madeira. • Dimensionamento e detalhamento das tesouras e das terças. • Avaliação da madeira: secagem, empenamento, corte, rachadura, bitola. • Execução: cortes e encaixes. • Madeiras transformadas. • Preservação e tratamento das madeiras. 21.2. TIPOS DE MADEIRA E BITOLAS É muito importante que o projetista tenha conhecimento do tipo, da qualidade e das bitolas das madeiras disponíveis no local onde será executada a obra, para não correr o risco de especificar material inexistente naquela região ou medidas fora dos padrões usuais. Isso iria onerar o custo da obra, uma vez que a compra deverá ser feita em regiões mais distantes. Quando isso ocorre existe o risco de o construtor, a critério próprio, usar bitolas diferentes da especificada no projeto, bem como outros tipos de madeira, confiando apenas no seu conhecimento para decidir que o material alternativo escolhido atende perfeitamente às necessidades da obra. No entanto, essa avaliação é quase sempre subjetiva e pode levar a uma escolha errada, resultando em alguns casos de sinistro. Eventualmente, quando o empreiteiro se preocupa em adotar algum critério de comparação entre o especificado no projeto e o disponível, ele verifica apenas a relação de dureza entre os materiais. Uma madeira pode ser mais dura e não se comportar adequadamente c.o longo do tempo. É o caso quando se substitui a peroba-rosa por canafístula, pois, apesar de esta última ser mais dura, apresenta grandes rachaduras ao longo do tempo e quando recebe pregos e ca vi lhas. O correto então é que projetista procure adotar, sempre que possível, o uso de madeiras disponíveis na região. Por sua vez, o construtor precisa consultar o calculista sobre a possibilidade de se empregar um material alternativo. Agindo assim, minimizaremos o risco de sinistro. Apenas para ilustrar ao leitor, apresentamos a tabela a seguir, extraída dos anais do primeiro encontro brasileiro em madeiras e em estruturas de madeira, realizado na cidade de São Carlos, em São Paulo, de autoria do engenheiro Amantino Ramos de Freitas, o qual apresenta valores médios e coeficientes de variação de algumas propriedades mecânicas das espécies mais comuns. Tabela 21 Nome Popular 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Pau-Marfim Peroba-Rosa Grapiapunha Copaiba Cedro Ta pia Pinho-doParaná Leiteiro Eucalipto Robusta Figueira Louro-Pardo Peroba-doCampo Pau-deSangue Jequitibá-Rosa Pinho-Bravo Jatobá CabreúvaVermelha SucupiraAmarela Eucalipto Citriodora Guarajuba AngicoVermelho Ti uva 21.3. Densidade 1 5 % T.U. g/cm 3 V ( % ) 0,830 4,8 9,3 0,773 0,842 5,8 0,745 12,3 0,531 17,1 0,451 8,7 Resistência à Flexão MPa V ( % ) 84,85 12,2 73,61 14,4 88,99 10,9 69,05 16,3 49,80 18,7 36,19 11,5 Módulo de Elast. MPa V ( % ) 11272 11,3 9385 11,5 12618 16,3 10737 16,9 8413 22,4 7070 20,0 Resistência Cisalhamento à Compr. MPa V ( % ) 12,81 11,0 12,82 8,0 12,82 8,0 10,75 12,2 7,03 22,3 6,13 7,5 MPa V(%) 37,88 38,68 39,83 35,40 26,52 17,73 15,9 11,0 11,8 16,2 20,1 12,2 0,551 0,840 9,3 3,9 49,29 69,51 12,2 12,4 10915 11429 16,5 14,4 25,90 34,34 13,4 13,6 6,71 11,47 13,7 9,2 0,699 0,551 0,756 14,2 10,9 7,9 67,22 43,58 80,30 14,9 18,7 11,6 10176 7458 12264 13,9 21,5 13,8 36,79 22,84 43,83 10,9 9,7 10,4 10,26 6,67 10,69 15,5 18,6 8,8 0,733 5,2 87,67 10,2 10507 13,9 45,77 9,7 11,66 8,8 0,519 0,534 0,456 0,974 7,8 6,9 9,1 5,6 52,39 61,60 39,33 112,14 14,6 13,0 18,5 14,9 8482 8576 5619 15295 13,3 12,7 22,0 11,1 25,08 31,75 19,49 64,91 15,0 9,2 15,4 10,0 7,42 8,54 6,72 17,89 16,2 9,0 10,3 15,8 0,948 4,3 100,24 13,5 12851 14,4 54,14 15,8 17,66 10,4 1,007 5,4 114,02 9,06 14673 14,0 65,26 10,4 15,08 12,0 0,991 0,897 7,7 10,7 105,28 73,64 11,6 18,1 16644 12048 12,5 23,2 58,00 40,23 15,9 21,0 15,71 13,12 12,9 14,0 0,887 0,880 6,6 7,8 70,23 119,00 17,5 8,6 10161 14970 18,1 5,3 37,88 66,30 13,7 22,4 14,45 16,61 11,3 8,0 D E V I D O A FALHAS D E P R O J E T O E E X E C U Ç Ã O Nas regiões onde o uso de estruturas de madeira é muito reduzido, ou quando o engenheiro calculista não as utiliza habitualmente, constatamos alguns enganos no dimensionamento ou no detalhamento do projeto, por falta de experiência ou conhecimento específico nesse tipo de estrutura. Durante alguns anos em que tivemos a oportunidade de ser responsáveis pela análise de projetos estruturais da antiga Conesp (Construções Escolares do Estado de São Paulo), verificamos nos projetos e na execução das estruturas de madeira alguns erros mais comuns, que iremos descrever a seguir. 2 1 . 3 . 1 . Dimensionamento Errado das Terças Algumas vezes o cálculo das terças era feito como flexão simples, quando o correto é como flexão oblíqua, tendo em vista que a peça irá trabalhar com dois momentos fletores (ver fig. 21.3.1). Empena ou Banzo Superior Fig. 21.3.1. Terça de madeira trabalhando a flexão oblíqua 2 1 . 3 . 2 . N ó sobre A p o i o Mal Projetado É muito comum encontrar nas estruturas de madeira treliçadas o apoio extremo sobre pilares ou vigas de sustentação fora do encontro do eixo das peças, onde teoricamente as forças devem se cruzar para que o nó fique em equilíbrio. No entanto, a situação representada na fig. 21.3.2 gera esforços cortantes no banzo inferior, podendo deformar excessivamente a peça ou até mesmo levar à ruptura. Fig. 21.3.2. Detalhe do nó extremo sobre o apoio 2 1 . 3 . 3 . Pendurais Mal Executados Alguns carpinteiros mal preparados e até mesmo engenheiros pouco acostumados com estruturas de madeira não se dão conta de que o pendurai de uma tesoura de madeira trabalha à tração, necessitando, portanto, de uma ligação eficiente com a linha, sendo ideal o uso de peças duplas que permitam uma ligação prática e eficiente. Caso contrário, seria necessário utilizar estribos de chapa de aço para garantir a transmissão dos esforços (ver fig. 21.3.3). Apenas Pregado Duplas Parafusadas Fig. 21.3.3. Detalhe do pendurai 2 1 . 3 . 4 . Falta de Diagonais eTerça Fora do Nó Outra situação muito comum é encontrar treliças de madeira faltando pendurai ou diagonal, o que modifica totalmente a distribuição dos esforços e altera completamente o comportamento estrutural da tesoura. O mesmo ocorre quando uma terça se apóia entre dois nós, gerando momento fletor no banzo superior, fazendo com que essa peça trabalhe a flexo-compressão e não mais a compressão simples, como é o desejado nesse tipo de estrutura (ver fig. 21.3.4). t t Fig. 21.3.4. Falta de diagonal e terça fora do nó 2 1 . 3 . 5 . Folga nas Ligações e Parafusos Mal Posicionados Tivemos a oportunidade de constatar deformações excessivas em algumas estruturas de madeira, em que o projeto foi bem dimensionado. Isso ocorreu devido à folga nas ligações, uma vez que os cortes das peças não foram executados corretamente, permitindo assim uma acomodação da treliça e conseqüentemente uma flecha elevada (ver fig. 21.3.5). Pondural Parafusos Muito Próximos da Borda do Pendurai e = Insulficiente Para Absorver Esforços Fig. 21.3.5. Folga nos nós e parafusos muito próximos da borda Uma análise mais criteriosa mostrou que o fato de existir um projeto completo e detalhado levou o construtor a supor, por motivos de economia, que o seu carpinteiro, com experiência apenas na execução de formas de concreto, poderia também fazer uma estrutura de madeira. No entanto, ficou evidente que ele não tinha habilidade e conhecimento suficiente para executar tal tarefa de forma satisfatória. Portanto, fica a lição de que, para se obter um resultado final com o desempenho desejado, devemos ter, além de um bom projeto, uma execução elaborada por profissionais capacitados e experientes nesse tipo de atividade. 2 1 . 3 . 6 . Espaçamento Errado das Tesouras, Terças e Caibros Devemos sempre ter em mente que o espaçamento das tesouras de madeira está limitado pela terça que pretendemos ou temos disponibilidade de utilizar, ou seja, é a limitação da terça que define o espaçamento das treliças. Por sua vez, o mesmo ocorre com o espaçamento entre as terças, que é definido pelo caibro que iremos utilizar; e este, por fim, depende das dimensões das ripas para ter o seu espaçamento definido. Em algumas obras, quando a distância entre as tesouras é maior que a capacidade da terça, principalmente pelo fato de a mesma trabalhar à flexão oblíqua, resulta quase sempre em deformações acentuadas dessa peça, comprometendo o desempenho e a estabilidade da cobertura. Pelos mesmos motivos, se não forem tomados os devidos cuidados no distanciamento das terças e dos caibros, a flecha excessiva irá ocorrer nesses elementos, provocando deformações acentuadas no telhado. 2 1 . 3 . 7 . Emendas Mal Executadas Outra situação que compromete a estabilidade das coberturas de madeira são as emendas subdimensionadas ou executadas de forma errada e no local inadequado, acarretando na maioria das vezes grandes deformações na estrutura e até mesmo a sua ruína. 21.4. Q U A L I D A D E DA M A D E I R A Existe a classificação estrutural que requer procedimentos específicos, fugindo ao escopo deste trabalho. De tal forma que vamos nos ater a algumas recomendações de ordem prática e visual. A verificação inicial deve ser feita no recebimento da madeira, se possível quando ainda estiver no caminhão. Depois de verificado se o tipo de madeira que está sendo entregue é igual ao especificado no projeto, em seguida devemos então proceder a uma análise rigorosa da qualidade do material, observando se está seco, com as dimensões corretas e sem nós, rachaduras ou empenamentos que possam prejudicar o comportamento da estrutura. Algumas peças, quando são retiradas muito próximas da casca, podem apresentar falhas ou defeitos que vão comprometer o seu comportamento estrutural. Todos os defeitos acima citados interferem na resistência da peça. Um lote de madeira deve ser classificado como de primeira, segunda ou terceira, em função do tipo, tamanho e quantidade dos defeitos que as peças apresentarem. Devemos ter em mente também que, para uma mesma árvore, as peças retiradas do cerne (centro da tora) são mais resistentes do que aquelas extraídas próximas da casca. Dessa forma, as peças de melhor qualidade e mais resistentes devem ser empregadas em pontos críticos, onde ocorrem os maiores esforços. Essa classificação só pode ser feita com conhecimento e segurança por profissionais com reconhecida experiência no assunto. Uma classificação visual pode parecer simples, mas não é. Antigamente, na cidade de São Paulo, se usava praticamente apenas peroba-rosa, que vinha do estado do Paraná; no entanto, essa madeira está cada vez mais difícil de ser encontrada hoje em dia. Hoje podemos comprar com relativa facilidade grande variedade de tipos de madeiras, vindas principalmente do Norte do Brasil; são as chamadas peroba-do-norte. Essa classificação é genérica e abrangente, sendo algumas vezes madeiras desconhecidas, que, no entanto, pela aparência, podem ser confundidas com outras já conhecidas e enganar um profissional pouco experiente. Outro cuidado importante a ser verificado é com relação à umidade da madeira, a qual deve estar realmente seca, pois, se o teor de água existente no seu interior ainda for alto, irá causar o fenômeno da retratabilidade, que é uma retração nas três direções (radial, axial e tangencial), provocando uma diminuição volumétrica da peça com conseqüentes rachaduras e empenamentos. Caso isso ocorra depois da montagem, prejudicará o desempenho das ligações e dos elementos estruturais, podendo provocar alterações no comportamento de toda a estrutura e resultar em sinistro. Após esses cuidados, devemos estocar a madeira em local apropriado e de forma correta para impedir ou até mesmo corrigir pequenos empenamentos, observando que as peças fiquem ventiladas e protegidas da chuva e umidade. Para não se correr riscos desnecessários, o ideal é comprar sempre de um fornecedor idôneo e conhecido. Quando não for possível, é imprescindível que se tenha na obra um funcionário qualificado para receber e identificar o tipo de madeira que se deseja utilizar na obra. Foi feito um estudo na cidade de Porto Alegre pelo ITERS, com a expectativa de tentar avaliar a durabilidade natural de várias madeiras às intempéries, resultando no que segue: • Muito pouco duráveis (até 2 anos): Braquilho, Caixeta, Caroba. • Pouco duráveis (até 6 anos): Pinho, Açoita-Cavalo, Angico-Branco, Canela-Lajeana, CanelaPinho, Canela-Preta. • Medianamente duráveis (até 10 anos): Batinga, Canela-Branca, Canela-Veado, Carvalho Brasileiro. • Muito duráveis (mais de 10 anos): Angico, Cambriúva, Canaíístula, Canjerana, Cedro. Cocão, Guajuvira, Grápia, Imbuia, Louro, Ipê-Roxo e Amarelo, Eucalipto nas variedades: Citriodora, Maculata, Paniculata, Rostrata, Rudis, Siderofólia, Tereticornis. 21.5. EXECUÇÃO DAS ESTRUTURAS DE MADEIRA Supondo que todas as etapas anteriores foram atendidas corretamente, então devemos nos concentrar na execução, que como já citamos anteriormente deve ficar a cargo de um profissional experiente e sério. Na ausência deste, o que costuma acontecer é o carpinteiro de formas se prontificar ou ser convocado para executar uma estrutura de madeira, usando peças e procedimentos aos quais ele não esta acostumado, como já foi dito antes. Por outro lado, devemos ter em mente que na sua função habitual, suas obras são provisórias, não exigindo, portanto, os mesmos cuidados e conhecimentos específicos que uma estrutura permanente requer. Sendo o escopo do nosso trabalho mostrar os erros que se cometem na execução de uma obra, os quais, por sua vez, podem levar a um sinistro, vamos relatar os mais comuns que temos observado na construção de coberturas com estrutura de madeira. • • • • • • • • • • • • • • Selecionar peças inadequadas para a sua função; classificação errada. Não observar os veios das madeiras. Usar madeira empenada, com agravante de colocar com o empenamento virado para o lado errado. Usar pregos muito grossos no lugar de parafusos, provocando rachaduras na madeira. Cortar sem precisão, gerando folgas nos nós de ligação. Fazer emendas erradas. Não observar alguns conceitos básicos: espaçamento de ripas, terças e tesouras. Não criar apoio correto e bem fixado. Nó do apoio sem encaixe, com uso incorreto do estribo sem fixação. Pendurais simples, quando deveriam ser duplos. Encontro das diagonais centrais com banzo inferior e não com pendurai central. Distancia insuficiente dos parafusos até a borda da peça. Terça fora do nó. Emendas com chapuz, chapas metálicas mal dimensionadas ou executadas de forma incorreta. 21.6. ESTRUTURAS DE MADEIRA ERRADAS E APARENTEMENTE ESTÁVEIS É fato que existem algumas obras em que se podem constatar esses erros e, no entanto, a estrutura estar aparentemente estável. Há que tomar muito cuidado para não se deixar iludir e acreditar que o carpinteiro que a executou está certo e todos os conceitos da engenharia, errados. O que ocorre nesses casos é que a estrutura pode estar superdimensionada, com capacidade de suportar carga muito acima das atuantes, ou, por outro lado, nunca ter sido submetida plenamente aos esforços das cargas acidentais; porém, no momento em que isso vier a ocorrer, então poderemos ter um sinistro. 21.7. MADEIRAS TRANSFORMADAS Existem vários tipos de madeiras transformadas, mas abordaremos apenas aqueles ce maior uso na construção civil. 2 1 . 7 . 1 . (Madeira L a m i n a d a C o m p e n s a d a Esse tipo de material é constituído pela colagem de lâminas de madeira dispostas de maneira que as fibras de cada camada fiquem perpendiculares umas «às outras, resultando em chapas com pouca retratilidade e boa resistência. Tem sido pouco empregada como elemento estrutural, mas muito utilizada na confecção de formas de concreto. No entanto, já tivemos a oportunidade de participar de alguns casos em que foram utilizadas chapas de madeira compensada como elemento estrutural, sendo um dos componentes empregados para compor a estrutura de sustentação de algumas edificações. Como exemplo, podemos citar uma estrutura de madeira que utilizou chapas compensadas e vigas de peroba, formando um pórtico de cobertura para o pátio de uma escola no interior do Estado de São Paulo. Com o passar do tempo, a umidade nas bases dos pilares e a presença de cupim comprometeram essas peças e quase provocaram um sinistro. Quando se optar pelo emprego de chapas compensadas como elemento estrutural, recomendamos que se faça para pequenas obras e de pouca responsabilidade, e que se tomem os seguintes cuidados: • Utilizar laminados colados com resinas sintéticas do tipo feno-formol ou melamina-formol, pois são à prova d'água. • Impermeabilizar as bordas com tintas, vernizes ou outros materiais que não permitam acesso de umidade, pois este é o ponto mais vulnerável. • Tratar previamente com produtos que a preservem do ataque de fungos, brocas e cupins (ver item 21.8. Preservação e tratamento das madeiras). 2 1 . 7 . 2 . Madeira L a m i n a d a São vigas de madeira pré-fabricadas através da colagem de tábuas. Elas podem ser retas ou curvas, de qualquer largura e comprimento, de seção constante ou variável, produzidas nas medidas especificadas pelo cliente; podem vencer grandes vãos e são entregues com acabamento final (ver figura 21.7.2). E 93 Viga Reta Viga Curva Arco Seção Transversal x Peças de Madeira Coladas Pelo Sistema Hetzer Fig. 21.7.2. Vigas de madeira composta Esse tipo de estrutura foi concebido pelo alemão Otto Hetzer, em 1905, e tem sido muito utilizada em coberturas, na forma de vigas retas, pórticos ou arcos, principalmente em ginásios de esporte, residenciais de luxo ou edificações industriais e comerciais, em que o seu emprego é recomendado por razões técnicas ou estéticas. Em São Paulo, elas são conhecidas como vigas Laminarco. A madeira normalmente utilizada para a confecção dessas peças é o Pinho-do-Paraná, uma vez que apresenta qualidades satisfatórias para isso. Os resultados dos ensaios de laboratório mostram que a resistência final à compressão, ao cisalhamento e a característica relativa ao módulo de elasticidade permanecem praticamente iguais aos da madeira natural. As madeiras empregadas na composição das vigas laminadas devem receber tratamento especial contra fungos, microrganismo, bactérias e insetos, o que confere uma determinada durabilidade. No entanto, apesar da qualidade e versatilidade do produto, devemos tomar alguns cuidados ao longo de sua vida útil, tendo em vista que podem surgir situações de risco, como tivemos oportunidade de constatar numa estrutura de madeira laminada em formato de arco, num pátio esportivo de uma escola na cidade de Santos, em São Paulo. Ela foi vítima de um severo ataque de cupins, que consumiu o seu interior sem mostrar sinais externos. Por sorte, o problema foi identificado e a área interditada, porém não houve tempo para se iniciarem os trabalhos de restauro, uma vez que ela desabou durante uma forte tempestade. Devemos ter em mente que o cupim ataca a peça internamente, sendo que na maioria das vezes não perfura a face externa, o que pode dar uma falsa idéia de segurança o estabilidade. Nessas condições o risco de sinistro é muito grande, pois o usuário poderá não pexeber a gravidade da situação para tomar as devidas providências preventivas. Segundo alguns especialistas no assunto, o cupim só se alimenta de celulose e seus derivados; no entanto, é capaz de abrir caminho em qualquer material, até mesmo no concreto, com exceção do vidro e do aço. 21.8. P R E S E R V A Ç Ã O E T R A T A M E N T O DAS M A D E I R A S Considerando que tomamos todos os cuidados citados anteriormente com relação à execução de uma estrutura de madeira, devemos então nos preocupar com a preservação da mesma, do contrário poderemos ser vítimas de um sinistro por falta de uma eficiente manutenção preventiva e corretiva. Os principais produtos de preservação tem como insumos básicos elementos tóxicos, fungicidas, inseticidas ou antimoluscos, que são diluídos em um solvente que pode ser a água ou um óleo de baixa viscosidade. Alguns produtos pretendem conferir também outras características à madeira, do tipo impermeabilidade retardante de chama e inibidor de retratilidade. Dentre eles, destacamos os seguintes: • Óleos preservativos à base de creosoto. • Solução à base de cobre, cromo, boro e arsênico. • Soluções de pentaclorofenol diluídas em óleo de baixa viscosidade. Os processos usuais de preservação da madeira que não alteram as características físicas e mecânicas do material são apresentados a seguir. 2 1 . 8 . 1 . Impregnação Superficial Como o próprio nome diz, esse tratamento é superficial, podendo penetrar de 2 a 3 cm no máximo; no entanto, criará uma película protetora capaz de resistir a pequenas fendas de secagem e ao ataque de insetos, a qual será sempre uma proteção mais eficiente do que uma simples pintura superficial. São procedimentos econômicos e recomendáveis para peças de madeira seca que serão empregadas em ambientes cobertos e de pouco variação de umidade, tais como forros e telhados sobre laje. O processo se resume na imersão ou pintura da peça em preservativos do tipo Sal de Wolmann diluído em água numa proporção de 4 % . 2 1 . 8 . 2 . Impregnação sob Pressão Reduzida O conceito é o mesmo que o anterior, ou seja, impregnar a madeira com um produto capaz dc prolongar a sua vida útil. Porém, neste caso, o processo pode ser feito de três formas diferentes: • Banhos quentes e frios. • Substituição da seiva. • Por osmose. Não vamos entrar no mérito de cada processo, tendo em vista que foge ao escopo deste trabalho; no entanto, pode servir de orientação para o leitor que desejar mais informação a respeito. 2 1 . 8 . 3 . Impregnação sob Pressão Elevada É o tratamento que deve ser dado às peças que irão sofrer uma agressão severa, como aquelas que ficarão submersas ou sujeitas ao ataque de predadores marinhos. Esse processo é o mais eficiente, tendo em vista que é executado em autoclave e confere uma proteção elevada. Também se baseiam na aplicação de produtos preservativos, só que pela criação de vácuo (processo Bethel) ou por aumento de pressão (processo Ruepig). 22 Sinistros devido a reformas sucessivas Muitas residências no passado foram executadas em bairros, ruas e avenidas que se transformaram em pólos comerciais, e passaram a ser usadas como lojas, escritórios, oficinas, etc. Não haveria maiores problemas, se tudo fosse feito com base em projetos, principalmente o de estrutura; no entanto, o que se verifica é que o imóvel perde o seu histórico ao longo do tempo, principalmente pelo fato de quase nunca existir um projeto inicial. Nessas condições, após a segunda ou terceira adaptação do imóvel, a possibilidade de se cometer um erro de avaliação da estrutura existente é muito grande, tendo em vista que em grande parte dessas obras, quando foram construídas originalmente, os engenheiros e construtores adotavam uma solução baseada na sua própria experiência, como muitos fazem ainda hoje, executando vigas e pilares de concreto armado juntamente com as alvenarias. Disso resulta que na maioria das vezes o comportamento final é um misto de alvenaria portante com vigas e pilares servindo de amarração e travamento. A primeira adequação não apresenta maiores dificuldades, se o engenheiro estiver atento para executar uni adequado sistema de ajX)io nos locais onde forem removidos vigas, pilares e principalmente paredes. Esse procedimento garantirá a estabilidade do pavimento su|x?rior ou da cobertura, se for ocaso. Porém, numa segunda ou terceira adaptação, muitas vezes não é mais possível identificar as características originais da edificação, correndo-se então um sério risco de se removerem paredes ou peças de concreto sem poder avaliar corretamente a sua real função e qual a sua parcela de responsabilidade na estabilidade do conjunto. O recomendado nesses casos é que primeiramente se tente localizar todo e qualquer projeto referente à edificação a ser reformada, pois eles serão elementos de grande valia para se entender corretamente as alterações que foram feitas no passado, possibilitando assim que se projete a obra com critério, economia e principalmente segurança. Na inexistência dos mesmos, devemos levantar o histórico das reformas anteriores, buscando informações com os responsáveis pelas obras passadas e com o proprietário. Esse procedimento é muito valioso, no sentido de que eles poderão fornecer informações preciosas para se avaliar o que foi e como foi executado. Permite-se com isso balizar os procedimentos futuros e alertar quanto aos cuidados que deverão ou não ser tomados durante as abras de adequação. No entanto, quando não for possível se obter os projetos e o histórico das obras passadas não for suficiente para sanar todas as dúvidas, devemos então realizar uma cuidadosa investigação no local, com a finalidade de identificar a posição de vigas, pilares, sinais de paredes removidas no passado e aquelas que foram construídas posteriormente. Devemos investigar para obter o máximo de informações possíveis, sobre todas as características originais do imóvel e das adequações que foram executadas ao longo do tempo. Para tanto, é necessário fazer uma série de prospecções no local, através das aberturas de pequenos rasgos contínuos no revestimento das paredes, nas direções verticais e horizontais, bem como nas lajes. Esse procedimento permitirá identificar a presença de vigas e pilares embutidos nas alvenarias e o tipo de laje existente, que poderá ser maciça ou nervurada. Deverão ser realizadas outras aberturas em pontos que denotem alguma alteração feita no passado, do tipo emendas de laje, remoção ou execução de alvenarias, variação de cor ou textura e até pelas marcas diferentes de pintura. Agindo assim é possível se constatar, pela diferença de materiais, as diversas etapas de transformação do imóvel, uma vez que em muitos casos é possível se avaliar a data de determinada reforma pelas características do material utilizado. Outro cuidado importante que deve ser providenciado é uma investigação do tipo de fundação e do solo existente. Nesses casos, devemos também proceder a uma prospecção junto ao piso, através da abertura de algumas valas com profundidade suficiente para permitir identificar as características do solo e da fundação existente. Quando se constata que a fundação existente é do tipo profunda, isso significa que o solo próximo da superfície não oferece boa capacidade de suporte. Nessas condições, o ideal é que essa investigação se faça através de uma sondagem de reconhecimento do tipo percussão, que irá fornecer informações técnicas para se avaliar criteriosamente as condições locais. Essa investigação geotécnica dará subsídios para se projetar e executar a solução de melhor desempenho técnico-econômico e, ao mesmo tempo, avaliar a necessidade de reforço, se for o caso. Para se remover uma parede existente, devemos verificar se ela não tem a função de sustentar a laje de forro ou de piso logo acima dela, o que é muito comum nas edificações mais antigas, nas quais os pilares e vigas quase sempre funcionam como elementos de amarração das alvenarias, que por sua vez acabam se comportando como elemento portante e a sua retirada pode comprometer a estabilidade do conjunto (ver fig. 22.1). Alvenaria Laje apoiada nas 3 Alvenarias Deformação da Laje Remoção da Alvenaria (= 1= =1 Fig. 22.1. Remoção de paredes portantes O reforço da estrutura com a utilização de vigas e pilares metálicos tem-se mostrado uma solução adequada para esse tipo de obra, uma vez que reduz significativamente o prazo e permite maior flexibilidade nas opções de solução dos problemas existentes; no entanto, devemos ter em mente a necessidade de se verificar a situação final de distribuição das ca'gas que resultará após a adequação. Na maioria das vezes, deverá ser executado reforço localizado na fundação e criar elementos de apoios nas alvenarias para evitar a concentração de esforços e distribuir as tensões. Nos casos em que as novas cargas de utilização forem mais elevadas que as anteriores, é preciso prever reforços com pilares de concreto ou metálicos (ver fig. 22.2). Corto 1-1 Alvenaria Enchlmonto ^Lajo Viga Metálica a e Reforço Alvenaria Portante Removida Parede Removida ^Alvenaria .Alvenaria f -Oi Pilar de Reforço Provo r Reforço na Fundação í f c Det. - 1 Laje Existente Argamassa Cimento^, Areia 1:3 com Cunhamonto om Brita de Reforço Berço de Concreto ^ Alvonaria Existonto Fig. 22.2. Reforço para eliminar parede portante Outra situação que costuma ocorrer nas adequações e pode representar uma situação de risco são as alterações estruturais sem uma avaliação criteriosa das implicações que isso possa acarretar na estabilidade do conjunto. Nesse sentido, podemos citar como exemplo a necessidade de se remover um ou mais vãos de lajes ou vigas contínuas, causando uma mudança significativa no comportamento da parte restante da estrutura; em tais casos, elas irão perder a condição hiperestática, podendo apresentar deformações acentuadas ou até mesmo sofrer colapso parcial, dependendo da estrutura existente (ver fig. 22.3). A indústria de vidros Santa Marina teve de enfrentar uma situação semelhante, quando decidiu implantar um novo forno no interior de um prédio existente; para tanto, precisou proceder a vários cortes em vigas e lajes. Na ocasião, tivemos a oportunidade de elaborar os estudos necessários para permitir a implantação do novo equipamento sem comprometer a estabilidade da estrutura existente. Laje Laje Removida Pilar Perde Travamento Lateral Pilar tem Aumento de Carga Viga Removida Pilar Viga Deformação da Laje e V i g a Fig. 22.3. Remoção de um vão de viga/laje contínua Não podemos esquecer de verificar também a nova condição de trabalho do pilar que teve a viga ou laje removida. Muitas vezes podemos criar situações nas quais dobramos o comprimento de flambagem da coluna pela eliminação do contraventamento lateral que o elemento retirado representava. Outra situação que gera risco de sinistro é quando se removem vigas ou lajes internas sem avaliar a responsabilidade que elas têm para garantir a estabilidade lateral de paredes externas de grande altura e sujeitas à pressão do vento, ou mesmo para absorver o empuxo horizontal da terra como travamento de cortinas. Em algumas situações o projetista e o construtor se preocupam apenas com a estrutura na sua função de suportar cargas verticais, esquecendo-se de que em alguns casos ela funciona também como travamento para absorver esforços horizontais. Nessas condições, para que se possa fazer a sua remoção, haverá necessidade de se executar previamente uma estrutura auxiliar para absorver esses esforços e somente a|x3s a sua conclusão e cura é que jxxleremos dar seqüência à obra (ver fig. 22.4). Nesse Caso a Remoção da Laje, Viga e Alvenaria só pode ser Executada após o Reforço na Contenção Lateral do Arrimo Fig. 22.4. De empuxo lateral Outra situação a ser verificada com cautela é quando se trata de edifícios industriais que mudam o tipo de atividade, principalmente em imóveis alugados sem um projeto detalhado da estrutura e com indicação da sobrecarga útil adotada em cada nível de laje. Nessas condições, é muito comum que se percam alguns detalhes do histórico das atividades anteriores que foram exercidas no local, podendo se cometer o erro de colocar máquinas e equipamentos sobre lajes que não foram projetadas para tal finalidade, ou mesmo utilizar áreas tidas como depósito no passado, porem colocando-se um peso bem superior àquele quo se estocava anteriormente. Nessas condições, pode-se acarretar um sinistro. A abertura ou fechamento de grandes vãos em galpões industriais é capaz de alterar também de forma significativa os esforços que vão atuar na edificação, provocando em determinadas situações o colapso da mesma. Podemos verificar isso com mais detalhes no item Ação do vento sobre as edificações. Em se tratando de imóvel industrial, devemos proceder da mesma forma que foi recomendada para os casos de imóveis residenciais ou comerciais que tiveram alterações ao longo do tempo, fazendo um detalhado levantamento local, com prospecções em vigas, pilares, lajes e alvenarias, de forma a se obter o maior número possível de informações. Paralelamente, temos de levantar o histórico das atividades passadas com o máximo de dados sobre a posição e peso de equipamentos e produtos estocados. Nos pontos onde as informações colhidas não forem suficientes para se definir o grau de segurança que se deseja em função das novas atribuições que a estrutura terá, precisamos então recorrer a alguns ensaios que permitam avaliar com precisão todas as características da estrutura e da edificação, como consta no capítulo de ensaios, avaliações, recuperação e reforço estrutural. Devemos ter em mente também que há casos em que a nova indústria a ser implantada poderá produzir um meio ambiente mais agressivo que o anterior, tanto na atmosfera como no subsolo; nessas condições, se a edificação não foi projetada originalmente com essa finalidade, vai ocorrer inevitavelmente um ataque dos elementos estruturais a curto e médio prazo, podendo acarretar um sinistro, conforme descrito no item Corrosão das armaduras. 23 Incêndio 23.1. GENERALIDADES Os incêndios em edificações têm sido motivo de preocupação na maioria dos países desenvolvidos e em desenvolvimento, pelas lamentáveis perdas de vidas humanas e pelos grandes prejuízos materiais que têm causado em todos os cantos do planeta. O fenômeno do incêndio, quando analisado em todas as suas variáveis, é de grande complexidade; no entanto, vem sendo estudado e pesquisado nos últimos anos em vários países, dentre eles o Instituto de Pesquisa Tecnológica de São Paulo tem feito valiosas pesquisas nesse sentido. Numa primeira análise, podemos dizer que existe uma relação diretamente proporcional entre o nível de risco de incêndio e o avanço tecnológico de um país ou região. Com o crescimento industrial e urbano temos uma maior concentração de máquinas, equipamentos e materiais combustíveis. Nas construções se utilizam cada vez mais materiais alternativos, tais como divisórias, forros leves, vidros e alumínio, sendo todos eles mais vulneráveis ao fogo. Apesar de todo o avanço tecnológico, os investimentos cm projetos e materiais para garantir a segurança contra incêndio ainda são insuficientes para dar maiores garantias aos usuários e ao próprio patrimônio. As empresas de seguros desempenham um papel importante no sentido de incentivar melhores condições de segurança contra incêndio, ao mesmo tempo em que são fundamentais para garantir a reposição dos bens materiais e o ressarcimento dos danos. Neste trabalho vamos concentrar nossas atenções nos danos materiais que um sinistro de incêndio costuma provocar nas edificações, principalmente nas estruturas de concreto e aço; no entanto, para melhor entendimento de todo o processo, abordaremos também alguns aspectos elementares sobre o início e a propagação do fogo. Vamos tecer algumas considerações com relação aos critérios adotados na elaboração dos projetos, na escolha dos materiais e na execução das obras, objetivando chamar a atenção para a necessidade de se considerar o risco de incêndio em todas essas etapas que envolvem a construção de uma edificação. Entendemos que, se alguns cuidados adicionais forem tomados, poderão representar um incremento de segurança que implicará a preservação de muitas vidas, ao mesmo tempo em que irá colaborar para a preservação da edificação, principalmente no que diz respeito à estabilidade da sua estrutura de sustentação, resultando numa significativa redução nos danos pessoais e materiais. 23.2. FENÔMENO CARACTERÍSTICO D O F O G O O fogo pode ser definido como um fenômeno físico-químico em que ocorre uma reação de oxidação com emissão de luz e calor. Deve coexistir quatro componentes para que ocorra o fenômeno (ver fig. 23.2.1): • Combustível: Qualquer substância capaz de produzir calor por meio de reação química. • Comburente: Elemento às custas do qual se dá a combustão; no caso de incêndio, é o oxigênio do ar. • Calor: Forma de energia que se transfere de um sistema para outro, devido a um processo de transformação. • Reação em cadeia. Nos líquidos e gases, a queima observa mecanismos mais precisos que nos materiais sólidos, em que a área específica é um fator importante para determinar sua razão de queima na unidade de tempo. Ou seja, para um mesmo material com igual massa e áreas diferentes, eles queimam em tempos inversamente proporcionais à superfície de cada um; o que tiver meios área demorará mais para queimar, liberando, no entanto, a mesma quantidade de calor, porém a temperatura atingida será menor. No caso da madeira, temos uma situação interessante: na forma de serragem, ou seja, com elevada área específica, a queima não se processa com grande rapidez; no entanto, na forma de pó misturado com o ar pode ter uma reação explosiva semelhante a um gás. Porém, em duas peças de madeira de mesma massa, sendo uma tora e outra uma chapa, esta última vai queimar mais rapidamente, provocando temperaturas mais elevadas. O mecanismo de combustão precisa de oxigenação, sendo que no caso da maioria dos materiais sólidos, quando a concentração de oxigênio em volume fica abaixo de 14%, os mesmos não mantêm a chama na sua superfície. Dessa forma, podemos dizer que a duração do fogo depende da quantidade do material combustível existente no local e da quantidade de ar que poderá entrar no local. Quando se tem um foco de incêndio numa sala, ocorre a formação de gases quentes que vão se acumulando junto ao forro e penetrando nas aberturas existentes. Nessas condições, o tempo de queima e a temperatura atingida na sala vão depender dos materiais combustíveis e do suprimento de ar que será fornecido pelas aberturas. No entanto, quando o suprimento de ar for maior que as necessidades de combustão, a taxa de combustão não será mais controlada por esse mecanismo, assumindo então uma queima semelhante à combustão do material ao ar livre (ver na fig. 23.2.2). Vista em Corte Camada do Gases Quentes Salda de Ar Quente Entrada de Ar Oxigênio Foco do Incêndio Fig. 23.2.2. Formação de gases e fluxo de ar Durante um incêndio, são atingidas elevadas temperaturas e, nessas condições, os materiais liberam gases combustíveis que por falta de oxigênio no ambiente não queimam. No entanto, esses gases superaquecidos, quando encontram oxigênio através das aberturas, se ignizarn formando enormes labaredas, que por sua vez são as responsáveis pela rápida propagação vertical do fogo em edifícios, principalmente com grandes áreas envidraçadas junto à fachada. Recentemente constatamos que um sinistro num edifício na cidade de Goiás não assumiu maiores proporções devido à presença de grandes sacadas com pouco material infla má vel, que por sua vez funcionaram como anteparo à propagação das chamas, impedindo que o fogo se alastrasse para os andares superiores, limitando assim o incêndio apenas ao local onde se iniciou (ver fig. 23.2.3). Pó Sacada Sacada [ Auxéncia de Material Combustível Vidro^ Sacada í L Foco de Incêndio | Gasos Quentes Incêndio Ficou Confinado no Andar do Foco Fig. 23.2.3. Propagação vertical das chamas impedida pela sacada 23.3. CLASSES DE INCÊNDIOS Classe A: São materiais de fácil combustão com a propriedade de queimar em sua superfície e profundidade, e deixam resíduos (tecidos, madeira, papel, fibras). Classe B: São os produtos inflamáveis que queimam em sua superfície e não deixam resíduos (óleos, graxas, vernizes, tintas, gasolina). Classe C: Quando ocorrem em equipamentos elétricos energizados, como motores, transformadores, quadros de distribuição, fios, etc. Classe D: Elementos pirofóricos como magnésio, zircônio, titânio, etc. 23.4. TEMPERATURAS DE FULGOR E IGNIÇÃO Temperatura de fulgor: é a menor temperatura na qual uma quantidade de vapores liberados por um líquido forma uma mistura inflamável com o ar, que entra em combustão ao contato com uma superfície aquecida acima de 500° ou com chama, fagulha ou centelha. Temperatura de ignição: é a temperatura necessária para inflamar um líquido. Apresentamos a seguir uma tabela com a temperatura de fulgor e de ignição de alguns materiais. Tabela 22 Produto Acetona Acetileno Álcool Etílico Asfalto Gasolina Glicerina Hidrogênio Metano Nafta li na Óleo Comestível Parafina Querosene Solvente Temperatura de Fulgor -17 gás 13 204 -42 160 Gás gás 80 37 1,99 38 38 Temperatura de Ignição 538 335 371 484 257 392 584 537 558 257 245 254 232 23.5. FASE INICIAL E EVOLUÇÃO DAS CHAMAS As fontes de ignição na maioria dos incêndios geralmente são pequenas e evidenciam uma íntima relação entre o risco de início de incêndio e o uso de materiais facilmente ignizáveis, tais como: cortinas, mobiliários e artigos de decoração, que utilizam na sua composição madeiras, plásticos, algodão e outros materiais de fácil combustão. Normalmente, nesses casos a propagação do fogo é muito rápida. Por esse motivo e pela constatação de que quatro entre cinco incêndios em edificações têm início a partir de pequenas fontes de calor, fica evidente a importância na seleção dos materiais de acabamento e de decoração que são normalmente empregados. Dessa forma, se pode dizer que o risco de início de incêndio está diretamente relacionado com o uso de materiais que requerem um baixo nível de energia para se ignizarem. Fatores que alteram a velocidade da reação: • Características do Próprio Material • Temperatura • Agitação • Ventilação • Umidade do ar • Forma física • Etc. C o m o já citamos anteriormente, a e v o l u ç ã o do incêndio vai depender das condições locais, que podem ou não favorecer o seu desenvolvimento. No caso de pequenas áreas com aberturas de pequenas dimensões que dificultem a entrada de ar no recinto, o oxigênio existente é consumido rapidamente, cessando a reação térmica e extinguindo-se o fogo; resulta, portanto, em pequenos danos locais e impede que outros ambientes sejam atingidos. Caso contrário, se no local onde tiver início o incêndio existirem grandes aberturas ou quaisquer outros sistemas que permitam uma boa ventilação, a combustão será alimentada por um tempo mais longo, permitindo a evolução do fogo a estágios mais desenvolvidos, dificultando o combate e a contenção do incêndio. Além da oxigenação do ambiente, outro condicionante da evolução do fogo é a quantidade de materiais combustíveis existentes no local. No caso de ser grande, vai colaborar para que o incêndio se expanda mais rapidamente, assumindo proporções generalizadas. O instante em que as chamas dominam todo o local e envolvem todos os materiais é chamado de "flashover", ou seja, é o instante de inflamação generalizada, podendo ser considerado o momento mais crítico de um incêndio (ver figs. 23.5.1 e 23.5.2). 1100 Fase Inicial Faso do Inflamação Generalizada Fase de Extinção O Tempo Fig. 23.5.1. Curva característica de um incêndio real Faso Inicial Crescimento Inflamação Generalizada Fumaça e Gases Quentes Fumaça e Gases Quentes Fumaça e Gases Quentes iàá \M _ Ignição, Quoima da Alguns Materials com Aquecimentos dos Materals Próximos Chamas _ Zona de Queima Aumento de Chamas e da Radiação do Calor para os Materiais próximos, Elevando sua Temperatura ató Ignição As Chamas Envolvem todos os Matariais o Dominam Rapidamente o Local. A Zona de Queima se Extende por todo Local A figura 23.5.1 mostra um gráfico conhecido como modelo natural de incêndio, uma vez que procura retratar a realidade o máximo possível. No entanto, como cada incêndio apresenta uma curva temperatura/tempo diferente, resolveu-se adotar para efeito de ensaios e estudos dos materiais um "incêndio-padrão", tomando-se por base uma curva padronizada de temperatura/tempo, conforme mostra a figura 23.5.3. Fig. 23.5.3. Cuiva-padrão de evolução de temperatura Devemos ter em mente que a maioria dos ensaios reproduz apenas um aspecto limitado do incêndio e, dessa forma, não pode identificar com precisão o comportamento e o desempenho dos materiais numa situação real. Dessa forma, os resultados obtidos em ensaios dependem do grau no qual a interação entre o material e a fonte de calor reflete a dinâmica do incêndio. Na verdade, cada incêndio representa uma situação única, tendo sua própria curva de temperatura/tempo, uma vez que depende de diversos fatores que se inter-relacionam e variam para cada tipo de ambiente. Destacamos a seguir alguns desses fatores que podem ser considerados como os principais: • Carga térmica ou carga de incêndio: é a quantidade, o tipo e a distribuição dos materiais combustíveis no interior do recinto. • Ventilação: é o suprimento de ar na unidade de tempo. • Forma e porosidade dos materiais combustíveis. • Forma do recinto. • Características térmicas dos materiais do recinto. A curva-padrão de elevação de temperatura é uma simplificação das reais condições de um incêndio, pois este apresenta três fases distintas, como mostra a figura 23.5.1. A primeira fase se refere ao início da combustão até a inflamação generalizada, caracterizando-se por uma grande instabilidade com variações de temperatura de ponto para ponto; depende da natureza dos elementos combustíveis existentes no ambiente, da sua disposição relativa e principalmente da alimentação de ar, uma vez que nessa fase ocorrem as primeiras rupturas de vidros. O início da segunda fase é denominado " F L A S H O V E R " e se caracteriza pela inflamação generalizada do local com elevação da temperatura, produzindo uma grande quantidade de gases que se queimam ao sair pelas aberturas exteriores. Ainda na segunda fase, temos uma intensa liberação de calor, atingindo-se o valor máximo de temperatura com possibilidade de propagação do fogo para ambientes próximos. O fim dessa fase ocorre pela falta de combustível para queima. Durante a terceira fase a temperatura vai diminuindo, porém o seu efeito não deve ser desprezado, pois ainda mantém valores elevados de temperatura por um longo período, capazes de agravar seriamente os danos nos elementos de construção iniciados na segunda fase. A propagação das chamas de um ambiente para outro no mesmo nível vai depender de: quantidade e propriedade dos materiais combustíveis existentes no recinto, razão da queima que é controlada pela ventilação do local e finalmente pela capacidade de as paredes, divisórias e portas resistirem ao fogo. A propagação do fogo de um andar para outro ocorre de duas formas: internamente, através de escadas, dutos de ventilação, ar condicionado e aberturas para passagem de dutos hid'áulicos/ elétricos; e externamente, pelas janelas. Algumas medidas como portas corta-fogo nas escadas e antecâmaras e dutos de ar condicionado com registro corta-fogo são eficientes para inibir a propagação das chamas internamente; em contrapartida, as soluções arquitetônicas que utilizam as chamadas "pele de vidro" nas fachadas de prédios comerciais têm facilitado a propagação do fogo externamente. 23.6. PROPAGAÇÃO SUPERFICIAL E TRANSVERSAL A propagação do fogo nos materiais pode ocorrer de três formas: transversal, superficial e "postcombustão"; esta última se refere a fenômenos complexos que ocorrem no interior dos materi- ais após terem cessado as chamas e corresponde a uma reação interna do oxigênio com o combustível sólido sem manifestação exterior na fase inicial. Porém, constitui uma forma particular de combustão que obriga a grandes trabalhos de rescaldo para se evitar o risco do surgimento de novos focos de incêndio. A propagação transversal pode ser descrita como aquela em que a combustão se dirige para o interior do elemento, ou seja, caminha no sentido da sua profundidade. Ensaios efetuados com madeira mostraram que à medida que a combustão vai penetrando no material, vão resultando as partes carbonizadas ricas em carbono e hidrocarbonetos pesados, que acabam funcionando como isolante, dificultando a continuidade do processo. Pode-se constatar também que a velocidade de propagação transversal é inversamente proporcional à espessura do material, uma vez que ocorre uma migração de umidade para as regiões mais profundas, tornando mais difícil a sua evaporação quanto mais espesso for o material. A propagação superficial, como seu próprio nome diz, se dá pelo alastramento da chama pela superfície do material, sendo essa uma das causas de grande desenvolvimento do fogo em edifícios. O aquecimento progressivo da superfície do material a partir de um foco localizado já em combustão é feito basicamente por convecção natural das chamas e massas de ar quente que se deslocam de forma ascensional, e por radiação térmica do calor liberado pelo incêndio. Devemos levar em consideração no desenvolvimento dos projetos e no uso dos materiais a problemática da fumaça, de forma a minimizar seus efeitos nocivos, principalmente para o ser humano; no entanto, devemos terem mente que se trata de uma tarefa difícil, pois são muitas as variáveis envolvidas. 23.7. ELEMENTOS DE CONSTRUÇÃO O s estudos com relação à resistência ao fogo dos elementos de construção têm por finalidade principal dar maior segurança às pessoas e evitar ou retardar tanto quanto possível o colapso parcial ou total da edificação e, ao mesmo tempo, circunscrever o incêndio a uma zona restrita junto ao local onde teve início, sem perigo para ambientes próximos e edificações vizinhas. Com isso surge o conceito de mentos de construção, sujeitos mantêm a sua estabilidade no isolamento térmico o caso de resistência ao fogo, como sendo o tempo durante o qual os elea uma elevação padronizada de temperatura - incêndio-padrão - , caso dos elementos estruturais, ou assegura a estanqueidade e o elementos separadores. Para se testarem os elementos em laboratório, foi definida uma curva-padrão de temperatura/ tempo (ver fig. 23.5.3); no entanto, a curva real de um incêndio não obedece a essa configuração, conforme se pode constatar na fig. 23.5.1. Apresentamos a seguir uma tabela resumida dos ensaios divulgados pelo IPT com relação à resistência ao fogo de paredes construídas com materiais e técnicas nacionais, medindo 2,8 x 2,8 m e totalmente vinculadas por estrutura de concreto armado, sendo uma das faces totalmente exposta ao fogo. Tabela 23 Paredes ensaiadas Paredes de tijolos de barro 5 x 1 0 cm '/2 tijolo s/rv. 1 tijolo s/rv. V2 tijolo c/rv. 1 tijolo c/rv. 14 cm Paredes de s/rv. bloco de concreto 19 cm s/rv. 14 cm c/rv. 19 cm c/rv 1 Parede de /2 tijolo bloco c/rv. cerâmico 1 tijolo 10x20x20 c/rv. Parede de concreto armado monolítico s/rv. Espessura (cm) Da Da Arg. Parede De Ver. 10 Resultado dos ensaios Tempo Tempo de atendimento aos Resist. do ensaio critérios de avaliação (horas) ao fogo (min.) IntegriEstan- 1 sol ação dade queidade térmica 120 >2 >2 1'/2 1V2 * * * 20 395* >6 >6 >6 >6 2,5 15 300 >4 >4 4 4 2,5 25 300* >6 >6 >6 >6 * * * 14 100 > V/2 > V/2 1'/2 1'/2 * * * 19 120 >2 >2 1'/2 V/2 1,5 17 150 >2 >2 2 2 1,5 1/5 22 13 185 150 >3 >2 >3 >2 3 2 3 2 1/5 23 300* >4 >4 >4 >4 11,5 16 150 210 2 3 2 3 1'/2 3 1'/2 3 * * * * * * Obs.: O ensaio foi encerrado sem ocorrência de falência em nenhum dos três critérios de avaliação. Pelo exposto, podemos dizer que a resistência ao fogo dos elementos de construção cepende, portanto, da severidade do incêndio, ou seja, do seu potencial destrutivo, que é determinado pela evolução da temperatura ao longo do tempo. 23.8. A V A L I A Ç Ã O DA E S T R U T U R A N O I N C Ê N D I O Ao se avaliarem inicialmente os possíveis danos que um incêndio pode ter provocado na estrutura de concreto como um todo, devemos fazer um levantamento detalhado das deformações e fissuras que foram provocadas pelo sinistro. Precisamos tomar cuidado em tentar separar anomalias existentes antes do incêndio e aquelas que realmente foram causadas pelo fogo. Quando analisamos as conseqüências do fogo nos elementos de concreto que formam uma estrutura, devemos tentar definir alguns dados importantes, como a temperatura máxima a que ficou submetido e, principalmente, por quanto tempo. Determinar a temperatura exata de um incêndio em vários pontos distintos é praticamente impossível; no entanto, podemos avaliar os níveis atingidos através do exame de alguns materiais encontrados no local, tomando por base o seu ponto de fusão, conforme tabela abaixo: Tabela 24 Material Níquel Aço Vidro/cristal Fios elétricos (cobre) Prata Latão Bronze Alumínio Zinco Chumbo Estanho Polietileno Borracha PVC Poliuretano Temperatura de Fusão (em °C) 1455 1400 1100 a 1400 1083 960 900 900 660 419 327 232 120 100 65 60 Precisamos ter em mente que, pela análise de materiais derretidos, podemos definir o nível de temperatura atingido naquele ponto, o que pode não ser a realidade para outros locais; no entanto, já é um parâmetro para se trabalhar. No caso dos incêndios, o concreto é submetido a valores de temperaturas muito difíceis de ser quantificados, variando de ponto para ponto, podendo chegar a valores elevados na maioria dos sinistros. O u t r a variável também difícil de ser avaliada é por quanto tempo aquele elemento de concreto foi submetido a determinada temperatura, uma v e z que essa informação é fundamental para se avaliar até que profundidade o concreto foi afetado pela elevação da temperatura. A disponibilidade dessas informações possibilitará fazer um estudo sobre as características remanescentes do concreto, como veremos mais adiante. Outro fator que afeta o concreto é o resfriamento brusco provocado pela água de combate ao fogo, que produz um choque térmico no elemento estrutural e tem sido em alguns casos o maior responsável pelos danos no concreto, pois a água reidrata o C a ( G H ) , 2 inchando o concreto e produzindo fissuras a ponto de destacar o concreto que está cobrindo a armadura. Nos casos de vigas e lajes que ficaram submetidas a elevadas temperaturas na sua face inferior, é muito comum que ocorram deformações acentuadas e fissuras de tração e flexão. O excessivo calor provocará a dilatação das vigas, podendo fissurar os pilares por cisalhamento e causar em alguns casos o colapso parcial ou total da estrutura. Tendo em vista as dificuldades apontadas anteriormente, para se definirem os parâmetros de tempo e temperatura atingidos pela estrutura de concreto, devemos tomar uma série de cuidados ao se analisar uma edificação sinistrada. Inicialmente é necessário que se faça um exame detalhado de todos os elementos que formam a edificação, objetivando identificar quaisquer anomalias possíveis de serem percebidas a olho nu, a fim de se aferir numa primeira análise as reservas de resistência que ainda sobraram. Posteriormente é preciso definir os tipos de ensaios necessários para se avaliar criteriosamente as atuais condições de estabilidade dos elementos de concreto e da estrutura como um todo. Esse procedimento permitirá identificar e quantificar as áreas que deverão ser restauradas e/ou reforçadas, bem como orientar para o processo de reforço mais adequado técnica e economicamente. Para se fazer essa avaliação da estrutura, podemos adotar os critérios abaixo especificados, desde que supervisionados por engenheiro especializado. • Limpar a superfície do concreto com jatos de ar, água ou areia. • Extrair corpos-de-prova para ensaios de compressão em laboratório. • Extrair amostras do concreto para análises em laboratório. • Extrair amostras da armadura para ensaio de tração em laboratório. • Medir deformações através de aparelhos de precisão. • Utilizar aparelhos de ultra-som para avaliar o concreto. • Utilizar Pacômetro para localizar as barras no interior do concreto. • Realizar provas de carga. Estes testes podem ser analisados com mais detalhes no capítulo 16. 23.9. COMPORTAMENTO D O CONCRETO NO INCÊNDIO Para se analisar o comportamento do concreto quando sujeito a elevadas temperaturas, devemos inicialmente verificar o que ocorre com os seus diversos componentes. • Água • Cimento • Agregados • Armaduras 23.9.1. Condição da Água no Concreto Aquecido A água contida no concreto se apresenta de três formas diferentes: Ligada quimicamente: que realizou hidratação dos constituintes anidros do cimento. Ligada fisicamente: absorvida, água zeolítica e água de cristalização. No estado livre: que ocupa os poros. Para temperaturas um pouco superiores a 100°C, ocorre a evaporação da água livre e parte da água ligada fisicamente, o que implica uma retração da peça, ou seja, uma diminuição de volume que gera microfissuras; por outro lado, altera muito pouco a resistência mecânica do elemento estrutural. Quando o concreto atinge temperaturas menores ou iguais a 300°C, não se altera a composição química dos constituintes, ocorrendo apenas a perda de água ligada fisicamente a ele. No entanto, para temperaturas superiores a 400°C, começa a existir a perda de água ligada quimicamcntc ao concreto; nessas condições, ocorrerá uma queda considerável na resistência do concreto, como se pode ver na tabela 26 existente no item 23.9.5. 2 3 . 9 . 2 . Características do C i m e n t o no Concreto A q u e c i d o Para concretos que empregam cimento Portland comum e agregados usuais, temperaturas de até 300°C alteram muito pouco as suas qualidades mecânicas; para temperaturas mais elevadas, é preferível a utilização de cimento aluminoso e posolâmico. Quando se atinge temperaturas de 900°C, o cimento se encontra em risco de destruição total. Segundo Bauer, esse fenômeno é menos grave e ocorre mais lentamente do que a tendência dos agregados a se dilatarem, provocando o aparecimento de fissuras. 2 3 . 9 . 3 . Características do Agregado no C o n c r e t o A q u e c i d o Em caso de incêndio, o que ocorre com o concreto depende em grande parte do comportamento do agregado quando diante de elevadas temperaturas. Os agregados se comportam bem até 3 0 0 ° C ; a c i m a desse valor eles começam a ter uma dilatação excessiva, provocando o fissuramento do concreto. Os calcários são menos afetados pelo fogo devido ao seu coeficiente de dilatação de 0.8 x 10'5 por grau Celsius, mais baixo que o de granito, 1,0 x IO 5 . Além disso, o calcário tem reações endotérmicas quando aquecidos; no entanto, quando atinge 900°C, eles podem se decompor liberando C O „ CAO e MgO. O granito e o gnaisse fissuram-se acima de 500°C por mudança do quartzo com o calor. O basalto não se altera com o calor; seu comportamento assemelha-se ao da argila expandida e ao da escória. Concretos com alto teor agregado/cimento comportam-se muito melhor em casos de incêndio do que os de baixo fator. 23.9.4. Características da Armadura no Concreto Aquecido O s aços resistem bem até 350°C, havendo mesmo um incremento de resistência à tração até essa temperatura, caindo vertiginosamente para temperaturas acima desses valores (ver fig. 23.9.4.a). Por outro lado, o seu módulo de elasticidade diminui consideravelmente, permitindo deformações acentuadas, como mostra a tabela 25. Fig. 23.9.4.a Variação da resistência do aço com a elevação da temperatura Tabela 25 - Deformação das vigas em função da temperatura Flecha L/200 17100 L/50 L/30 Temperatura do Aço (°C) Concreto Armado Concreto Protendido 180 180 345 345 545 445 670 550 Por sua vez, o aço apresenta coeficiente de dilatação diferente do concreto e, por esse motivo, gera esforços de tal grandeza que pode trincar a peça de concreto no seu sentido longitudinal, podendo ocorrer mesmo em elementos sujeitos à compressão, como no caso dos pilares. Outro fator importante a ser levado em consideração é o cobrimento das armaduras; quando estão muito na superfície do elemento estrutural, o concreto não consegue proteger a ferragem do calor por muito tempo, permitindo romper o concreto com maior facilidade, uma vez que se aquecem e se resfriam com mais facilidade, primeiramente devido ao fogo e depois pela água utilizada no combate ao fogo, que provoca um choque térmico e fissuras a ponto de destacar o concreto que está cobrindo a armadura. Cobrimentos de 3 cm dão proteção à armadura por um período inferior a duas horas, oorém 5 cm de proteção já são suficientes para garantir uma proteção de 3 a 4 horas. As argamassas mistas de cimento, areia e cal, normalmente usadas em revestimento, não têm se mostrado eficiente como proteção, por se desagregarem com as temperaturas normalmente atingidas durante um incêndio. Por sua vez, o gesso constitui uma excelente proteção para o concreto, apesar de não ser utilizado entre nós com essa finalidade, e uma camada de 3 cm é capaz de conferir uma proteção de até 4 horas. Quando o aço fica submetido a temperaturas superiores a 365°C, pode apresentar o fenômeno da deformação progressiva, denominado de fluência. Nessas condições, não ocorre a ruptura característica por estricção (ver fig. 23.9.4.b). Ruptura por Fluôncla Ruptura por Estricção Fig. 23.9.4.b Ruptura do aço Nesses casos devemos fazer uma análise patológica do aço em edificações vitimadas por incêndio, retirando uma amostra da barra para ensaios de tração em laboratório. O local ideal para se remover um segmento da ferragem é nos pontos onde o cobrimento do concreto se encontrar danificado, condição em que a armadura provavelmente ficou exposta a altas temperaturas. 2 3 . 9 . 5 . D a n o s no C o n c r e t o D e v i d o a Incêndio Como já foi dito, os danos causados pelo fogo no concreto depende de dois fatores básicos: o tempo de exposição do elemento estrutural e a temperatura que o concreto atingiu, parâmetros estes na maioria das vezes difíceis de serem avaliados com precisão, principalmente pelo fato de o concreto apresentar um gradiente acentuado de queda de temperatura no seu interior (ver fig. 23.9.5). Na tabela 26 podemos ter uma idéia da redução de resistência do concreto em função da temperatura. Tabela 26 Alterações na Resistência do Concreto Devido à Elevação de Temperatura Temperatura (°C) Tração (%) Compressão (%) 100 100 100 200 70 85 300 40 75 400 20 50 800 5 50 Algumas bibliografias citam, sem fornecer a origem, uma correlação entre as cores que um concreto pode adquirir (rosa, cinza avermelhado, amarelo-claro e amarelo) em função do nível de temperatura que a sua superfície atingiu. Nos casos em que tivemos oportunidade de participar não constatamos nenhuma evidência nesse sentido. Nos ensaios de laboratório realizados pelo Bauer, também não constataram essa ocorrência. Motivo pelo qual não apresentamos neste trabalho tal tabela, mesmo porque, na maioria dos sinistros de incêndio, o concreto normalmente está impregnado de fuligem, ficando na cor natural apenas nos casos em que ocorreu o desprendimento da argamassa, devido ao choque térmico provocado pela água de combate ao fogo. Quando se deseja saber com precisão a intensidade dos danos provocados no concreto pelo incêndio, devemos fazer alguns ensaios específicos em laboratório, que dependerão da extração de amostras nos pontos considerados mais atingidos pelo calor do incêndio. Ensaios de resistência à compressão permitem avaliar a capacidade residual do concreto em resistir a esforços de compressão; no entanto, devemos ter em mente que a amostra retirada pode ser composta em parte por concreto não afetado pelo calor e parte severamente afetada pelo calor. Isso é comum de ocorrer, uma vez que a face diretamente atingida pelas chamas aquece muito mais que as partes internas da peça, devido ao gradiente térmico do concreto mostrado na fig. 23.9.5. Nessas condições, o resultado do teste não vai retratar a realidade da situação, possibilitando uma interpretação errada das verdadeiras condições do elemento estrutural naquele ponto. Para suprir essa d i f i c u l d a d e , p o d e m o s c o n t a r c o m a n á l i s e s Termodiferenciais e Termogravimétricas, executadas por laboratórios especializados que são de grande valia para se detectar até que profundidade o concreto atingiu determinadas temperaturas, bem como as possíveis alterações na sua microestrutura. A Associação Brasileira dc Cimento Portland tem realizado com sucesso as análises Térmicas e de Microscopia Eletrônica. Esses ensaios de laboratório são de extrema importância para se avaliar corretamente os danos produzidos pelo incêndio, permitindo com isso que se projetem com segurança e economia os restauros e reforços necessários. Podemos ainda utilizar aparelhos de ultra-som para avaliar a homogeneidade do concreto e detectar eventuais vazios internos. Apesar de muito difundido, não recomendamos o uso de Esclerômetro como um teste único e decisivo, pois ele mede apenas a resistência superficial do concreto, e a nossa experiência tem mostrado que seus resultados não são suficientemente confiáveis para se tomar decisões tão importantes como reforçar ou não uma estrutura (ver capítulo 16). 23.10. C O M P O R T A M E N T O D O A Ç O N O I N C Ê N D I O O aço não se comporta bem diante de temperaturas elevadas, necessitando, portanto, de uma atenção especial durante um incêndio. Nesse sentido, vamos analisar de forma superficial algumas características do aço, objetivando estudar o seu comportamento quando ocorre um sinistro de incêndio. 2 3 . 1 0 . 1 . Tratamento Térmico dos Metais Abordaremos este tópico dos metais pela importância que representa o conhecimento :1o comportamento dos metais quando aquecidos e resfriados de várias formas, principalmente nos casos de incêndio em edificações executadas com estrutura metálica. A constituição do aço é formada essencialmente por uma liga de ferro e carbono, sendo que apenas parte das suas propriedades é determinada pela proporção entre esses elementos. Porém, é de grande importância a forma como eles se combinam, e nesse sentido o tratamento a quente pode alterar essa distribuição. Com relação à dureza, o aço pode variar de bem macio a bem duro, e através do tratamento térmico se consegue caminhar de um pólo a outro. Isso se torna importante quando se deseja um aço macio para ser moldado e, depois de atingir o formato desejado, que o mesmo tenha dureza elevada. De uma forma resumida, podemos dizer que, quando aquecemos um aço com 0,6% de C, a 800°C aparece a austenita; se deixado esfriar naturalmente a 648°C, forma-se a perlita, que permanece, tendo dureza Brinell 200; se for resfriado rapidamente de 800°C até 315°C, então teremos a formação de outro cristal, a bainita, de dureza Brinell 550; no entanto, se for resfriado rapidamente de 800°C até os 125°C, sem dar tempo de formar a perlita ou a bainita, então teremos um novo cristal, a martensita, de dureza Brinell 650. Pode-se dizer que o aquecimento elevado do aço por algum tempo e o seu resfriamento brusco é tratamento de Têmpera, que aumenta a dureza, o limite de elasticidade, a resistência à tração, porém diminui o alongamento e a tenacidade. Normalmente a perlita, a bainita e a martensita são estruturas muito quebradiças e para o uso estrutural necessitamos de aços mais maleáveis; isso pode ser conseguido aquecendo-se novamente a perlita, por exemplo, a altas temperaturas e resfriando-se novamente de forma controlada. Dessa forma, teremos um aço com a mesma resistência da perlita, porém muito menos quebradiço. O processo de aquecer o metal até determinadas temperaturas por determinado tempo e resfriar de forma controlada, com maior ou menor velocidade, confere inúmeras propriedades ao aço. Mostraremos a seguir, de forma simplificada, dois processos de tratamento térmico, apenas para dar uma idéia de como a variação controlada da temperatura altera significativamente as propriedades do aço. Normalização: Aquecer o aço até 800°C por 15 minutos e resfriar lentamente resulta num material mais macio, menos quebradiço. Tempera: Aquecer até 900°C e resfriar bruscamente até 200"C aumenta dureza e resistência, porém diminui a ductibilidade e a tenacidade. Existem outros tratamentos dados ao aço com a finalidade de alterar suas características; no entanto, fogem ao escopo deste trabalho, que é dar apenas uma idéia da importância da variação da temperatura no comportamento do aço. De forma resumida, podemos dizer que Baixas Temperaturas (países de clima muito frio) implicam perda da ductibilidade e tenacidade, conduzindo a uma ruptura frágil. As Altas Temperaturas (casos de incêndio) resultam em reduções acentuadas na sua capacidade de resistir a esforços. Uma vez que a variação de temperatura é de vital importância no comportamento do aço, devemos estar atentos às ligações feitas com solda, tendo em vista que modificam a estrutura cristalina no ponto de ligação, reduzindo a resistência a fadiga. 2 3 . 1 0 . 2 . A ç o s Resistentes ao Fogo São derivados dos de alta resistência, em que se adicionam outros elementos químicos, sendo os principais: níquel, titânio, vanádio, molibidênio, e a finalidade é aumentar o tempo de início de deformação da estrutura. A Usiminas desenvolveu com base em USI-SAC-41 e USI-SAC-50, os USI-FIRE-400 e o USIFIRE-490, que são aços mais resistentes ao fogo. Ensaios de tração em laboratório do USI-FIRE-40 a uma temperatura de 600°C mostram uma perda de resistência em torno de 2 5 % , sendo que o mesmo ensaio para o aço ASTM A-36 resulta numa redução da ordem de 50%. 23.11. C O M P O R T A M E N T O DAS E S T R U T U R A S DE A Ç O N O S I N C Ê N D I O S As estruturas de aço são mais vulneráveis ao fogo do que as de concreto e se comportam muito mal diante de elevadas temperaturas, tendo em vista que a 600°C o aço perde praticamente metade da sua resistência e esse nível de temperatura é fácil de ser atingido na maioria dos sinistros de incêndio, chegando em alguns casos a 1100°C; e nessas condições o aço tem uma perda considerável na sua capacidade de resistir a esforços de tração e compressão (ver fig. 23.11.1 e fig. 23.11.2). A e 3 Q. 3 cc 150 130 : Resistência após Resfriamento 100 90 50 : 0 Resistência com Elevação da Temperatura 100 200 300 400 500 600 1000 Temperatura (°C) Fig. 23.11.1. Resistência do aço à tração 0.05 0.15 0.2 Deformação Linear Especifica Fig. 23.11.2. Diagrama de tensão - deformação do aço astm a-36 em função da temperatura Na maioria das vezes as estruturas metálicas não são adequadamente protegidas e então sofrem colapso total ou parcial durante um incêndio, ou apresentam deformações exageradas, implicando quase sempre a necessidade de refazê-la totalmente. O aumento de temperatura nas estruturas de aço provoca também grandes dilatações nos seus componentes, gerando deformações excessivas e conseqüentes elevações de tensões nos nós de ligação, comprometendo assim a estabilidade do conjunto estrutural. Na eventual hipótese de a estrutura de aço resistir, sem ruir ou apresentar deformações acentuadas, devemos então tomar o cuidado de analisar criteriosamente as condições das ligações, se não sofreram trincas nas soldas ou parafusos devido à dilatação do conjunto. Verificar também a integridade dos elementos que formam a estrutura, se eles não flambaram, defomaramse ou sofreram redução de seção. Para se avaliar as condições remanescentes das características da estrutura metálica após um incêndio, devemos verificar a evolução da temperatura do aço, fazendo um estudo levando-se em conta o gráfico tempo/temperatura, que procura simular o incêndio o mais próximo da realidade, sendo conhecido como modelo de incêndio natural. Esse modelo resultou de ensaios realizados em áreas compartimentadas, que por sua vez demonstraram que essa curva depende do tipo e quantidade do material combustível, bem como do grau de ventilação (ver fig. 23.1 1.3). Temperatura °C Por sua vez, esses estudos levam em consideração também o fator de massividade do elemento estrutural, que é a relação entre o perímetro e a área da seção transversal, o que significa dizer que para dois corpos metálicos atingirem a mesma temperatura, o que tiver maior área de seção transversal irá absorver mais calor, considerando-se que ambos tenham as mesmas superfícies expostas ao fogo. 23.12. SISTEMAS D E P R O T E Ç Ã O DAS E S T R U T U R A S M E T Á L I C A S Uma vez que as estruturas metálicas apresentam elevado risco de colapso, é recomendado que se execute uma proteção eficiente do elemento metálico, com a finalidade de se criar uma barreira de proteção térmica contra o fogo, cuja finalidade é impedir ou retardar o aquecimento do elemento estrutural de aço, permitindo que a estrutura possa resistir por mais tempo sem sofrer colapso. Nesse sentido, existem vários processos em que se empregam materiais de proteção passiva, que cumprem a função de proteger a estrutura metálica da ação direta do fogo em casos de incêndios. Apresentamos a seguir uma relação dos materiais que estão sendo mais utilizados para se fazer um encapsulamento dos elementos metálicos, ou seja, executar uma camada de revestimento cuja finalidade é retardar o máximo possível a evolução da temperatura do aço em caso de incêndio. • • • • • • • • • Elementos de argila ou cerâmicos. Concreto. Cesso. Cesso e fibras (Cementitious Fireproofing). Argamassa de Virmiculita (Silicatos hidratados). Argamassa de Asbesto (Fibra de Amianto). Mantas de fibra cerâmica (Eletrofusão de Sílica e Alumina). Manta de lã de rocha (Alteração de Pedras Basálticas). Tintas intumescentes (Pintura Fogo-Retardante). No gráfico da Fig.23.12.1, podemos ter uma idéia da evolução da temperatura do aço sem e com proteção térmica, em relação à curva de temperatura do incêndio-padrão. Temperatura Fig. 23.12.1. Gráfico da evolução da temperatura do aço com isolamento e sem isolamento térmico 23.13. C O N T R O L E DA P R O P A G A Ç Ã O DA C H A M A E DA F U M A Ç A A fumaça gerada JXÍIOS incêndios tem sido motivo de grande preocupação em todo o mundo, principalmente pelo falo de as estatísticas mostrarem que ela é a responsável por mais de 80% das mortes. Por outro lado, a fumaça também tem sido a causa de grandes danos materiais, uma vez que consegue impregnar com fuligem grandes superfícies, difíceis de serem removidas, ac mesmo tempo em que deixa um cheiro característico que cada vez fica mais forte em função do uso crescente de materiais sintéticos empregados na elaboração da obra e dos mobiliários. Os estudos da problemática das chamas e da fumaça estão sendo desenvolvidos nos países mais avançados, mas ainda são superficiais; no entanto, já apontam para a necessidade de se conceituar claramente as chamadas rotas de fuga e, principalmente, se projetar pensando na possibilidade de se compartimentar o incêndio. No Brasil, como em praticamente todos os países do mundo, os código de edificações estabelecem dentro de suas regulamentações que, quando a área de um piso exceder um determinado valor, é necessário o enclausuramento dessa área com paredes e pisos incombustíveis. C o m isso se pretende criar ambientes estanques de tal forma que não haja propagação das chamas, do calor e da fumaça. Condição difícil dc conseguir em função das aberturas de portas, janelas, dutos de ar condicionado e passagens de dutos das instalações hidráulicas e elétricas. O mercado da construção civil oferece algumas soluções para amenizar o problema das aberturas, dentre elas temos os detectores de fogo e/ou fumaça que acionam um sistema automático para fechamento das portas e dos registros corta-fogo nos dutos de ar condicionado, com a finalidade de evitar a passagem do fogo e da fumaça para outros ambientes. Esses sistemas apresentam um grau de confiabilidade desconhecido, pois dependem de outros fatores como força das molas, calços e objetos que possam impedir o fechamento das portas, ou as próprias aberturas nas lajes e paredes por onde passam os dutos de ar condicionado. 23.14. P R O T E Ç Ã O D O S E D I F Í C I O S C O N T R A I N C Ê N D I O S " U m pequeno incêndio ocorre quando alguma coisa está errada; um grande incêndio ocorre quando várias coisas estão erradas." C o m o foi mostrado anteriormente, o fenômeno do fogo é governado por um grande número de variáveis, a partir do seu início, crescimento, alastramento e até a sua extinção, o que não permite um equacionamento exato de todas as medidas necessárias, tornando praticamente impossível que se consiga obter totais condições de segurança contra o incêndio. Podemos dizer que um edifício é seguro contra incêndio quando há baixa probabilidade de início de um foco de incêndio, ao mesmo tempo em que há uma alta probabilidade de todos os seus ocupantes evacuarem o prédio sem que sofram danos pessoais. Por sua vez, se o fogo vier a ocorrer, ele deverá ficar confinado ao local onde teve início, não se propagando para outros ambientes ou outras edificações, e finalmente que os danos à propriedade e à segurança do imóvel sejam os menores possíveis. O conjunto de medidas de prevenção contra incêndio deve ser adotado inicialmente na fase de projeto, levando em consideração o tipo das atividades que serão desenvolvidas em cada local da edificação, para prever a compartimentação vertical e horizontal dos ambientes, objetivando confinar o foco de incêndio na sua origem. Um fator que tem gerado uma rápida propagação do fogo é a grande utilização de materiais combustíveis no acabamento e decoração das unidades comerciais e residenciais. Sendo assim, devemos especificar o máximo de materiais incombustíveis. Por sua vez, a indústria nacional vem se desenvolvendo significativamente e tem atualmente potencial para abastecer o mercado com materiais que atendam melhor aos quesitos de segurança quanto à propagação de chamas. O conjunto de medidas para controle, contenção e extinção do fogo representa o sistema de proteção contra incêndios e a sua eficiência depende do momento em que o foco inicial é descoberto, da rapidez com que se alastra e do tempo decorrido entre o início do fogo e os procedimentos adotados para o seu efetivo combate. O sucesso da operação, por sua vez, vai depender também do conjunto de equipamento e sistemas existentes para a detecção e combate ao fogo. Nesse momento é importante q j e todos os equipamentos estejam em boas condições, o que implica uma manutenção adequada e constante de todo o sistema. Especificamos a seguir (sem ordem de prioridade) alguns aspectos que consideramos importantes de serem observados na elaboração de um projeto predial, para que se possa ter uma condição adequada de proteção contra incêndio: • • • • • • • • • • • • • • Localização do edifício em relação a hidrantes e reserva natural de água. Edifício com espaço ao redor para permitir acesso do corpo de bombeiros. Altura da edificação em comparação com a escada do bombeiro. Distância entre edifícios para propagação das chamas. Quantidade de materiais combustíveis na edificação. Compartimentação vertical e horizontal com materiais resistentes ao fogo. Proteção das aberturas nos elementos que formam a compartimentação. Estrutura prevista para resistir o maior tempo possível ao fogo. Sistemas de detecção e alarme dimensionados corretamente. Sistema de combate e extinção eficientes, com hidrantes, reserva adequada de água, chuveiros automáticos, extintores (pó químico, halon, C O , , espuma, etc.). Rotas de fuga verticais e horizontais, dimensionadas corretamente. Dispositivos para controle do movimento da fumaça. Treinamento periódico dos usuários da edificação, para combate e fuga. Brigadas de incêndio. Se todas essas providências forem tomadas em nível de desenvolvimento dos projetos, execução da obra, manutenção e treinamento dos usuários, então, teremos os instrumentos necessários para minimizar os possíveis danos provocados por um sinistro de incêndio, implicando a preservação de vidas e na proteção do patrimônio. 24 24.1. Sinistros devido à execução de outras edificações GENERALIDADES A execução de alguns tipos de obra implica muitas vezes num risco à segurança das edificações vizinhas, principalmente quando essas são de pequeno porte ou muito antigas e já apresentam alguns sinais de instabilidade, tais como desaprumos, trincas na estrutura e alvenarias. Podem apresentar também outros problemas, como infiltração de umidade pelas bases das paredes, vazamentos nas tubulações hidráulicas e ataque de cupins, sendo este último de grande importância quando temos estruturas de sustentação em madeira. As construções mais novas do tipo residências, pequenos comércios e indústrias de médio porte também são vítimas em muitos casos das construções vizinhas, dependendo do tipo de solo no local, das fundações existentes para cada tipo de edificação, do nível de conservação de cada imóvel e principalmente das características da nova edificação que será executada na vizinhança. Hoje em dia, com o avanço tecnológico, é possível se construir grandes edifícios, que por sua vez exigem fundações especiais e grandes escavações para abrigar todas as garagens necessárias a um empreendimento moderno. Nessas condições, a nova edificação vai causar uma perturbação no equilíbrio natural da região, começando pela movimentação de veículos e equipamentos pesados nas imediações, passando pelas escavações iniciais, rebaixamento do lençol freático, execução de tirantes para as cortinas de contenção e finalmente devido à cravação das estacas. No entanto, devemos alertar que muitos sinistros são provocados por pequenas obras, que pelo seu reduzido porte acabam não recebendo os devidos cuidados dos profissionais envolvidos, É o caso c o m u m de escavações ou aterros executados sem os devidos cuidados, provocando desmoronamentos e não raro a morte de operários e moradores vizinhos. Analisaremos a seguir algumas condições de obras que são responsáveis pelo maior número de sinistros nas edificações vizinhas já existentes. 24.2. D E V I D O A ESCAVAÇÕES, ATERROS ETRATAMENTO I N A D E Q U A D O DOSTALUDES Neste capítulo, queremos inicialmente falar das pequenas obras, que normalmente não recebem a atenção devida de seus proprietários, que na grande maioria deseja obter custo mínimo e lucro máximo, seja para uso próprio, seja para locação e para comércio. Nessas condições, muitas vezes o engenheiro responsável se deixa envolver por esse clima de economia e também acaba não dando a atenção que o caso requer. Devemos ter sempre presente que essa pseudo-economia, via de regra, se transforma posteriormente em grandes prejuízos financeiros, quando se tem de fazer reforço e restaurar os danos causados por uma solução inadequada. O problema se torna mais grave quando isso implica a perda de vidas. Para tanto, precisamos ficar atentos a todo tipo de obra que implique corte ou aterro, mesmo que seja de pequeno porte, pois nesses casos é comum ocorrer a ruptura de um talude e atingir operários ou moradores de edificações próximas. No caso de corte em terrenos aparentemente firmes, a ruptura muitas vezes ocorre devido ao desconfinamento lateral do solo e à infiltração de água, provocando assim a queda de blocos de terra em tamanho suficiente para colocar em risco os operários que estiverem trabalhando no pé do talude, ou derrubar casas próximas, como tem ocorrido com muita freqüência nesse tipo de obra (ver figs. 24.2.1 e 24.2.2). Aterro Doslizamanto do Atorro Solo Natural Fig. 24.2.2. Ruptura de talude de aterro Tendo isso em mente, aconselhamos que todas as obras de escavação e movimentação de terra sejam acompanhadas por engenheiro especializado em mecânica dos solos. Agindo assim, estaremos minimizando os riscos, aumentando a segurança da obra e com certeza protegendo também o capital do investidor ou proprietário do empreendimento. Para evitar esse tipo de sinistro, os cuidados a serem tomados devem ser os mesmos preconizados para construções de maior porte, através da execução de obras de contenção provisórias, taludes com inclinação estável e devidamente impermeabilizados, com uso de lona plástica, tintas betuminosas ou aplicação de argarnassa. Devemos prever também um sistema eficiente de captação, condução e lançamento das águas pluviais ou servidas, até um local apropriado que não cause erosão ou outro tipo de dano à vizinhança. Quando se trata da construção de um edifício de maior porte, em que há necessidade de se escavar em cotas bem abaixo dos vizinhos, muitas vezes devemos iniciar as atividades pela estrutura de contenção, que, dependendo das características da obra, pode ser feita através da cravação de estacas de aço, ou execução de cortinas atirantadas. A cravação de perfil metálico junto à divisa normalmente produz pouca vibração no solo e conseqüentemente resulta em poucos danos para a edificação vizinha. No entanto, em função da profundidade e do tipo de fundação do vizinho, pode ser necessário que se faça uma submuração (prolongamento da parede da edificação contígua até uma nova base) com a finalidade de garantir a transferência da carga para um ponto mais baixo. Essa etapa da obra exige cuidados e atenção especial por parte do engenheiro responsável, pois haverá necessidade de se executar esse trabalho em fases, abrindo-se os chamados cachimbos de acesso às fundações do vizinho. Esse procedimento visa minimizar os riscos de uma ruptura do talude, o que poderia comprometer a estabilidade da edificação vizinha. Por sua vez, a submuração não tem condição de absorver o empuxo da terra, o que torna necessária a execução de estruturas de contenção, ligadas às estacas metálicas, para garantir a estabilidade do conjunto. Quando as etapas construtivas implicarem a existência de taludes provisórios, estes deverão receber tratamento adequado para proteger a sua superfície contra a ação das águas pluviais, servidas ou lançadas provisoriamente no terreno onde se edifica. Nesse sentido, podemos impermeabilizar a superfície do talude utilizando lona plástica, tintas betuminosas ou aplicando argamassa com tela em sua superfície. No caso de águas lançadas pelos vizinhos no terreno, os mesmos deverão ser notificados para corrigir o problema o mais rápido possível. No entanto, enquanto se aguardam as devidas providências, o que pode demorar em função de tratativas algumas vezes complicadas, convém que se faça um sistema de captação e lançamento dessas águas, de forma a impedir que venham a desestabilizar as obras de terra e causarem maiores transtornos. A execução de tirantes para estabilizar as estruturas de contenção junto às divisas também tem provocado perturbações nas edificações vizinhas, resultando cm acomodação dos pisos o recalques diferenciais nas fundações. Como se trata de processo que exige técnica e conhecimento específicos, deve ser executado por empresa especializada. Recomendamos que nesses casos se faça um acompanhamento, desde o início da obra, por engenheiro especializado em mecânica dos solos. Agindo assim, será possível corrigir a tempo e de forma correta eventuais problemas que possam surgir. Devemos ficar atentos também às especificações de projeto com relação às etapas executivas das fundações e estrutura, principalmente no que diz respeito ao travamento das cor- tinas em todos os pavimentos que forem sendo escavados; caso contrário, poderá ocorrer uma ruptura. Isso pode acontecer quando se têm vários níveis de subsolos em que a cortina foi executada antes das escavações; e para ter sua estabilidade garantida precisa ser travada em Iodos os níveis. Por uma questão de prazo e facilidade executiva, o construtor resolve pular um travamento, o que resulta quase sempre num sinistro que prejudica a obra e a edificação vizinha. Outra situação de risco são os aterros executados sem nenhum tipo de controle e apoiados em estruturas de contenção sem fundação adequada e quase sempre com estruturas deficientes, o que pode causar sinistros com vítimas fatais. Sendo assim, uma situação de risco é quando o aterro da obra gera uma sobrecarga considerável com aumento do empuxo no muro executado pelo vizinho, provocando o seu colapso. Outra situação é devido à possibilidade de o muro de arrimo tombar sobre a edificação existente, por uma falha no projeto ou na e x e c u ç ã o da infra-estrutura ou da superestrutura, sendo que em qualquer um dos casos os danos poderão ser elevados (ver fig. 2 4 . 2 . 4 ) . Risco - 1 : 0 Muro não Resiste o Empuxo da Terra e Tomba Sobre a Edificação Existente Risco - 2 : 0 Solo Existente não Suporta o Acrécimo de Carga Provocado pelo Aterro e Rompe, Provocando o Colapso da Edificação Existonto Fig. 24.2.4. Muros de arrimo instáveis Outro tipo de sinistro comum de ocorrer é quando se corta o pé de taludes de aterros, principalmente quando esses não foram executados de forma adequada; nesses casos, ocorre quase sempre um deslizamento do maciço terroso na superfície de ligação do solo natural com o aterro. Nas obras de terraplenagem, para se executarem estradas, ruas e vias expressas, quando se escava sem levar em consideração essa possibilidade, o engenheiro da obra pode ser pego de surpresa, uma vez que o deslizamento do talude e o colapso das edificações que estiverem sobre ele acorrem num curto espaço de tempo. Para evitar esse tipo de acidente, devemos levantar sempre o histórico da região onde se pretende fazer qualquer tipo de movimentação de terra. Agindo assim, poderemos antecipar medidas de prevenção e evitar custos adicionais, atrasos no cronograma e principalmente os danos pessoais, que em muitos casos não podem ser reparados (ver fig. 24.2.5). Deslizamento do Aterro / Corte no Pé do Talude para Construção de Rua Aterro Existente Solo Natural Fig. 24.2.5. Corte no pé do talude de aterro A fim de resolver esse tipo de problema, é preciso obter todas as informações necessárias para se desenvolver um projeto que tenha um excelente desempenho técnico e econômico, sendo que a solução adequada pode ir de um simples muro de arrimo até soluções mais sofisticadas, com estruturas atirantadas com capacidade de absorver empuxos elevados (ver fig. 24.2.6). / 1- Etapa Executar Estrutura de Contenção Corte no Pé do talude para Construção de Rua BgpisP Atorro Existonto Solo Natural Estrutura de Contenção (O Tipo de Solução Irá Variar para Cada Situação) Fig. 24.2.6. Estabilização do talude antes do corte 24.3. DEVIDO À PRESENÇA DE ÁGUA (Mina, Vazamentos, Infiltrações) A presença de água num terreno onde se pretende construir é sempre motivo para se redobrarem as atenções, seja ela proveniente de qualquer fonte. Alguns casos aparentemente mais simples, como vazamentos em dutos hidráulicos ou infiltrações de origem desconhecida, podem surpreender se não forem tratadas com o devido cuidado, às vezes assumindo proporções capazes de provocar sérios danos em determinadas situações, caso o volume venha a aumentar consideravelmente por um motivo não previsto. É muito comum encontrar tubulações de água e esgoto em pleno funcionamento nc terreno onde se pretende construir. Nesses casos, devemos primeiro investigar a sua origem e posteriormente providenciar a mudança; isso antes de iniciarem-se os trabalhos de escavação, pois o rompimento de uma tubulação pode causar muito mais transtorno nas obras de terra do que se pode imaginar. Em determinadas situações, logo após o início das escavações, podemos encontrar a presença de água percolando pelo terreno, sem ser proveniente do lençol freático. Então, é necessário verificar a possibilidade de vazamentos em dutos hidráulicos existentes nas proximidades, principalmente quando se está ao lado de vielas sanitárias ou faixas de servidão. Da mesma forma como foi recomendado anteriormente, devemos primeiro sanar todo tipo de infiltração de água para dar seqüência, com segurança, às obras de escavação e movimentação de terra. Outra situação que requer muita atenção em função da gravidade que representa para a obra e todas as edificações existentes na proximidade, é a constatação de mina de água no subsolo. Essa situação exige atenção especial, através de uma avaliação correta da extensão do problema, procurando-se localizar com exatidão a nascente e determinando a sua vazão. Posteriormente deve-se providenciar uma adequada captação, canalização e lançamento dessas águas, de forma que não se torne um elemento de risco durante e após a conclusão da obra. Recomendamos que nesses casos se consulte sempre um especialista no assunto para fornecer uma solução tecnicamente adequada e economicamente vantajosa. 24.4. DEVIDO AO REBAIXAMENTO DO LENÇOL FREÁTICO O rebaixamento do lençol freático se faz necessário quando o nível da água está muito próximo da superfície e se pretende construir abaixo dele, ou sempre que as escavações do terreno não puderem ser feitas na presença de água, em função do tipo de solo existente no local. Nesses casos, a solução é providenciar o rebaixamento do lençol freático, o que pode ser feito através da cravação de várias hastes metálicas (perfuradas ao longo de sua superfície) ao redor da obra e ligadas por um tubo coletor a uma bomba de vácuo. A finalidade é criar uma sucção da água através dos tubos por meio de uma redução de pressão no interior desses, e com isso rebaixar o nível do lençol freático (ver fig. 24.4.1). Corte Tubo Coletor Nivel do Metálicas Nível Origina da Água Nivel de água rebaixado Ponteira Fig. 24.4.1. Rebaixamento com ponteiras drenantes Algumas obras apresentam estrutura de contenção lateral com características especiais, que, aliada a determinados tipos de solo, permite que se executem poços de drenagem, ou que se faça o esgotamento da água à medida que se for escavando. Nesses casos, não haverá necessidade de serem utilizados ponteiros com bomba de vácuo; no entanto, devemos tomar os devidos cuidados em avaliar o que vai acontecer com o nível do lençol freático nas proximidades (ver fig. 24.4.2). Cortina de Contenção N.A. Inicial Bombas N.A. Rebaixado Fig. 24.4.2. Rebaixamento por bombeamento superficial Todas as obras que implicam a necessidade de rebaixamento do nível natural de água do solo local são de muita responsabilidade e, para tanto, requerem a presença de engenheiro especializado; caso contrário, o risco de sinistro se torna muito grande. O rebaixamento do lençol freático tem sido a causa de inúmeros sinistros na história da construção civil, motivo pelo qual devemos tomar todos os cuidados necessários para garantir que a execução desse trabalho não cause danos além do previsto, uma vez que fazer um rebaixamento é sempre uma obra de risco para as edificações próximas, principalmente aquelas com fundação rasa. O que ocorre durante um rebaixamento do lençol freático é que, com a retirada da água do solo, aumenta a pressão efetiva e, nessas condições, ocorre um maior adensamento do solo, resultando conseqüentemente num recalque dos elementos de fundação que estiverem apoiados sobre esse material. O rebaixamento do nível de água pode causar sérios danos à obra em execução no caso de o processo de drenagem ser interrompido por qualquer motivo e o nível voltar a subir e colocar em risco a segurança da obra e de seus executores. No processo de rebaixamento podem ocorrer sinistros nas edificações próximas à obra, uma vez que o efeito do rebaixamento do lençol freático poderá afetar o comportamento das fundações, resultando em trincas a 45° nas alvenarias e, dependendo do nível de afundamento dos elementos da fundação, levar essas edificações ao colapso (ver fig. 24.4.3). Fig. 24.4.3. Rebaixamento do lençol freático Para tanto, devemos nos preocupar com os processos de rebaixamento do lençol freático em dois aspectos importantes: primeiro, com as características do solo local e do tipo de fundação das edificações vizinhas; e, depois, com as conseqüências para a obra se ocorrerem eventuais interrupções no processo de rebaixamento. No item 4.8, abordamos também alguns aspectos referentes ao rebaixamento do lençol freático e suas conseqüências. 24.5. DEVIDO À EXECUÇÃO DE ESTACAS As estacas pré-moldadas de concreto e as estacas do tipo Frank são as que causam mais problemas na vizinhança, uma vez que são capazes de produzir vibrações elevadas durante a sua cravação e provocar trincas generalizadas nos vizinhos, chegando em alguns casos a levar ao colapso algumas delas, principalmente quando se trata de edificações executadas sobre fundação direta em solo de baixa capacidade. A estaca do tipo Frank é sem dúvida a mais danosa, devido ao elevado nível de vibração que produz no entorno da obra, tendo cm vista que o seu processo de execução implica a uíilização de equipamentos de grande porte, com emprego de pesados pilões de aço, principalmente na fase de expulsar o concreto cio interior da estaca para fazer a sua base. Esse problema se faz sentir com maior freqüência nas edificações próximas de pequeno porte, nas quais quase sempre as fundações são precárias. No entanto, mesmo edificações maiores como prédios residenciais ou comerciais com vários andares, às vezes podem ser afetadas pelas vibrações durante a execução dessas estacas. Na cidade de São Paulo, tivemos a oportunidade de verificar esse tipo de ocorrência em prédios com mais de dez andares, que tiveram recalques diferenciais durante a execução de estacas do tipo Frank no terreno vizinho. Por sua voz, as estacas do concreto para cargas elevadas também podem produzir vibrações capazes de trincar e até derrubar edificações vizinhas de pequeno porte, ou, como no caso das estacas do tipo Frank, provocar acomodações diferenciais nas fundações de prédios próximos; principalmente se as estacas tiverem que atravessar uma camada mais resistente do solo, o que vai exigir mais energia de cravação e conseqüentemente maior vibração no entorno da obra. Quando se tiver de executar qualquer tipo de fundação capaz de produzir vibrações significativas, devemos obrigatoriamente fazer uma avaliação criteriosa de todas as edificações próximas, com levantamento das suas condições atuais, do tipo de fundação existente para cada uma e da capacidade individual que elas terão para absorver as vibrações que serão produzidas. Nos casos em que houver dúvida com relação ao comportamento das edificações vizinhas, devido às vibrações que serão geradas durante a cravação das estacas, podemos pensar em soluções alternativas que produzam vibrações menores, como Hélice Contínua, Estacas Escavadas com Lama Betonítica ou Perfiz Metálico. Paralelamente, antes de se iniciar a execução das fundações, devemos adotar procedimentos complementares para garantir a estabilidade das edificações vizinhas e principalmente de seus usuários, tais como: escoramentos, reforço de fundação, ou qualquer outra medida preventiva capaz de evitar ou minimizar danos; se for necessário, deverá ser prevista a mudança provisórias das pessoas até que o risco seja eliminado. Esses procedimentos podem parecer inicialmente exagerados e onerosos; no entanto, a experiência tem mostrado que os custos e as dificuldades para corrigir os danos depois do sinistro são muito maiores. 25 Manutenção O s sinistros na engenharia civil predial, como foi mostrado nos capítulos anteriores, tom várias causas, das quais destacamos os erros de projeto, emprego de materiais/componentes inadequados, falhas construtivas e ausência total de manutenção, ou, quando existe, é quase sempre feita de forma inadequada. Neste capítulo abordaremos a importância de um procedimento que ainda não é levado muito a sério no Brasil e tem sido a causa de inúmeros sinistros na engenharia brasileira: a Manutenção Predial. O Dicionário Aurélio define como manutenção: as medidas necessárias para a conservação ou a permanência de alguma coisa, ou de uma situação; os cuidados técnicos indispensáveis ao funcionamento regular e permanente de motores e máquinas. Como se pode perceber, define como medidas necessárias e cuidados técnicos indispensáveis para garantir a conservação e funcionamento de alguma coisa. No nosso caso, seria a preservação do edifício em boas condições de segurança e conforto. No entanto, como o conceito de manutenção predial ainda não é um procedimento habitual, foi feita apenas uma referência a equipamentos mecânicos, em que o processo de manutenção é uma realidade indispensável para o bom funcionamento do mesmo e aumento da sua vida útil. No caso da engenharia civil, a manutenção deve ser um conjunto de medidas necessárias e indispensáveis para garantir em bom estado de funcionamento, conservação e segurança dos equipamentos, componentes/elementos e instalações de uma edificação, de qualquer tipo ou grandeza, resultando num conjunto de ações preventivas e corretivas cuja finalidade é preservar o cumprimento satisfatório das funções para as quais a edificação e seus componentes foram projetados, de forma a garantir a vida útil desejada de um imóvel. U m a edificação deve ser encarada à semelhança de um ser vivo, haja vista que sofre as mesmas influências do tempo, através do desgaste natural dos materiais e devido ao uso; além do que muitas vezes é acometida por doenças mais ou menos sérias, como agressividade do meio ambiente, ação do vento, oxidação das ferragens, ataque de cupins e fungos, até problemas mais graves como os estruturais e de fundações. Tudo isso colabora para o desgaste ou seu envelhecimento precoce; no entanto, como qualquer ser vivo, se for tratada de forma preventiva, terá mais chance de aumentar de forma significativa a sua vida útil. Muitos sinistros ocorrem pela falta de manutenção preventiva ou pela corretiva malfeita. Essa situação se agrava principalmente em edificações e estruturas sujeitas a meios agressivos, gorados por poluição urbana, industrial ou marinha, quo exigem cuidados especiais para garantir a segurança e longevidade do empreendimento. As edificações representam ao longo da história o maior patrimônio da humanidade e, sem dúvida, podem ser consideradas como o maior investimento realizado pelo homem; para tanto, a manutenção deve ser tratada com seriedade e profissionalismo. Nos últimos anos, o Brasil se empenhou na construção de edifícios residenciais com a finalidade de reduzir o déficit habitacional; porém, não praticou ou buscou aprender sobre a manutenção, resultando assim cm conjuntos de prédios com problemas crônicos, em que o processo de manutenção não foi pensado e o custo para sanar os vícios de qualidade é muito elevado. Podemos dizer que isso deverá mudar em médio prazo, mas até agora os trabalhos de manutenção dos edifícios foram negligenciados e considerados como atividade de pouco prestígio, sem atrativos e sem muita importância. No entanto, dentro de um universo globalizado, existe uma grande preocupação por parte dos países mais desenvolvidos em se buscarem formas eficientes para manter o estoque de edifícios existentes em bom estado e, ao mesmo tempo, desenvolver projetos que permitam reduzir ou eliminar os custos de manutenção. Nesse sentido, devemos nos concentrar em duas etapas distintas: a primeira seria no desenvolvimento de métodos e processos eficientes de manutenção das edificações existentes; a segunda, ser a a concentração de esforços na elaboração dos projetos inteligentes não apenas no seu as|>ecto funcional, mas também na preocupação de escolher, definir e detalhar com muita seriedade os com|X)nentes, materiais, elementos, instalações e, principalmente, a facilidade de acesso a todos eles. Devemos pensar em projetos que sejam concebidos levando em consideração a manutenção, para que ela não tenha que ser improvisada e adaptada posteriormente. Estudar soluções e corrigir falhas na fase de projeto apresenta grandes vantagens financeiras, se comparadas com as atividades após a construção. Podemos contar atualmente com técnicas de avaliação, desempenho e controle de qualidade para propor soluções inteligentes que resultem em baixos custos de manutenção. O IPT (Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo) tem colaborado muito nesse sentido, através de estudos e pesquisas quanto à durabilidade dos componentes de uma obra, principalmente em relação aos materiais novos, em que se conhece muito pouco sobre o seu desempenho e vida útil. Vamos tratar agora um pouco sobre os materiais ou componentes, tendo em mente que a sua durabilidade pode ser definida como a capacidade de manter suas propriedades ao longo do tempo, sob condições normais de uso. Essa durabilidade está associada à vida útil do produto; por sua vez, a vida útil de uma edificação está condicionada à durabilidade de seus componentes. Os materiais/componentes empregados na construção civil estão sujeitos à ação do meio ambiente e seus agentes mais ou menos agressivos interagem com os materiais, provocando uma degradação diferenciada em função das características físicas e químicas de cada um. Dessa forma, a previsão da vida útil é difícil de ser avaliada, em face dos inúmeros fatores que colaboram na sua degeneração, bem como à complexidade dos mecanismos que interferem na durabilidade. Apesar dessas dificuldades, o IPT tem desenvolvido metodologias para estudar esses problemas. Apresentamos a seguir, na fig. 25.1, algumas curvas que mostram quatro formas possíveis de se avaliar uma variação de propriedades de um material/componente ao logo do tempo. Fig. 25.1. Variação das propriedades de um material/componente ao longo do tempo Curva A: É característica dos materiais/componentes muito estáveis em relação a uma propriedade definida. Curva B: É característica dos materiais/componentes que têm um comportamento cuja propriedade decresce de forma constante por um determinado período e depois sofre um colapso repentino. Curva C: í característica dos materiais/componentes que sofrem uma degradação I near ao logo do tempo, admitindo-se que a linearidade se mantenha ao longo de toda a vida útil. Curva D: É característica dos materiais/componentes cujas propriedades apresentam uma variação exponencial ao longo do tempo. Para se fazer uma avaliação correta da vida útil de um produto, devemos levar em consideração o comportamento de degradação anteriormente citado e acrescentar a influência dos serviços de manutenção que deverão ser executados, tendo em vista que eles irão aumentar consideravelmente a sua durabilidade, conforme mostra a fig. 25.2. 1 - Envelhecimento sem manutenção 2 - Envelhecimento com manutenção Nível Aceitável do Dosempcnho Tempo Fig. 25.2. Influência da manutenção na durabilidade dos materiais Quando se trata especificamente de manutenção predial como um todo, podemos dizer que se no Brasil essa atividade ainda é relegada a um segundo plano, nos países mais desenvolvidos existe um grande preocupação em buscar respostas e soluções em outros setores industriais altamente desenvolvidos. Nesse sentido, a Inglaterra na década de 1970 introduziu uma comissão de Terotecnologia, encarregada de realizar estudos na área habitacional, sendo um conceito avançado de encarar a manutenção e compreende uma abordagem mais ampla, envolvendo outras disciplinas, tais como administração, finanças etc., objetivando a redução dos custos de manutenção. Os trabalhos desenvolvidos pela Terotecnologia buscam aferir a freqüência com que se executa uma manutenção e, nesse sentido, estabelece o conceito da "confiabilidade", ao mesmo tempo em que procura avaliar a facilidade com que se podem executar essas tarefas, e nesse caso surge o conceito da "manutenibilidade". Esses conceitos são utilizados para orientar os trabalhos de manutenção e principalmente para balizar o desenvolvimento inicial dos projetos e permitir uma avaliação dos custos de manutenção. Confiabilidade: implica um conceito de avaliar a probabilidade de um sistema executar a sua função por um determinado período de tempo. Visa à operação segura e satisfatória de um sistema para atender às exigências dos usuários. Manutenibilidade: implica o conceito de avaliar as dificuldades ou facilidades para se executar a manutenção. Vamos abordar o conceito de degenerescência como sendo o processo pelo qual as edificações perdem as suas qualidades funcionais e estéticas; nesse momento, os materiais/componentes e instalações já não apresentam mais suas características originais. Na fig. 25.3, vamos encontrar uma curva teórica de perda de desempenho. A situação se mostra totalmente diferente quando se passa a fazer uma manutenção preventiva ou corretiva de forma correta, usual e planejada, como mostra a fig. 25.4. A o c 8 1 Desempenho Exigido N v i i i i i i i •i \ IN ~ i i i • • Manutenção ^ Tempo' Recuperação Fig. 25.4. Curva teórica de perda de desempenho com influência da manutenção Quando se deseja fazer um planejamento da manutenção preventiva, ou seja, antes que o dano aconteça, é importante ter conhecimento da curva característica de perda de desempenho de cada material/componente ou partes da edificação. No entanto, essa tarefa atualmente não é muito fácil, tendo em vista que se pode contar com programas de manutenção para equipamentos industriais, sendo que o mesmo não ocorre com a manutenção predial. A dificuldade inicial está no desenvolvimento e implantação do sistema, no envolvimento das pessoas, no treinamento, na administração e principalmente na obtenção de recursos financeiros. Nesse sentido, o programa de manutenção deve garantir o retorno do investimento inicial e se mostrar vantajoso financeiramente, a médio e longo prazo, enfatizando que ele será um instrumento valioso com retorno de informações preciosas para subsidiar o desenvolvimento de novos projetos. Permitirá também que se faça um levantamento cadastral do edifício e das falhas existentes, sendo que essas deverão ser diagnosticadas corretamente, determinando-se a origem, as causas, a extensão da falha e o mecanismo de formação, de tal forma que possa ter Iodos os elementos necessários para se prescrever o tratamento mais adequado do ponto de vista técnico e econômico. A conseqüência natural desse planejamento da manutenção preventiva e corretiva será a elaboração de manuais, recomendações, rotinas de procedimentos e outros documentos necessários às atividades da manutenção, sendo que algumas poderão ser adaptadas para orientação e segurança dos usuários daquela edificação. Devido à restrição econômica que todo plano de manutenção sofre, devemos estabelecer o nível ótimo na relação custo/benefício, conforme mostram as figs. 25.5 e 25.6. A= Custos Totais de Manutenção e Reposição B= Custos de Manutenção Nível de Manutenção C= Custos de Reposição Fig. 25.5. Nível ótimo de manutenção, que minimiza os custos totais Custo de Manutenção Economia e Manutenção Fig. 25.6. Nível ótimo de manutenção que maximiza os benefícios A degenerescência nas edificações se manifesta através de falhas que podem ter origem no planejamento, projeto, definição dos materiais/componentes, execução da obra, uso e manutenção inadequada. Dessa forma, para aumentar a vida útil de um edifício e minimizar os custos de manutenção, devemos definir alguns padrões de qualidade para todas as etapas da obra, iniciando pelo planejamento, elaboração dos projetos, escolha dos materiais/componentes e finalmente a execução da edificação. Vamos falar um pouco sobre Manutenção Preventiva, a fim de se cuidar antes para não ter do arrumar depois, ou seja, evitar ou minimizar o ônus da manutenção corretiva; infelizmente nossa cultura ainda não adotou esse conceito da manutenção preventiva da forma como deveria para a construção civil, preferindo, via de regra, gastar para consertar depois que quebrou, quando sem dúvida os prejuízos são sempre maiores. A manutenção preventiva feita de forma eficiente e bem planejada resultará em enormes benefícios financeiros para o proprietário e/ou usuário do imóvel, além do que implicará um aumento de segurança, tendo em vista que qualquer problema será detectado logo na sua fase inicial e resolvido de forma econômica, rápida e eficiente. O mesmo não ocorre quando o dano se alastrou muito - às vezes de forma oculta e perigosa - , exigindo então intervenções de alto custo e risco, que sempre causam um enorme desconforto para todos os envolvidos. O conceito de manutenção preventiva eficiente deve iniciar-se na concepção do projeto arquitetônico, com preferência por formas e materiais que prolonguem a vida do imóvel: depois, buscar soluções conjuntas com as demais áreas de estrutura, instalações hidráulicas, elétricas, telefonia, sistema de segurança e outras; e resultando no desenvolvimento sincronizado de projetos inteligentes, que favoreçam a manutenção preventiva através da criação de "shafts" e acesso facilitado a todos os pontos da edificação, com espaços destinados a passagem de dutos, tubulações e demais instalações, de forma a permitir a correção de todos os elementos sujeitos a desgastes ao longo do tempo, sem a necessidade de se quebrarem pisos, tetos e paredes. Por sua vez, a obra também deve se empenhar nos mesmos conceitos, buscando seguir a risca todos os projetos, as normas brasileiras e as boas técnicas de execução, objetivando com isso atingir elevados níveis de qualidade, que por sua vez irão representar maior durabilidade do empreendimento. Se as etapas de projeto e obra fizeram a sua parte, então devemos planejar o sistema mais adequado de manutenção preventiva para cada edificação, tendo em mente que isso vai depender da localização, das características do projeto, dos materiais empregados e sua vida útil, bem como do tipo específico de uso. Para a implantação de um adequado e eficiente sistema de manutenção, devemos verificar se as formas arquitetônicas podem proteger mais ou menos a fachada dos efeitos do sol, da chuva, do vento e de outros agentes externos; se o tipo de material empregado na obra é mais ou menos durável; se a limpeza é fácil ou difícil e, por fim, a utilização da edificação. Se for um hospital, o nível de manutenção deve ser mais freqüente e focado em determinadas funções vitais para garantir o seu bom funcionamento. Os hotéis/flats e edifícios comerciais também exigem uma manutenção preventiva mais constante, uma vez que neles as atividades são intensas. No entanto, todos os edifícios, mesmo os residenciais, precisam de uma eficiente manutenção preventiva e uma adequada manutenção corretiva, para ter uma vida útil longa, que possa proporcionar conforto e segurança para seus usuários/proprietários a baixo custo. Tudo isso parece simples e lógico, como de fato é; então vem a pergunta: por que não se faz isso no Brasil? Acreditamos que se trata ainda de uma postura cultural que não se apercebeu de todas as vantagens que a manutenção preventiva representa. Na verdade o que se faz é tentar resolver o problema somente quando ocorre o dano e não tem mais jeito; é nesse instante, sem programação e quase sempre de improviso, que se contrata em caráter de urgência o primeiro profissional disponível e, como não há tempo para avaliar as suas qualificações técnicas, o conserto é feito de qualquer forma e o mais rápido possível. C o m atitudes desse tipo é que corre um grande risco de fazer errado e comprometer a estabilidade da edificação e, conseqüentemente, a segurança de seus usuários; além disso, vamos perder o conforto, o controle da qualidade e dos custos, sem contar que será neces- sário enfrentar novamente o problema cm curto prazo, com todos os inconvenientes que isso implicará. A grande rejeição inicial dos responsáveis pelo imóvel é pensar que a despesa previamente programada para a manutenção preventiva é um gasto desnecessário e que pode ser evitado naquele momento; no entanto, não têm consciência de que corre um sério risco de ter de fazer uma obra corretiva de última hora a um custo muito maior. O fato é que na maioria das vezes eles não se preocupam em fazer uma comparação de custos entre uma opção e outra para avaliar ao longo do tempo as vantagens de se checar periodicamente as condições da edificação e programar com antecedência os restauros necessários. Na verdade esse pensamento é equivalente à mentalidade de não se fazer seguro, preferindo correr o risco de perder tudo por acreditar que se está economizando o valor do prêmio a ser pago. Tanto uma postura quanto a outra não são práticas nem econômicas, para não dizer pouco inteligentes, uma vez que sempre resultam em maiores prejuízos e aborrecimentos fuluros. Felizmente os ventos da globalização estão trazendo novos conceitos de qualidade e eficiência, exigindo uma mudança de postura das pessoas, tanto na produção como na prestação de serviço, exigindo que elas se tornem competitivas para sobreviver num mercado aberto e moderno. Nesse sentido, podemos perceber o interesse de algumas empresas nacionais com a manutenção preventiva, bem como de alguns investidores imobiliários que se deram conta da necessidade de preservar o valor de um bem durável numa economia estabilizada. 26 Orçamentaçao de obras sinistradas 26.1. GENERALIDADES A orçamentaçao de uma obra sinistrada não difere muito da convencional e deve seguir as mesmas orientações preconizadas por profissionais como o Eng. Mozart Bezerra da Silva, especialista nesse tipo de trabalho. A diferença é que precisa ser feita uma avaliação criteriosa dos serviços realmente necessários para retornar a edificação às mesmas condições que existiam antes do sinistro. Condição que deve ser levada a sério nos casos de sinistros prediais com seguro. É muito importante numa obra sinistrada avaliar corretamente a real necessidade dos reparos que devem ser executados na edificação sinistrada, principalmente nas estruturas de sustentação. Nesse sentido, devemos estudar criteriosamente a extensão dos danos e os comprometimentos que os elementos responsáveis pela integridade física da edificação sofreram em decorrência do sinistro, conforme abordado neste trabalho nos capítulos sobre incêndio e resistência dos materiais quando aquecidos. Algumas vezes a opção aparentemente mais adequada é a demolição; em determinadas situações isso é inevitável, porém em muitos casos de incêndio a solução mais correta é a restauração parcial ou total da edificação. Para se fazer essas avaliações, com certo grau de precisão, é muito importante um estudo detalhado e criterioso das condições do prédio antes e depois do sinistro. Para isso, devemos em algumas situações mais complicadas recorrer a profissionais altamente especializados, que após estudos e ensaios específicos poderão orientar para a solução de melhor desempenho técnico e econômico. De maneira geral, devemos definir claramente a extensão de todos os serviços que deverão ser executados, para permitir uma correta orçamentação da obra e não elevar os custos dos restauros além do necessário. Dessa forma, surge a necessidade de se quantificar e orçar os trabalhos de demolição dos elementos que realmente foram danificados pelo sinistro e garantir ao mesmo tempo a integridade das partes não afetadas, condição que numa obra convencional às vezes não existe. É necessário levar em consideração que na maioria dos sinistros não é possível se restringir aos trabalhos apenas da restauração do que foi diretamente comprometido; como é o caso dos revestimentos de pisos e paredes, em que a pintura, os azulejos, as pastilhas, etc. foram danificados apenas parcialmente. Nesses casos, para se conseguir um resultado uniforme de acabamento, algumas vezes é imprescindível refazer toda a região sinistrada, ou pelo menos uma parcela da mesma, desde que se consiga preservar os padrões estéticos do imóvel. No caso específico dos revestimentos cerâmicos, apenas impregnados pela fuligem do incêndio, é sempre aconselhável que se faça um teste de limpeza com empresas especializadas, antes de pensar na demolição. A experiência tem mostrado que podemos obter resultados altamente satisfatórios. Quando se tratar de granitos ou mármores, também impregnados pela fuligem, podemos restaurar as peças com tratamento superficial executado por empresas especializadas, evitando os elevados custos de demolição e reconstrução de materiais caros. O processo de demolição de algumas estruturas sinistradas por incêndio, vendaval ou desmoronamento pode exigir cuidados especiais, no sentido de minimizar os riscos de acidentes com as edificações vizinhas e com as partes remanescentes do imóvel em bom estado de conservação. Sempre que os escombros estruturais inspirarem alguns cuidados, recomendamos, por medida de segurança, a contratação de firmas especializadas para a sua demolição e remoção. Isso pode implicar custos específicos que deverão ser previstos no orçamento das obras de restauro. Nos sinistros de incêndio, algumas vezes as fundações são afetadas durante o colapso estrutural, provocando esforços adicionais, tais como momentos de flexão/torção ou acréscimo de carga. Uma vez devidamente constatado o comprometimento das fundações, torna-se essencial um estudo por profissional da área para se definirem as obras necessárias de restauro e, com isso, possibilitar a elaboração de um orçamento correto desses serviços. Nos desmoronamentos também é preciso que se faça uma avaliação detalhada do que foi realmente comprometido, de forma que se orcem corretamente as obras de restauro. Basicamente, o orçamento de uma obra se divide na composição de preço dos serviços diretos e serviços indiretos. • Serviços Diretos São todos aqueles serviços necessários à completa execução da obra e que constam da planilha de orçamento, cujo custo é a base da formação do preço. • Serviços Indiretos São todos os demais serviços e despesas, acrescidos do lucro do construtor. A somatória dos custos referentes aos serviços diretos e indiretos resultará no orçamento final da obra. 26.2. P A R T I C U L A R I D A D E DAS O B R A S DE RESTAURO EM E D I F I C A Ç Õ E S SINISTRADAS É muito comum em sinistros provocados por vendavais em edificações industriais que haja necessidade de se executarem pequenos serviços de reparos em vários imóveis, com equipamentos especiais e de forma emergencial, para não agravar os danos ou comprometer a produção. Nesses casos o empreiteiro terá de providenciar uma rápida mobilização de pessoal e equipamentos, dividindo a equipe em vários grupos. Condição que eleva os custos por metro quadrado usualmente aferidos para obras convencionais. Outra situação que eleva consideravelmente os custos das obras de restauro é a necessidade de se executar a obra com uma empresa funcionando, pois é preciso proteger os funcionários, os equipamentos e os produtos. Na maioria das vezes isso só é possível quando se trabalha nos horários em que a indústria não estiver funcionando, normalmente à noite e nos finais de semana. Essas condições adversas de obra são muito comuns em casos de sinistros, devendo ser analisado cada caso em particular para se aferir o grau de dificuldade que será encontrado no restauro da edificação. Apenas para ilustrar, citaremos o caso de um incêndio num hotel com vários pavimentos, sendo danificado apenas um deles. Nesse caso, as obras de restauro deverão ser executadas sem prejudicar os hóspedes e a rotina normal do hotel. Todos sabemos que obra civil faz barulho, gera entulho e principalmente pó, além de implicar uma grande movimentação de pessoal, materiais, produtos e equipamentos. Tendo isso presente, imagine as dificuldades para quebrar paredes, transportar areia, pedra, tijolo, cal, cimento e outros materiais. Condição que se agrava quando é preciso efetuar a concretagem de elementos estruturais devido ao preparo ou lançamento de concreto. Essas situações muitas vezes acarretam a necessidade de se avaliarem os custos de forma totalmente diferente dos padrões usuais, com apropriação dos valores tomando-se por base todas essas dificuldades, o que resultará em custos diretos e indiretos mais elevados. Nesses casos, não é possível elaborar um orçamento dos serviços de restauro com base em preços usuais por metro quadrado, utilizados em obras convencionais. 26.3. DESPESAS COM REGULARIZAÇÃO DA OBRA A grande maioria das prefeituras requer que toda obra, mesmo as de restauro, recuperação e reforço tenham uma aprovação prévia do órgão competente, e para tanto exige o pagamento de taxas, emolumentos e um engenheiro responsável, dependendo do porte da obra. Esses valores não são padronizados, variando de uma cidade para outra, de tal forma que se faz necessária sempre uma consulta local para avaliar esses custos. 26.4. DESPESAS COM PROJETOS Em alguns sinistros prediais, dependendo do seu porte e da extensão dos danos, poderá ser necessário o desenvolvimento de projetos específicos para reforço ou recuperação da infraestrutura ou da superestrutura. Pode ocorrer também que as instalações elétricas, hidráulicas, de telefonia e lógica estejam comprometidas e, para serem restauradas, tenham de ser projetadas novamente para permitir uma correta orçamentaçao e execução. E em edificações muito antigas isso deve ser obrigatoriamente feito para atender às normas atuais e as legislações vigentes. Para tanto haverá necessidade de contratação de profissionais especializados para o desenvolvimento desses projetos, devendo ser previstos esses custos na composição de preço da obra. 26.5. DESPESAS COM INSTALAÇÃO DE CANTEIRO E ALOJAMENTO As despesas com instalação de canteiro e alojamento em obras sinistradas devem ser cuidadosamente avaliadas, tendo em vista a grande diversidade de situações existentes. Algumas condições podem implicar em custos mais elevados, se comparadas com os padrões usuais, principalmente se não for possível alojar máquinas equipamentos, materiais e pessoal no local da obra. No entanto, pode ocorrer o inverso, em que as condições locais favoreçam o alojamento do pessoal e a guarda dos materiais e equipamentos, quando a edificação sinistrada dispõe de instalações apropriadas e infra-estrutura de suporte. Para não haver dúvidas com relação ao valor final da proposta e permitir uma apreciação correta do orçamento por parte do contratante, é importante que as construtoras especifiquem claramente essas despesas, sem diluir esses custos no preço de outros serviços. Isso permite uma avaliação mais precisa dos honorários que estão sendo cobrados, ao mesmo tempo em que não contaminam a composição dos preços dos serviços compostos por insumos básicos. 26.6. UTILIZAÇÃO DE EQUIPAMENTOS ESPECIAIS Algumas obras de restauro, pelas suas características e grau de dificuldade executiva, ou de acesso em determinados locais, podem exigir o emprego de equipamentos especiais. Nesses casos, é comum que o construtor apresente em seu orçamento um valor separado para remunerar essas despesas. Para ilustrar, citamos o exemplo da manutenção de caixilhos em prédios com altura elevada, em que se deve por medida de segurança empregar Balancins Elétricos, com todos os equipamentos de segurança, inclusive aqueles para proteger pessoas em trânsito pelo local, ou mesmo outras partes da edificação, como telas e bandejas de proteção. Nesses casos, a preparação fica mais cara do que o material e a mão-de-obra utilizados diretamente na restauração. Há outras situações em que é preciso utilizar máquinas especiais, do tipo escavadeiras, tratores, torres de elevação e guinchos especiais, os quais normalmente não seriam empregados na construção de um imóvel daquele porte, implicando assim um custo mais elevado se comparado com a execução dos mesmos serviços caso a obra fosse nova. Situações desse tipo resultam em orçamentos nos quais as despesas com a mobilização/ desmobilização, instalação e proteção são bem superiores aos custos diretos do material e mão-de-obra para uma simples reposição do bem danificado. 26.7. COTAÇÃO DE PREÇOS O nosso território nacional é muito grande e apresenta características regionais distintas, com uma variação significativa de preços para um mesmo produto ou serviço. No caso da construção civil, isso pode ser verificado de forma muito nítida quando se cotam materiais e mão-de-obra em cidades e estados diferentes. Apenas para se ter uma idéia, vamos citar mais adiante algumas correlações de preços tomando-se por base uma obra residencial de padrão médio, com data de referência no mês de março de 2002. É preciso lembrar que essa correlação pode se alterar significativamente se for considerada outra data-base, tendo em vista que as oscilações de preços dependem de uma série de variáveis que mudam em função de diferentes fatores. Nas condições acima descritas, podemos dizer que na data-base especificada, a cidade de Florianópolis apresentava o maior custo por metro quadrado de mão-de-obra, chegando a ser 6 0 % mais elevado que os valores praticados em Goiânia, Fortaleza e Recife. Com relação aos materiais a situação é semelhante, sendo que as cidades do Rio de Janeiro e Brasília são as que apresentam os valores mais elevados, superando em até 2 0 % os valores praticados em Florianópolis. Pelo acima exposto, fica claro que devemos sempre fazer uma cotação de materiais e mão-deobra na região onde ocorreu o sinistro, mesmo porque as obras de restauro em uma edificação sinistrada muitas vezes não apresentam as mesmas correlações de valores entre materiais e mão-de-obra normalmente observadas em obras novas. Segundo o engenheiro Mozart Bezerra da Silva, devemos estabelecer alguns critérios de cotação que possam garantir a obtenção de um conjunto de ciados homogêneo e confiável, conforme abaixo especificado: • • • • • • Identificação dos Insumos Importantes Preço Total Preço Médio Preço à vista Quantidade Média Estatística Identificação dos Insumos Importantes Devemos nos concentrar na identificação e pesquisa dos insumos mais importantes, que no setor das edificações representam aproximadamente 85% do custo da obra, e nesse universo vamos encontrar cerca de 8 % dos itens; os 9 2 % restantes podem ser classificados como normais. No caso das obras sinistradas, os insumos mais importantes costumam variar muito em função da quantidade e dos elementos que foram danificados; portanto, precisamos ficar atentos aos serviços de restauro realmente necessários e avaliar corretamente os insumos que terão uma influência significativa no custo final. Preço Total A idéia básica é apresentar um orçamento de fácil compreensão que permita uma visualização rápida dos custos de cada atividade a ser desenvolvida. Nesse sentido, o ideal é que os custos com transporte e impostos já estejam incluídos nos preços cotados. Nos custos da mão-de-obra devem estar incluídos todos os encargos sociais e todos os custos complementares que vão compor o valor total da hora trabalhada. Sendo assim, apresentamos a seguir os valores adotados pela PINI. A - Encargos Sociais Básicos A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 Total Previdência Social Fundo de Garantia Salário-Educação SESI SENAI Sebrae INCRA Seguro Acid. Trabalho SECONCI Parcial - A 20,0% 8,5% 2,5% 1,5% 1,0% 0,6% 0,2% 3,0% 1,0% 38,30% B - Encargos Majorados pelos Encargos Básicos B1 B2 B3 B4 B5 Total Repouso Semanal e Feriados Auxílio-Enfermidade Licença-Paternidade Décimo Terceiro Salário Chuvas/Afastamento/Faltas Parcial - B 22,90% 0,79% 0,34% 10,57% 4,57% 39,17% C - Encargos Não Majorados pelos Encargos Básicos C1 C2 C3 Total Verba para Despedida Injusta Férias Aviso Prévio Indenizado Parcial - C 5,91% 14,06% 13,12% 33,09% D - Reincidências Reincidência de A sobre B 3 8 , 3 0 % x 39/17% Reincidência de A2 sobre C3 8 , 5 0 % x 1 3 , 1 2 % Total Parcial de Reincidências 15,00% 1,11% 16,12% F. - Composição Final de Leis Sociais e Risco de Trabalho - PINI A B C D Total Encargos Básicos Encargos Majorados Encargos Não Majorados Reincidências Parcial - E 38,30% 39,17% 33,09% 16,12% 126,68% F - Encargos Complementares Essas despesas indiretas diferem muito para cada empresa, bem como de uma obra para outra. Algumas construtoras preferem contabilizá-las na Taxa de B D I . O Eng. Mozart Bezerra da Silva não aconselha este procedimento e, para ilustrar, apresenta no seu Curso Básico dc Orçamento de Obras um exemplo que tomamos a liberdade de apresentar a seguir: Foram considerados os seguintes parâmetros: • Cálculo para um pedreiro residente no município da obra. • Salário do pedreiro: RS 396,00/mês. • Café da manhã. • Fornecimento de almoço. • Cesta básica. • Seguro de vida e acidentes pessoais. • Equipamentos de proteção individual. • Ferramentas individuais. F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 Total Transporte Municipal Café da Manhã Almoço Cesta Básica Seguro de Vida EPI Ferramentas Parcial - F 1 7,64% 4,22% 1 7,05% 7,21% 0,80% 3,30% 4,00% *54,22% *Valor ilustrativo para o exemplo acima Preço Médio A cotação de preços deve ser feita levando-se em consideração a quantidade dos insumos e o local de entrega e de preferência em três fornecedores tradicionais com um histórico confiável, quanto à manutenção dos preços e prazos de entrega. Normalmente os valores cotados para um mesmo insumo são diferentes, e para a composição de custos da obra devemos adotar em princípio a média aritmética dos valores obtidos. Preço à Vista É pratica comum do mercado de fornecedores de materiais para a construção civil que alguns itens sejam fornecidos com pagamento à vista e outros com prazo que varia de 30 a 90 dias. Essa condição deve ser levada em consideração na composição do custo da obra; no entanto, é difícil avaliar corretamente em função das taxas de juros diferenciadas que cada empresa embute no parcelamento. Nessas condições, o Eng. Mozart recomenda como ideal que se cotem os preços dos insumos para pagamento à vista e, depois, embute-se uma única correção monetária para todos os itens da obra. No caso de haver seguro e a indenização dos prejuízos for feita antecipadamente, em uma única parcela, o custo final das obras de restauro deverá levar em consideração os valores cotados à vista e sem qualquer correção monetária. Devemos levar em consideração também que os preços cotados inicialmente são passíveis de desconto quando da negociação para a compra definitiva. Média Estatística A adoção do critério de avaliação do custo pela média estatística dos valores cotados é interessante apenas para alguns casos específicos e para os insumos mais importantes. Nesses casos, deve-se seguir os procedimentos padronizados de cálculo estatístico, que não abordaremos por fugir ao escopo deste trabalho. 26.8. IMPRECISÃO ORÇAMENTÁRIA Todo orçamento do uma obra civil apresenta uma margem do imprecisão, que pode estar no esquecimento de um serviço, num eventual acréscimo de trabalho decorrente de situações imprevistas, ou no grau de incerteza que são inerentes a algumas atividades das obras sinistradas. Devemos levar cm consideração que nas obras de restauro normalmente podem surgir serviços que não são possíveis de ser estimados ou avaliados corretamente antes do início das atividades de campo. Portanto, é aconselhável que nos orçamentos decorrentes de sinistro seja prevista uma verba extra, a titulo de "despesas eventuais", baseada num pequeno percentual do valor global da obra, avaliado |K>r sua vez em função do nível de detalhamento e confiabilidade da proposta elaborada. As obras decorrentes dos sinistros de desmoronamento são difíceis de ser orçadas com um grau de confiabilidade aceitável, principalmente aquelas ocorridas em estruturas de contenção, em que normalmente não se consegue obter o projeto original; ou, no caso da existência do mesmo, se verifica que a execução não seguiu rigorosamente o estabelecido no projeto. Nesses casos é importante que se faça um projeto completo e detalhado de todas as etapas executivas e dos trabalhos que deverão ser executados. Persistindo certo grau de incerteza, a solução ideal o de menos risco para todos pode ser a contratação da obra por administração ou preços unitários de serviços e mão-de-obra previamente acordados. 26.9. AVALIAÇÃO DO BDI (BENEFÍCIOS E DESPESAS INDIRETAS) A taxa de BDI para serviços de restauro deve ser avaliada da mesma forma que para as obras convencionais, tendo presentes as particularidades apontadas anteriormente. No entanto, o que temos observado é que algumas empresas costumam considerar certa margem de lucro nos custos diretos, dificultando uma apreciação correta da taxa de BDI adotada. Com a finalidade de procurar elucidar um pouco melhor esse importante componente cio orçamento de uma obra, faremos a seguir algumas considerações resumidas sobre a taxa de Benefícios e Despesas Indiretas, com base no preconizado pelo Eng. Mozart Bezerra da Silva. BDI "é a margem de acréscimo que se deve aplicar sobre o custo direto para incluir as despesas indiretas e o benefício do construtor na composição do preço da obra". Após o cálculo dos custos diretos, com mão-de-obra, materiais, equipamentos e leis sociais, referentes às obras de restauro, há necessidade de se apurar e alocar os custos indiretos envolvidos na administração dos negócios da empresa executante. Esses custos são chamados de BDI - Benefícios e Despesas Indiretas e variam de uma empresa para outra, dependendo da sua estrutura administrativa, financeira, do volume de obras em andamento e de cada tipo de obra. Dessa forma, cada empresa deve definir seu próprio BDI, pois vai depender do seu desempenho técnico, econômico e administrativo. De maneira simplista, podemos classificar as despesas indiretas de uma construtora da seguinte forma: Administração Central São as despesas com apoio técnico, supervisão e administração do escritório central, que deverão ser rateadas entre todas as obras, compreendendo os seguintes itens: A) Despesas gerais com a sede da empresa. B) Despesas com equipamentos. C) Despesas com pessoal técnico. D) Despesas com locomoção, alimentação e hospedagem. L) Despesas com serviços terceirizados. F) Despesas com o pró-labore dos diretores. Administração Local São as despesas indiretas geradas no local da obra, com montagem e manutenção de pessoal administrativo, apoio técnico e supervisão, tais como: A) Instalação de canteiro. B) Equipamentos de campo. C) Vigilâncias diversas. D) Segurança e primeiros socorros. E) Despesas com aluguéis, água, luz, ferramentas, etc. F) Despesas com pessoal de campo. G ) Controle tecnológico, licenças, seguros, etc. Despesas Financeiras As despesas financeiras geralmente são decorrentes da necessidade de o contratado financiar parte das despesas iniciais da obra; salvo quando a contratante paga uma significativa parcela inicial. Ela pode se tornar importante no caso de o empreiteiro ter de recorrer a empréstimos bancários, nos quais as taxas de juros normalmente são elevadas. Eventuais atrasos nos pagamentos das parcelas também obrigam a um aporte de verba que sempre implica uma elevação dos custos, mesmo quando os recursos são da própria empresa, tendo em vista a perda de suas aplicações financeiras. Despesas Tributárias São devidas aos impostos, tais como PIS, PASEP, ISS, C O N F I N S , IR e outros. Contingências São despesas imprevistas que elevem ser inseridas no orçamento para fazer frente a problemas técnicos e administrativos, relacionados com o desenvolvimento dos trabalhos no local da obra. O s riscos de engenharia, os danos a terceiros e incêndios podem ser estimados com a contratação de seguros específicos para esses casos. As demais despesas, relativas aos desperdícios de materiais, baixa na produtividade e outros motivos, devem ser levadas em consideração por profissionais com experiência nesse tipo de trabalho. Benefício do Construtor É a parcela referente à remuneração da construtora pelos serviços prestados. O Eng. Mozart Bezerra da Silva apresenta no seu Curso Básico de Orçamentos sugestão para a Taxa de Benefício do Construtor. C O N T R A T O POR EMPREITADA (Lucro líquido) fàra obras de curto prazo e/ou muita concorrência Para obras com prazos e concorrências normais Para obras de longo prazo e pouca concorrência C O N T R A T O POR ADMINISTRAÇÃO (Lucro bruto) Taxa mínima Taxa média Taxa máxima 5,00% 10,00% 15,00% 4,00% 6,00% 9,00% de Obra uma Uma análise mais criteriosa das variáveis que interferem na definição de valor de um BDI mostrará que o tamanho da obra tem uma relação inversamente proporcional, ou seja, obras maiores implicam valores menores de BDI, tendo em vista uma incidência menor dos custos indiretos sobre os encargos do faturamento. Conseqüentemente, podemos dizer que para as obras de pequeno porte o BDI deve ser maior. Portanto, o BDI deve ser avaliado para cada caso específico, tendo em vista o porte da obra, o grau de dificuldade executiva, a complexidade técnica e as demais variáveis anteriormente citadas, que somadas vão permitir avaliar corretamente o valor mais adequado da proposta. O BDI para obras novas, normalmente adotado na cotação de preços da tabela PINI, é de 30%. Nos casos das obras de restauro ou reforma, essa porcentagem pode chegar a 60%, dependendo das variáveis que envolvem cada situação específica. 26.10. APRESENTAÇÃO DO ORÇAMENTO A proposta para a execução das obras de restauro de uma edificação sinistrada deve especificar claramente o escopo de todo o serviço que será executado. Nos casos em que as características técnicas são relevantes, é aconselhável que se forneça um croqui da solução orçada, acompanhada de memorial descritivo. O orçamento deve ser o mais aberto possível e apresentado na forma de planilha, discriminando-se todos os serviços que serão executados na obra, com as respectivas quantidades e preços unitários, procurando-se evitar a cotação de algumas atividades através dos chamados módulos de vertia. A finalidade de apresentar uma proposta com todos os itens de serviços bem definidos á permitir uma apreciação mais detalhada dos valores adotados pelo construtor, possibilitardo uma análise mais criteriosa por parte do contratante, ou da empresa de seguro, no caso de o sinistro ter apólice de cobertura para danos prediais. Em algumas obras dc pequeno porte, o empreiteiro muitas vezes prefere apresentar o orçamento apenas com os tópicos dos serviços que serão executados com seus respectivos valores, ou, na pior das hipóteses, apenas o custo total. Esse procedimento deve ser evitado, pois dificulta uma avaliação dos trabalhos propostos e dos valores pleiteados para cada tipo de serviço, resultando na maioria dos casos em desentendimentos entre as partes envolvidas, durante o desenvolvimento dos trabalhos e principalmente na conclusão da obra, em face das dúvidas geradas pela não-especificação correta e detalhada de todos os custos e serviços que deveriam ser executados. 26.11. CONSIDERAÇÕES FINAIS Finalmente, alertamos novamente para a necessidade de se avaliarem corretamente todos os serviços que realmente deverão se executados para se restaurar o bem danificado, até chegar às mesmas condições anteriores ao sinistro. Em alguns casos, não podemos manter as mesmas condições existentes originalmente, principalmente quando se mostraram ineficientes e foram as causas do sinistro; é o que normalmente ocorre nos casos de desmoronamentos de edificações, muros de contenção e obras de terra. Por outro lado, em alguns sinistros não se justifica a condenação de todo o bem sinistrado, como desejam algumas pessoas envolvidas no caso, ou até mesmo os profissionais que buscam soluções de rápida definição e alta lucratividade. Temos participado de muitos sinistros em que aparentemente, numa primeira vistoria, o profissional menos atento pode ser induzido a condenar todo um imóvel; no entanto, estudos mais aprofundados e detalhados têm mostrado que é possível preservar ou apenas recuperar - observando-se uma relação custo/benefício vantajosa - vários elementos da edificação. Após todas essas considerações é que poderemos, então, avaliar e quantificar adequadamente todos os serviços de restauro necessários, possibilitando a elaboração de um orçamento correto da obra. Bibliografia Acção do Fogo nos Edifícios, Laboratório Nacional de Engenharia Civil - Lisboa. TOMAS, Ercio. Trincas em Edificações: Causas e Mecanismo de Formação. III Simpósio Nacional da Tecnologia da Construção: Patologia das Edificações, Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. BAUER, L. A. Falcão. Materiais de Construção. JOISEL, Albert. Fisuras y Grietas em Mortoneros y Hormigones. Tecnologia de Edificações, Ipt - Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo. MOLITERNO, Antonio. Estruturas de Madeiras. RIPPER, Ernesto. Como Evitar Erros na Construção. ALVES, José Daíico; FREITAS, José Alves dc; PEDROSO, Dorival. Avaliação de Danos e Procedimentos par.i Reparos, Edifício Cerne - Co. GAIOTO, Nélio. Rebaixamento de Lençol Freático. FAKURY, Ricardo H.; SILVA, Valdir P. E.; RODRIGUES, Francisco C.; PIMENTA, Roberval |. Método Simplificado para Verificação de Vigas Mistas em Incêndios. DIAS, Luís Andrade de Mattos. Estruturas de Aço. BLESSMANN, Joaquim. Ação do Vento em Edificações. BLESSMANN, Joaquim. Intervalo de Tempo para Cálculo da Velocidade Básica do Vento. BLESSMANN, Joaquim. O Venfo na Engenharia Estrutural. BLESSMANN, Joaquim. Tópicos de Norma dc Vento. BLESSMANN, Joaquim. Pressão Interna. IV Congresso Ibero-Americano de Patologia das Construções. GAUTO, Oscar I. Patologia Estructural de um Edifício de Hormigón Armado Sometido A La Acción dei Fuego. RODRIGUES, Geraldo; PEDRÓN, Miguel. Patologia Creadas por ei Incendiodel "Mercado Modelo" de Montevideo, Su Elevamiento y Propuesta para Ia Restauración. CÁCERES, R. E.; BALVADISCO, J. F.; SÁNCHEZ, M.A.; PUGUESE, N. I.; RODRIGUES, A. M.; GILL, C. O.; REBOLLO, D. de I. Determinación de Ia Difusidade Térmica de Hormigones a Temperaturas Elevadas. CÁCERES, R. E.; BALVADISCO,). F.; PUGUESE, N. I.; RODRIGUES, A. M.; GILL, C. O. Ensayos Térmicos de Probetas de Hormigón, Procedimiento y Análisis de los Resultados. FERNANDES, Carlos G.; LUZARDO, José M. P. Efectos dei Fuego em Pasta, Morteros y Hormigones. HELENE, Paulo R. L. Corrosão em Armaduras para Concreto Armado. HELENE, Paulo R. L. Manual para Reparo, Reforço e Proteção de Estruturas de Concreto. ROSSO, Teodoro. Colóquio sobre "Patologia do Concreto e Recuperação das Estruturas". SILVA, Mozart Bezerra da. Básico de Orçamentos de Obra. A AMA c s * r ™ e n g e n h a r A Critério Engenharia é uma empresa que nos últimos sete anos tem realizado inúmeras Perícias de Engenharia C i v i l para as empresas de seguro, tendo c o m o p r i n c i p a i s c l i e n t e s a A C F Brasil Seguros, Mapfre Seguros, Royal & SunAlliance e Liberty Paulista, dentre outras. Elabora laudos técnicos que identificam as causas, apresentam soluções otimizadas e cotações de pre- Desmoronamento de talude ços detalhadas, considerando sempre os valores usualmente praticados em cada região do país. 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