Pini acidentes estruturais na construção civil - volume 1

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Pini acidentes estruturais na construção civil - volume 1

  1. 1. ACIDENTES ESTRUTURAIS NA CONSTRUÇÃO CIVIL Albino Joaquim Pimenta da Cunha Nelson Araújo Lima Vicente Custódio Moreira de Souza
  2. 2. ACIDENTES ESTRUTURAIS NA CONSTRUÇÃO CIVIL PINI
  3. 3. ACIDENTES ESTRUTURAIS NA CONSTRUÇÃO CIVIL «COPYRIGHT EDITORA PINI LTDA. Todos os direitos de reprodução ou tradução reservados pela Editora Pini Ltda. Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) (Câmara Brasileira do Livro, SP, Brasil) Acidentes estruturais na construção civil, volume 1 / coordenação Albino Joaquim Pimenta da Cunha, Vicente Custódio Moreira de Souza, Nelson Araújo Lima. — São Paulo : Pini, 1996. Vários autores. ISBN 85-7266-061-5 1. Construção - Acidentes 2. Falhas estruturais I. Cunha, Albino Joaquim Pimenta da. II. Souza, Vicente Custódio Moreira de. III. Lima, Nelson Araújo. 96-3425 CDD-690.22 índices para catálogo sistemático: 1. Acidentes estruturais : Construção civil : Tecnologia 690.22 2. Construção civil: Acidentes estruturais : Tecnologia 690.22 Coordenação Editorial: Mariza Passos Projeto Gráficos e Capa: Lúcia Lopes e Madalena Faccio Editoração Eletrônica: cTAZ Editoração Eletrônica S/C Ltda. Serviços Gráficos e Industriais: José P. Silva hditora Pini I .tela. Rua Anhaia. 964 - CEP 01130-900 São Paulo. SP Fone: 011 3352-6400- Fax 011 3224-0314 Internet: www.piniweb.coni- H-mail: manuais@pini.coni.br 1'edição I' tiragem: 2.000 exemplares, out/1996 2' tiragem: 3.000 exemplares, out/l 997 y tiragem: 1.000 exemplares, mar/2001 A* tiragem 1.000 exemplares.jul'2004 v M P
  4. 4. APRESENTAÇÃO Acidentes estruturais na construção civil vêm ocorrendo em todo o mundo - em muitos casos com vítimas fatais - desde os primórdios da Engenharia. No Brasil a situação não é e nem poderia ser diferente, mas, a não ser pelos casos noticiados nos meios de comunicação, poucas pessoas, incluindo aí os profis- sionais da área, têm conhecimento destas ocorrências. Os acidentes estruturais podem ter suas origens em qual- quer uma das atividades inerentes ao processo genérico cha- mado de "construção civil", processo este que pode ser dividido em três etapas: concepção, execução e utilização da obra. Pa- ralelamente a isto, podemos também visualizar o problema como uma conseqüência de ações humanas, tais como a falta de capacitação técnica do pessoal envolvido no processo (tanto na etapa de concepção como nas de execução e de manutenção), utilização de materiais de baixa qualidade, de causas naturais ligadas ao envelhecimento dos materiais componentes das estru- turas e de ações externas, tais como choques, ataques quí- micos, ataques físicos relativos ao meio ambiente e ataques biológicos. Nos dias de hoje alguns fatores contribuem decisivamente para aumentar a possibilidade de ocorrência de acidentes es- truturais. Em primeiro lugar temos o próprio envelhecimento das estruturas, especialmente aquelas de concreto armado ou protendido, que só agora estão entrando em uma fase que po- deríamos denominar de maturidade. Em segundo lugar, e con- tribuindo decisivamente para a aceleração da deterioração das estruturas, temos a poluição atmosférica causada pelo alto grau de industrialização das cidades. Temos ainda o crescimento ace- lerado da construção civil, que provocou a necessidade de ino- vações, as quais trouxeram, por si mesmas, a aceitação implíci- ta de maiores riscos, embora dentro dos limites que são regula- mentados das mais diversas formas. Tudo isto, aliado às falhas inevitáveis inerentes ao ato de construir, formou um panorama bastante propício à ocorrência dos acidentes estruturais. Evitar a repetição dos acidentes é um desafio para todos nós. É nossa obrigação, como profissionais, procurar reduzir o número de acidentes cujo crescimento vem prejudicando a pró- pria imagem da Engenharia Civil. Uma das formas para isto é a
  5. 5. divulgação, no meio técnico, de insucessos do passado, já que podemos todos aprender a partir da análise das causas que conduziram uma estrutura ao colapso ou a um funcionamento inadequado. A bibliografia hoje disponível sobre este assunto ó muito reduzida, e podemos mesmo afirmar que a não ser por relatos apresentados em Congressos e Seminários, alguns publicados e m seus Anais - e, portanto, de restrita circulação -, não há qual- quer texto disponível sobre o assunto. Mesmo os relatos em Congressos e Seminários são, em sua grande maioria, voltados para uma eventual recuperação ou reforço da estrutura, não objetivando mostrar as causas do acidente ou da anomalia es- trutural. Por isto este livro, que tem como pretensão sistematizar o tema, facilitando o acesso de estudantes e profissionais de En- genharia e de Arquitetura à informação, aqui apresentada tecni- camente, contribuirá para o aprendizado e, conseqüentemente, para a diminuição da ocorrência dos acidentes com estruturas. Como os casos são muitos selecionamos para esta primeira publicação textos que possam representar o melhor possível a vasta gama de causas dos acidentes que ocorrem com as es- truturas, contando para isto com a contribuição de vários profis- s i o n a i s da E n g e n h a r i a Brasileira, de inegável mérito e comprovada experiência em estruturas, que, transmitindo aqui um pouco de suas vivências, estão também dando um grande impulso para a formação e a evolução de nossos profissionais. Albino Joaquim Pimenta da Cunha Nelson Araújo Uma Vicente Custódio Moreira de Souza
  6. 6. SUMÁRIO INTRODUÇÃO m Pequenos Incidentes, Grandes Prejuízos - Graves Anomalias de Funcionamento. 13 Paulo Chaves de Rezende Martins ERROS DE PROJETO E DETALHAMENTO f2~l O Desabamento do Pavilhão da Gameleira 23 Augusto Carlos de Vasconcelos l~3~l Trincas em Alvenaria de Prédio Residencial 31 Albino Joaquim Pimenta da Cunha l~4~] Instabilidade de Pilares em um Galpão Comercial em Duque de Caxias - RJ ... 37 Vicente Custódio Moreira de Souza FUNDAÇÕES RH Recalques Provocados por Cravação de Estacas 43 Selmo Astrachan e Enio Ivan Bock | i n Recalques Diferenciais em Prédio devidos a Estacas mal Executadas 49 Irani Rossini de Souza p7~| Dois Problemas Relacionados a Cravação de Estacas 51 Carlos Henrique Holck |"8~] Cuidados no Projeto de Fundações Superficiais 55 Roberto Possolo Jermann [~9~] Recuperação de Piso Industrial Danificado por Recalques Diferenciais 61 Silio Pereira Lima Filho e Leandro de Moura Costa Filho fiõ] Acidente em Fundação Devido a Insuficiência de Sondagem do Subsolo 67 Paulo Frederico Monteiro [Tf| Dois Casos de Impermeabilização e Aumento da Capacidade de Suporte do Solo por Meio de Injeção de Resina Epóxi 81 Marnio E. A. Camacho cCE.dc M. Fernandes ESCORAMENTOS [12] A Importância do Reescoramento em Estruturas de Concreto 89 Arthur Eugênio Jermann ERROS DE CONSTRUÇÃO [l3| Falta de Projeto e de Supervisão Técnica Causa Queda de um Prédio em Volta Redonda - RJ 95 Alberto Francisco dos Santos Filho (l4l Dois Casos Relativos a Erro de Construção 99 Carlos Henrique Holck
  7. 7. CONTRAVENTAMENTO fl5] Patologia da Concepção Estrutural de Edifícios Altos Périclcs Brasilicnse Fusco PONTES E VIADUTOS Í16] Acidente no Viaduto da 2a Perlmetral do Metrorec - Recife 129 Sérgio Marques Ferreira de Almeida e Vicente Custódio Moreira de Souza [17] Fissuras nas Travessas de Apoio de Viadutos Ferroviários 135 Ronaldo da Silva Ferreira ITsl Reforço do Viaduto Monte Seco 143 Eduardo Valeriano Alves, Vicente Custódio Moreira de Souza e Ricardo Valeriano Alves VARANDAS E MARQUISES l?9] Empuxo no Vazio Provoca o Colapso da Estrutura de Uma Varanda 149 Nelson Araújo Lima [2Õ] Reforço Estrutural de Varandas de Prédio Residencial 155 Albino Joaquim Pimenta da Cunha [2l1 Acidentes em Marquises de Edifícios 161 Fábio Dorigo CORROSÃO [22] Corrosão Causa Acidente no Viaduto Negrão de Lima 171 Nelson Araújo Lima [23] Corrosão e Proteção Catódica de Adutora em Concreto Protendido 181 Sidney Yukizaki [24] Substituição em Serviço da Fundação de Uma Torre Avariada por Reação Álcali- agregado .. 185 Mário Sérgio Pereira de Lucena e Nelson Szilard Galgou1 MANUTENÇÃO Í25l Deterioração Estrutural em um Estádio de Futebol no Rio de Janeiro 195 Vicente Custódio Moreira de Souza CONCLUSÕES 201
  8. 8. INTRODUÇÃO
  9. 9. 1PEQUENOS INCIDENTES, GRANDES PREJUÍZOS GRAVES ANOMALIAS DE FUNCIONAMENTO PAULO CHAVES DE REZENDE MARTINS Dr. ECP, Professor Adjunto da EE c da COPPE/UFRJ Discute-se aqui a Influência de alguns dos principais fatores que estão na origem de importantes patologias das estruturas de concreto, a partir de experiências, sobretudo, no Rio de Janeiro. A Influência do partido estrutural, das técnicas construtivas adotadas, da manutenção, da conservação, associa-se a fatores ambientais para provocar danos ao longo do tempo nas obras. Consideráveis prejuízos para a coletividade e para os patrimônios público e privado decorrem desta situação. Aborda-se que medidas adotar para minimizar esses danos e economizar custos de reparação, recuperação ou reforço. 1 INTRODUÇÃO Projetar uma estrutura significa resolver seu trinômio fundamental: segurança, funcionalidade e durabilidade, onde todos os termos são igualmente prioritários. Qualquer deles é indispensável ao sucesso do empreendimento. Todos são importantes para assegurar a qualidade final da obra. Negligenciar, que seja parcialmente, um qualquer significa comprometer, com toda a certe- za, o resultado final da empreitada. Aos engenheiros que atuam no projeto e na execução de estruturas cabe responsabilidade indeclinável sobre a qualidade da resposta que sua obra dará a este trinômio fundamental. Não são só os grandes acidentes que trazem lições a serem bem aprendidas pelos profissio- nais. As pequenas imperfeições, os pequenos equívocos, as pequenas desatenções podem estar na origem de graves anomalias e grandes prejuízos. É deste universo, o das pequenas causas e gran- des conseqüências, que trataremos neste artigo. Abordaremos as anomalias que pudemos consta- tar nas edificações civis ao longo dos anos de atividade profissional. Elas têm origens diversas - nos projetos, nas técnicas de construção, nos materiais empregados, no controle da execução, no seu uso durante sua vida útil. Usaremos como referência principal as edificações urbanas. Para efeito da análise que aqui fazemos, podemos reunir as origens das disfunções estrutu- rais mais freqüentes em dois grupos: as geradas nas opções de projeto e as de cunho executivo. A análise crítica aqui desenvolvida não pretende ser exaustiva. Ela cobre os casos mais comumente encontrados no dia a dia das atividades do autor deste artigo. OS EDIFÍCIOS A PARTIR DOS ANOS 70 2.1 Considerações Gerais Os imóveis no Brasil, em particular no Rio de Janeiro, têm uma característica que desempe- nha um papel fundamental no comportamento de suas estruturas. Pelas posturas municipais eles são geralmente obrigados a ter um ou mais pavimentos de garagem, além de um pavimento de uso comum (área de recreação infantil, piscina, quadras de esporte, salão de festas, moradia do zelador, além de outras instalações). Acima destes são, então, colocados os pavimentos de apartamentos. Estes podem ser em número extremamente variável, indo de três a trinta, confor- me sua localização na região urbana. Os edifícios comerciais diferem apenas pelo fato de que em geral não têm o pavimento de uso comum. A busca de agilidade na construção, encurtando prazos e economizando materiais, trouxe como tendência natural o aumento dos vãos dos painéis de lajes dos edifícios, que correspondem, às vezes, à área total de um pequeno apartamento (40 a 50 m2 ). O cálculo à ruptura também veio ajudar a otimizar dimensões, reduzindo-as em relação às praticadas segundo os métodos tradicionais de cálculo de tensõ°s em serviço
  10. 10. A conjugação dessas práticas faz com que a deformabilidade das estruturas se tome um aspecto preponderante no projeto de edifícios em concreto armado. Os andares inferiores, es- tando livres para se deformarem e tendo vãos cada vez maiores, fazem do efeito das deforma- ções (sobretudo as diferidas no tempo) um aspecto cada vez mais importante na concepção e execução das obras. É comum que as flechas instantâneas calculadas estejam dentro de limites aceitáveis. Todavia, ó também comum, que com o tempo (às vezes poucos anos) elas dobrem, quando não tripliquem de valor, tomando-se totalmente incompatíveis com o funcionamento da edificação (seja um prédio ou um viaduto). Fatores climáticos estão também associados à origem de outros tipos de desordem nas edificações urbanas. A inadequação de certas soluções, tanto estruturais como arquitetônicas, para o ambiente onde elas estão inseridas comprometem a longevidade e a resistência de inúmeras obras. Procedimentos de manutenção deficientes ou na maioria das vezes inexistentes, agravam o processo de deterioração, aumentam os custos de reparação, quando não reduzem a vida útil das estruturas. 2.2 As patologias geradas pelo projeto As normas brasileiras de projeto de estruturas em concreto, mais especificamente a NBR- 6118, preconizam que todas elas devem ser analisadas em dois níveis: adequação de sua res- posta às condições de trabalho (estados limites de serviço) e margem de segurança satisfatória quando à possibilidade de colapso local ou global (estados limites últimos). Ambas as verifica- ções devem ser feitas de maneira exaustiva e são hoje um conceito universalmente aceito de bom funcionamento das estruturas. Prescrições específicas distribuídas ao longo das normas visam garantir sua funcionalidade, fechando o tripé mencionado no início deste artigo. As antigas edificações, com cálculo baseado em tensões de serviço, apresentavam elevada robustez e, por conseqüência, baixo índice de esbeltez. Isto acarretava que suas deformações eram normalmente pequenas e raramente perceptíveis nos casos mais comuns. Assim se pas- sava para a maioria dos edifícios residenciais ou comerciais construídos até a década de 70. Apôs essa época, visível redução nas dimensões dos elementos estruturais e uso de elemen- tos de contraventamento mais leves, tomaram as edificações mais esbeltas e, portanto, sujeitas a estados de deformação anteriormente não percebidos. O aumento do gabarito das constru- ções, bem como o arrojo de suas formas também influem no surgimento de estados críticos de solicitação. Obviamente não se está falando aqui das obras excepcionais que mereceram e, merecem até hoje, atenções especiais. Os cuidados a elas dedicados fazem com que, em geral, apresentem um mínimo de patologias de origem. 2.2.1 As flechas nos pavimentos Inferiores Nos edifícios modernos, o fato dos pisos inferiores serem praticamente livres de alvenarias, implica que nesses pavimentos as deformações (flechas sobretudo) devidas à fluência do con- creto possam se desenvolver livremente. Este processo é particularmente crítico na primeira laje de apartamentos. Esta, carregada com uma carga permanente elevada - peso próprio+revestimento+alvenarias+mobiliário - não tem qualquer contraventamento inferior para minimizar suas flechas. Além disto, pelo menos num período inicial, o aperto das alvenarias nos pavimentos superiores faz com uma parcela das sobrecargas permanentes também venha a carregar esta prtmeíra laje. Todas essas cargas, atuando num pavimento livre para se deformar, acabam gerando flechas importantes e que devem ser cuidadosamente verificadas. Sua evolu- ção no tempo pode ser, via de regra, elevada. A presença de elementos semi-rígidos sobre a laje (as alvenarias ou divisórias) faz com esta verificação se tome ainda mais importante, pelos danos que tais elementos podem sofrer. Este é um caso freqüente de patologia das edificações, onde pavimentos extremamente deformáveis acabam por provocar sérias trincas nas paredes sobrejacentes.Tal fato, perfeitamente previsível e, portanto, evitável, causa graves danos ao patrimônio dos que adquirem tais bens e geram elevados custos e complexos métodos de reparação. O projeto de pavimentos esbeltos - lajes finas, poucas vigas e grandes vãos em ambas - implica, também, em elevada sensibilidade a vibrações. É comum encontrar-se pavimentos de uso comum, onde, por ocasião de festas ou concentrações maiores de usuários, as vibrações causadas pelas pessoas tornam-se incômodas e até amedrontadoras. Quando se trata, então,
  11. 11. de pavimentos onde estão instaladas máquinas, o prejuízo ao seu funcionamento pode ser con- siderável. Verificações de freqüência própria devem ser feitas nesses casos de modo a melhor definir espessuras e dimensões dos elementos estruturais. A atual NBR-6118, preconiza no item 4.3.2.1.C que "os deslocamentos transversais não poderão atingir o valor do qual possam resultar danos a elementos da construção apoiados na estrutura ou situados sob peças desta, prevendo-se, nestes casos, quando necessário, os dis- positivos adequados para evitar as conseqüências indesejáveis". Tal sentença contém o concei- to básico que deve nortear a verificação da deformabilidade da estrutura. Todavia, isto não ocor- re como regra geral nos projetos em concreto armado. Examinar flechas não é feito, preferindo- se, de maneira exageradamente simplificada, usar o mesmo item 4.3.2.1.C da norma, que diz que atendida a condição de espessura mínima por ela fixada, as flechas admissíveis estão implicitamente satisfeitas. Isto é verdade quando apenas está em jogo a deflexão da laje sem interações com outros elementos, desde que esta não tenha área muito elevada. Os inúmeros problemas surgidos nos edifícios confirmam que basear-se apenas no critério de espessura mínima fixado pela NBR-6118 não é suficiente. Mais grave ainda ó quando, utilizando o recurso de diminuir a espessura da laje através da verificação direta da flecha, esta só é analisada para as cargas como se fossem de curta duração. A flecha, calculada para o instante de aplicação das cargas, não incorpora os efeitos do tempo que, majorando seus valores, conduz a danos consideráveis nas edificações. Esses danos podem ser do tipo: sérias trincas em alvenarias; empenamento de esquadrias; descolamento e trincamento de revestimentos de piso e peitoris; fissuração das lajes e vigas por excesso de deformação. A superposição de todos esses proble- mas culmina por comprometera durabilidade da estrutura, provocando desagregação dos mate- riais e ataque às armaduras. Os pilares e vigas de periferia, sob a ação das rotações impostas pelos deslocamentos excessivos das lajes, acabam também por sofrer esforços de flexão e torção não considerados no projeto, muitas vezes com conseqüências danosas. 2.2.2 As flechas nas varandas em balanço e o esgotamento das águas pluviais Um caso comum de patologia é o das varandas em balanço dos edifícios. Muitas vezes con- cebidas com vãos importantes (2 ou mais metros), raramente têm suas flechas ao longo do tempo verificadas. Isto acarreta quase sempre deformações excessivas e danos aos peitoris e fachadas. Surgem trincas no ponto de momento máximo que se tomam foco de ataque das armaduras. Um edifício no Rio de Janeiro é típico de má solução. Trata-se de um grande prédio residencial com varandas de dois metros de balanço, todas com laje inferior, inclinada da ponta do balanço para a fachada e cercada por vigas. O piso é constituído por placas de pedra SãoTomé apoiadas em pedestais de alvenaria. Não há qualquer sistema de drenagem das águas que eventualmen- te se infiltrem na caixa da varanda. Com o tempo, a deformação dos balanços, a porosidade das pedras de pavimento, as fissuras que se abriram, fizeram com que as varandas se tomassem verdadeiras piscinas, conservando a água infiltrada, que não tinha escoamento possível a não ser por lenta evaporação. Danos importantes foram causados às fachadas onde se ligam às varandas e a seus peitoris. Este é um exemplo típico de mau detalhe arquitetônico que associ- adò a uma solução estrutural inadequada provocaram uma situação patológica extremamente danosa e de custo de correção elevado. A breve análise qualitativa feita acima, demonstra o enorme cuidado com que devem ser tratados os estados limites de serviço nas estruturas, mesmo em concreto armado. A cultura brasileira não incorpora, via de regra, a necessidade de analisar os efeitos reológicos do concre- to e do aço quando se trata de concreto armado. Nas modernas estruturas, geralmente esbeltas, esses elementos 6ão indispensáveis para o sucesso do empreendimento e a garantia de sua qualidade. 2.2.3 Os deslocamentos de origem térmica nas coberturas Outro problema que ocorre com freqüência nas edificações é o do trincamento das lajes de cobertura e das paredes subjacentes. Tal fato está, em geral, associado às variações térmicas provocadas pela insolação. A laje de cobertura, sem isolamento térmico que evite dilatações e contrações importantes, trabalha ao sabor das significativas variações de temperatura que ocor-
  12. 12. rem em um só dia. No Rio de Janeiro, sob insolação direta, tal variação, entre o dia e a noite pode chegar a 30°C ou mais, dependendo da época do ano. Os deslocamentos gerados nas lajes são, neste caso, quase sempre incompatíveis com a capacidade de absorção dos elemen- tos semi-rígidos (alvenarias, esquadrias, tubulações, etc) que a elas se ligam. A estrutura e, sobretudo, seus revestimentos apresentam, então, elevado nível de fissuração, acarretando, como conseqüência, danos a todo o patrimônio. Surgem daí problemas de funcionamento cuja solução é onerosa e trabalhosa. 2.2.4 As agressões das intempéries climáticas Nas edificações expostas a condições particularmente agressivas de intempéries, as medi- das corriqueiras de proteção não são suficientes. Um exemplo claro disto são aquelas cujas fachadas ou empenas são voltadas para a direção de ventos e chuvas dominantes. No Rio de Janeiro é conhecido o mau tempo vindo do Sudoeste, cujas chuvas e rajadas de vento são, geralmente, fortes e longas. A pressão do vento faz com que a água e agentes agressivos voláteis penetrem nos poros do revestimento e acabem atingindo o concreto e a armadura. Nestas fachadas medidas especiais de qualidade dos revestimentos devem ser adotadas para eliminar, tanto quanto possível, os riscos de infiltração por capilaridade de fluidos ou partículas sólidas danosos aos materiais. Em cidades costeiras há uma evidente diferença das condições atmosféricas entre as regiões vizinhas ao mar e as áreas interioranas destas cidades. No Rio de Janeiro, há que se tratar diferentemente construções nos bairros litorâneos e aquelas na Zona Norte, Oeste ou no Alto da Boa Vista. Um exemplo simples são os prédios em concreto aparente, cuja deterioração é nitida- mente mais rápida em Copacabana do que na Penha ou Tijuca. Isto significa que, ou se evita o concreto aparente na beira das praias ou se tomam precauções extras em seu projeto e constru- ção para assegurar durabilidade adequada e manutenção a custos compatíveis com a capacida- de dos proprietários. A adequação da solução estrutural é algo básico na concepção do projeto. A vida útil de uma estrutura está intimamente ligada a sua correta adequação ao meio ambiente em que foi construída. Não se pode aceitar que em um projeto tal fator seja negligenciado. 2.3 As patologias geradas pela execução Os problemas identificados no item anterior podem ser extremamente agravados com a ado- ção na obra de procedimentos executivos inadequados. 2.3.1 A retirada do escoramento e a desforma Nas edificações convencionais, a retirada do escoramento está comumente associada à obtenção de uma resistência mínima para o concreto. Este é um equívoco corrente que deve ser sanado urgentemente. A retirada do escoramento deve considerar, além da resistência, o valor do módulo de elasticidade do concreto na data. É este segundo parâmetro que irá governar a deformabilidade da estrutura ao longo de toda sua vida. Se sua entrada em carga se faz ainda com um módulo de elasticidade muito baixo, as flechas poderão alcançar valo- res extremamente grandes em relação a seus valores iniciais. Como ordem de grandeza elas podem ir do dobro ao quíntuplo de seus valores no momento da desforma. Há certamente uma ligação estreita entre módulo de elasticidade e resistência à compressão do concreto. Contudo, ó o módulo d© elasticidade que deve ser verificado para garantia da obtenção de flechas compatíveis com o funcionamento das estruturas. 2.3.2 A salada russa de pequenos equívocos e grandes dores de cabeça A não existência na maioria das obras de uma fiscalização efetiva de engenheiros responsá- veis, quer do Estado, quer dos clientes, faz com que freqüentes falhas de execução venham a comprometer a qualidade das obras. A obrigação dos engenheiros encarregados das obras de cuidar, freqüentemente, de diversos empreendimentos ao mesmo tempo, ou de tratar todos os detalhes técnicos, administrativos e financeiros conjuntamente, afeta, também, a qualidade de seu trabalho. Esta situação está na origem de inúmeras patologias constatadas em obras con- cluídas até recentemente. Alguns exemplos são:
  13. 13. • juntas de concretagem mal tratadas, com falhas, brocas e material desagregado; • cobrimento desrespeitado por má colocação das gaiolas de armadura - ocorrência freqüente em lajes; • ajuste feito no canteiro de detalhes mal elaborados no projeto, conduzindo a soluções tam- bém inadequadas. Nesses casos, salvo quando há engenheiro qualificado para efetuar mudan- ças no projeto, elas devem ser solicitadas ao seu autor, • montagem deficiente das formas, deixando desníveis ou vazios entre as pranchas de madei- ra, o que prejudica a colocação do concreto, sua vibração e, por conseqüência, sua qualidade e capacidade de bem proteger a armadura; • uso no revestimento de fachadas de materiais que, medíocres, inadequados ou mal aplica- dos, permitem a infiltração de umidade e outros agentes agressivos comprometedores da dura- bilidade das estruturas; • a moderna tendência de humanizar as construções com plantas em jardineiras de concreto diretamente ligadas à estrutura, mas sem a correta impermeabilização, o que acaba por atacar os elementos a elas ligados; • chumbamento descuidado de elementos metálicos na estrutura, pelos quais se inicia o pro- cesso de corrosão, e que acaba atacando as armaduras; 2.3.3 A composição do concreto e dos revestimentos O uso de materiais inadequados na mistura do concreto ou dos revestimentos que lhe são aplicados. A colocação de aditivos de qualquer tipo deve ser feita levando-se em conta também seus efeitos colaterais sobre a estrutura. Não se pode empregar produtos que, pelo alto teor de elementos tais como sulfatos ou cloretos, venham produzir a longo prazo um efeito danoso, apesar de todos os benefícios que possam ter no momento de sua aplicação. Rigoroso controle dos materiais deve ser feito sempre. Um caso interessante ó o de um edifício no Rk> de Janeiro, em que elevadíssimo teor de cloreto de sódio foi encontrado no concreto. O problema foi detectado relativamente tarde, somente após avançado estado de deterioração das armaduras da face inferior da laje do primeiro pavimento, sobre o hall principal de acesso. Quando o cobrimento do concreto foi expulso, a corrosão das barras era de tal ordem que em grande parte só restava o produto da oxidação, ou seja, a área útil residual de aço era nula. O curioso 6 que este elevado grau de deterioração só existia na face inferior da laje, cujo vigamento era, aliás, invertido. O piso por sobre a laje era feito de placas pré-moldadas apoiadas nas vigas e em fiadas de tijolos entre estas. Ao se abrir o piso constatou-se que estava praticamente intacto, indicando que não havia sido atacado seja por fatores endógenos, seja exter- nos. Os pilares que eram em concreto aparente também apresentavam baixíssimo grau de deterio- ração. Exames de laboratório permitiram constatar elevadíssimo teor de cloreto nas amostras do concreto das lajes e vigas retiradas das faces inferiores das mesmas. A conclusão tirada foi que a argamassa de revestimento utilizada foi preparada com material altamente inadequado - areia de praia, água salobra ou algum aditivo rico em cloreto - algo perfeitamente evitável por uma fiscaliza- ção eficiente. O prejuízo foi, evidentemente, enorme para um prédio relativamente jovem (menos de quinze anos de construído), exigindo recuperação custosa e de efeito duvidoso, uma vez que não é possível eliminar o cloreto já difundido no concreto. Mesmo que substituídas todas as partes hoje danificadas, nada impede que novos pontos de deterioração surjam em futuro próximo, obrigando a custosas e contínuas obras de manutenção. Outra situação crítica é a implantação de empreedimentos em regiões sujeitas ao processo dito de "splash" - respingo repetitivo de água, em geral marinha. Neste caso são necessárias medidas acauteladoras na fabricação de um concreto resistente a seu ataque. Ele deve ser compacto ("impermeável"), resistente à abrasão e à erosão. Além disso o cobrimento das arma- duras deve ser particularmente cuidado e ser superior ao usual de concreto aparente. O nível das tensões em serviço devem ser tais que minimizem a fissuração. O uso das prescrições do Código Modelo MC90 do CEB é extremamente recomendável. O posicionamento e a forma dos elementos estruturais devem ser tais que minimizem as superfícies expostas ao impacto direto das ondas de borrifo.
  14. 14. 2.4 As patologias geradas pelo uso Se as situações acima descritas estão ligadas à implantação da obra, outras, às vezes màis graves, são provocadas ao longo de sua vida útil. A grande maioria dos proprietários não possui os projetos relativos a seus imóveis. Infelizmente isto vale tanto para os proprietários particula- res como para os públicos (Municípios, Estados e União). Com menor freqüência ainda, possu- em os projetos ajustados conforme foram efetivamente executados - o vulgarmente chamado projeto "as built" da obra. Esses dados deveriam estar obrigatoriamente com os proprietários pois são informações imprescindíveis para a manutenção e operação do imóvel. Quando mais antigo o imóvel, menores as chances de se obter a documentação relativa. Freqüentemente ao longo do tempo os proprietários desejam efetuar alterações no uso das estruturas. Isto implica em remanejamentos e, não raro, em aumento de cargas permanen- tes. Em muitos casos se faz apenas uma verificação de capacidade portante. Nenhuma ou, quando muito, uma sumária verificação das deformações é feita. A conseqüência é, mais uma vez, flechas e rotações excessivas, freqüentemente associadas a fissuração exacerbada pelo aumento de tensão na armadura de tração. Projetos de adaptação exigem, na maioria dos casos, análises cuidadosas sobre as alterações que irão provocar na estrutura. Merecem desta- que especial a superposição dos novos estados de tensão a outros já instalados e o incremento de deformações imediatas e ao longo do tempo. 3 COM QUE CRITÉRIOS TRATAR A QUESTÃO? Todo e qualquer empreendimento deve ser cuidadosamente avaliado do ponto de vista técni- co quanto a suas condições de estabilidade, durabilidade e funcionalidade. Esta é uma regra que não pode ser negligenciada nem nos menores dentre eles. Não se pode admitir que casas populares não sejam executadas com os mesmos padrões de qualidade que uma barragem. Evidentemente os métodos e equipamentos não serão os mesmos. Todavia nada pode impedir que os resultados sejam os mesmos. Não se pode admitir que fundações de edifícios populares sejam feitas sem que se evitem recalques danosos aos proprietários, enquanto que, por seu caráter catastrófico, as fundações de uma barragem sejam objeto de minuciosos estudos. Am- bos os casos, utilizados os instrumentos adequados, devem ser tratados com a mesma profun- didade e seriedade. Este é o primeiro critério de desenvolvimento de um projeto: não há projetos pouco importantes ou muito importantes; só há projetos grandes ou pequenos. Todos devem ser tratados com os mesmos requisitos de qualidade, adaptados apenas os instrumentos, em fun- ção da escala em que se trabalha. As normas de projeto e execução existem para serem respeitadas mas também para serem criticadas e atualizadas. Quando se estiver diante de um caso que não se enquadre nos critéri- os-padrão normatizados, o espírito crítico e criador do engenheiro deve buscar soluções alter- nativas que dêem suporte a sua obra. Não basta se escudar no dogma da obediência cega à norma para justificar soluções que se mostrem inadequadas para a realidade em que foram executadas. Este deve ser o segundo critério de projeto: buscar soluções para o problema real e não se ater apenas a prescrições de norma. Quando o código nacional não for suficiente, busque-se apoio nos de países ou associações de prestígio internacional, como o CEB, a ACI, a ASHTO, a RILEM, a FIP, e tantas outras. U m sistema do fiscalização por pessoal ofotivamonto qualificado d e v o ser implantado para qualquer tipo de empreendimento. Tanto os grandes como os pequenos proprietários devem se conscientizar de que um engenheiro habilitado é uma economia inquestionável a longo prazo. Não há economia real no corte de custos de projeto e controle de execução pois eles represen- tam invariavelmente aumento de custos de manutenção e recuperação, via de regra muito mais elevados. CONCLUSOES Projetar uma estrutura de concreto não envolve tão somente conceitos de engenharia civil tradicional. Fatores como meio ambiente, minimização de custos de execução e manutenção,
  15. 15. impacto social, evolução tecnológica, otimização de processos construtivos, dentre outros, de- vem ser considerados. Eles abrangem desde a montagem do empreendimento, o processo de concepção da obra até métodos construtivos e rotinas de inspeção e manutenção. Eliminar grande parte dos incidentes que ocorrem nas obras privadas e públicas no Brasil e em particular no Rio de Janeiro é perfeitamente possível pela ação conjunta de proprietários e fornecedores. Aos primeiros cabe exigir qualificação e qualidade de seus prestadores de servi- ço. Aos segundos cabe usar seus conhecimentos técnicos e sua competência para entregar a seus clientes um produto de alta qualidade e que satisfaça aos quesitos de durabilidade, segu- rança e funcionalidade exigidos. Ao Estado, como responsável pela gestão do patrimônio público cabe tanto a responsabilida- de de cliente, exigindo qualidade nos produtos que encomenda, como qualidade na fiscaliza- ção, controle e manutenção deste patrimônio que pertence a toda a sociedade e não apenas aos que a administram. Aos órgãos fiscalizadores, tanto do Estado como privados, como reguladores das relações sociais cabe estabelecer as regras e fiscalizar para que sejam cumpridas por todos. Aos engenheiros cabe buscar o aperfeiçoamento técnico necessário para enfrentar os desa- fios cada vez maiores das obras modernas. Dentro deste universo está a constante atualização de nossas normas técnicas para que o exercício profissional possa ser feito a partir de um padrão de qualidade que se imponha a todos. BIBLIOGRAFIA Rezende Martins. P.C.; Regis. RA.(1993) - Verificação e projeto de recuperação da estrutura de edifício residencial em Jacarepaguá, Rio de Janeiro. 25 pág. Rezende Martins. P.C.; Guimarães, K.D.; Abreu. J.L.L.(1993) - Análise, diagnóstico e proposta de solução para o processo de corrosão das armaduras e de deformação excessiva da estrutura do Prédio dos Laboratórios da Escola Técnica Federal de Química RJ, Rio de Janeiro. 180 pág. Rezende Martins, P.C.(1993) • Vistoria e parecer sobre a estrutura do prédio do Edifício Monte Sameiro, Rio de Janeiro, 5 pág. •Rezendo Martins. P.C.(1993) - Parecer sobre danos ocorridos na agência do Banco do Brasil em Campos, Rio de Janeiro. 3 pág. Rezende Martins, P.C.(1992) - Vistoria e parecer sobre a estrutura e fachadas dos prédios do Condomínio do Edifício Lampert, Rio de Janeiro. 5 pág. Rezende Martins. P.C.(1991) - Análise de estabilidade o projeto de reforço da estrutura da garagem do Edifício Canopus, Rio de Janeiro. 32 pág.
  16. 16. ERROS DE PROJETO E DETALHAMENTO
  17. 17. 2 O DESABAMENTO DO PAVILHÃO DA GAMELEIRA DR. ENG* AUGUSTO CARLOS DE VASCONCELOS 1 INTRODUÇÃO O desastre da Gameleira foi um dos mais espetaculares do Brasil e dos mais comentados pela imprensa. Passado quase um quarto de século, pode-se falar das causas do desastre com imparcialidade, procurando enfocar principalmente os aspectos estruturais. O autor dessa descrição foi membro, juntamente com os Professores Milton Vargas e Oscar Costa, da comissão oficial nomeada pelo Instituto de Engenharia de São Paulo com o fito de elucidar o problema, sem vínculos políticos, comerciais ou judiciais. O trabalho da comissão foi um serviço gratuito oferecido pelos três signatários do laudo, com a finalidade única de fornecer subsídios para os peritos nomeados pelo juiz e eventualmente para a própria Justiça para pode- rem julgar o caso sem interferências de pessoas direta ou indiretamente interessadas. O acidente ocorreu em 4 de Fevereiro de 1971 em Belo Horizonte, durante o intervalo do almoço, quando numerosos operários descansavam sob a obra na parte já livre dos escoramentos recém removidos. Muitos operários (64) ficaram esmagados sob os escombros e o acidente levantou as mais discordantes opiniões de técnicos e de leigos. Deliberadamente não citaremos qualquer nome envolvido na construção. Desejamos apenas apontar os fatos e não os culpados. É nossa intenção mostrar os pontos críticos esperando que o exemplo sirva de ensinamento e cautela para os jovens engenheiros. 2 O PROJETO A construção destinava-se à exposição de produtos industrializados e era constituída em planta por uma laje nervurada de 30,5 x 240 m sobre 10 pilares. Ao longo dos 240 m, vigas de 9,8 m de altura formavam a parte visível da estrutura. Internamente, com pé-direito de 3,5 m existiam duas lajes parciais, abrangendo a largura total de 30,5 m e, na direção longitudinal respectivamente 40 e 35 m. Na parte superior dessas lajes, com pé-direito de 2,8 m estava a cobertura constituída por nervuras isoladas de 1,5 m de altura com o vão total de 30,5 m. Essa cobertura, com elementos translúcidos de "fiber-glass" entre as nervuras, se estendia pelos 240 m da construção sempre no topo das vigas perimetrais de 9,8 m de altura [1]. Os 10 pilares, de forma tronco-cônica, serviam de apoio às vigas perimetrais, todas isostáticas.As vigas da extremidade esquerda (V100 e V200) possuíam 20 m de balanço e um tramo de 40 m. As duas vigas em continuação (V101 e V102 de um lado, V201 e V202 do outro) eram simplesmente apoiadas, respecti- vamente com 30 e 65 m de vão. A construção terminava com vigas (V103 e V 203) com um vão de 65 m seguido de um balanço de 20 m como as da esquerda. Resultava o comprimento total de 240 m entre as extremidades dos balanços (fig. 1). As faces de extremidade não eram fechadas, mas eram protegidas da luz excessiva por grandes lâminas em balanço, que funcionavam como "brise-soleir. p.i P.2 P.3 P.4 P.5 PLANTA P.6 V.100#V.200 - J . P.7 P.8 V.101 dV.201 P.9 P.10 V.102 e V.202 V.103 • V.203 ELEVAÇÃO I , . . ^ • r t v . J I II ! -L r £ b m 40m X i ' l 30m JLIX. JL< » 65m 65m 20 m Cargas fornecidas pelo calculista (Centradas noa tubulões) P.1 = P.6 =2.200 tf P.2 = P.7 =1.650 tf P.3 = P.8 = 1.700 tf P.4 = P.9 = 2 850 tf P.5 • P.10 • 2.500 tf Profundidade total dos tubulâes (em m) (inclusive comprimento da bate) P.1 »12.9 P.6 • 15,0 P.2 =19.2 P.7 - 1 4 . 8 P.3 = 15.8 P.8 - 1 5 . 6 P.4 = 15.6 P.9 • 16.6 P.5 =12.5 P.10 - 1 3 . 0 Direção do desdmbramento geral da estrutura
  18. 18. Os pilares do térreo, com altura de 3 m, eram livres e visíveis de qualquer ponto, pois não estavam previstas paredes de fechamento. Havia sido previsto um tubulão a ar comprimido para cada pilar pois a natureza do solo assim o justificava e que transmitia a pressão de 10 kgf/cm2 na camada de solo residual. A superestrutura foi projetada em concreto aparente, tanto na parte interna como na externa. As vigas longitudinais com 9,8 m de altura possuem 40 cm de largura em sua maior parte. No trecho em que encontra a laje do piso (1,5 m de altura) a largura se toma bem maior, para alojamento da armadura longitudinal. O projeto constava de 68 pranchas de desenho e 13 folhas manuscritas de cálculo com pouquíssimas informações. Não existia qualquer projeto ou mesmo esquema do cimbramento ou de sua remoção. O esquema do descimbramento foi fornecido posteriormente pelo projetista da estrutura mas não fazia parte do projeto inicial. Previa a retirada das escoras dos apoios para o vão. 3 O ACIDENTE Já havia sido concluído o descimbramento da estrutura, faltando apenas o das vigas finais V103 e V203. Na ocasião do final do descimbramento, em 4 de Fevereiro de 1971, uma surpresa: houve grande dificuldade na retirada das escoras centrais do cimbre pois elas se achavam subme- tidas a enormes compressões e não haviam sido previstos dispositivos para alívio de carga. A justificativa imaginada na época foi a da existência de recalques de apoio ocorridos nas fundações (que ainda estavam descarregadas!). Os cimbres foram retirados na ordem inver- sa da usual: dos apoios para o centro. Isto justificava por si só o aperto das escoras, inde- pendentemente da existência ou não de recalques (2]. O engenheiro da empresa responsável pelas fundações deu por escrito no caderno de obra a informação de que os cimbres deveriam ser retirados do centro para os apoios. Ainda que pareça incrível, esta sugestão, que não foi seguida, foi suficiente para incriminá-lo no processo. O representante da firma projetista fez uma vistoria da obra no dia 4 de fevereiro e logo depois, julgando não existirem anormalidades, mesmo na presença de fissuras nas vigas V 103 e V 203, autorizou o prosseguimento da retirada das escoras, sempre dos apoios para o vão. Pouco tempo depois ocorreu o desabamento, quando os operários ainda almoçavam sob a laje. As fissuras e as flechas não foram consideradas anormais e, mesmo sem uma análise criteriosa do comportamento da superestrutura, foi autorizado o prosseguimento da opera- ção de descimbramento. Havia sido pressuposto na idéia de todos que as fissuras eram decorrentes de recalques, não obstante tratar-se de estrutura isostática. Esses recalques, medidos e analisados, foram considerados insignificantes. Haviam alcançado o valor máxi- mo em toda a estrutura de 6 cm e na parte a ser descimbrada era apenas de 2,7 cm. Daí o desafogo após a vistoria e a tranqüilidade sobre a continuação do descimbramento (2). A estrutura já estava atingindo o estado limite último, independentemente do recalque, apenas com a atuação do peso próprio só do concreto. Mesmo assim predominou a tranqüilidade na suposição de que as fissuras observadas eram decorrentes de recalques. Os maiores recalques diferenciais na parte que ruiu. ocorreram entre os pilares P4 e P9, no vão transver- sal de 30,5 m. Esses recalques atingiram apenas 2,7 cm ou seja 1/1130 do vão. Isto foi considerado insignificante na ocasião, menos da metade do máximo observado na parte já descimbrada. Este recalque entretanto, posteriormente ao acidente, foi o fulcro para incriminação da firma responsável pelas fundações. Foi motivo suficiente para indiciamento do possível culpado pelo acidente, não obstante ter sido considerado normal no momento crucial de autorizar ou não o prosseguimento da operação de descimbramento. Naquela ocasião, o recalque nada significava. Depois do acidente, o mesmo recalque foi considerado a causa de tudo! O desabamento das vigas V103 e V203 ocorreu repentinamente, sem qualquer aviso pré- vio. Não houve tempo para a fuga e apenas os que estavam na periferia conseguiram esca- par, com muitos ferimentos. Foi uma verdadeira catástrofe ! Nunca se viu nada igual no Brasil!
  19. 19. • A VISTORIA A vistoria feita pela comissão realizou-se em 11 de Fevereiro de 1972, cerca de um ano após o acidente. A parte remanescente da estrutura havia sido toda reescorada e os escombros já estavam cortados e acumulados para sua remoção. Este trabalho havia sido iniciado imediata- mente após o desastre na tentativa de encontrar sobreviventes. Foi possível examinar na seção transversal das vigas principais, fotografia 4, a disposição da armadura reunida em feixes de 3 barras (para possibilitar maior facilidade de concretagem). Essa armadura era constituída de aço torcido de diâmetro 0 28 mm. O autor passou o Carnaval de 72 em Belo Horizonte, fazendo o mapeamento de fissuras na estrutura remanescente, já totalmente reescorada. Esse mapeamento é reproduzido nas figuras 2 e 3. V.100 V.101 V.102 i i 1—r Manchasno c^rx^eto ' - O I I Gârgula T T w P.3 P.4 / S Torre da escada T T P1 TTTTTI Torção inferior Vistas de fora P.2 Girqula^ j / K . y x x V _ Trincas da faca infnrior da viaa Girgula — -Trincas da fac« inferior da viga Mapeamento das fissuras existentes nas vigas re- manescentes V100 a V102. vistas pelo lado ex- terno. As fissuras na par- te Inferior (tracionada)sÃo muito finas, numerosas e com espaçamento peque- no e uniforme, da ore* do 20 cm (conforme i cado na figura por] nas flechas) V.200 V.201 V. 2 0 2 P.7 rs Gârgula W Ã Z ^ n P . 8 _ _ Gârgula • a P.7 ~ r v p I 7 Remendadas Vistas de dentro Gârgula ^ concre^ / f e z ? ly {{u ^ s P.9 Mapeamento das nas vigas V200 a p g visto por de atro. Constatou-se nos topos dos pilares P4-5-9-10 que apoiavam as vigas V103 e V203 que ruiram, grande concentração de barras grossas, a nosso ver, causa principal do acidente. Essas barras, como se pode ver nas fotografias 1 e 2, estão praticamente limpas, sem concreto aderente. Concreto esmigalhado, enclausurado entre as barras, ainda pode ser visto, mostrando claramente que os dois materiais não tinham condições de um trabalho conjunto, premissa fundamental para funcionamento como "concreto armado". Pela fotografia 1 pode-se adivinhar que a viga que ali se apoiava (V203) foi esmigalha- da numa região triangular sobre o apoio, e desceu quebrando as arestas do pilar. As barras de ligação simplesmente escorregaram sobre o concreto da viga e voltaram um pouco por recuperação elástica. Na fotografia 2 nota-se que apenas numa barra um torrão de concreto permaneceu aderente ao aço. Na verdade existiam 100 barras grossas dispostas em 10 camadas de 10 num quadricula- do regular. Por entre as barras deveriam passar as barras horizontais que vinham das vigas V103 e V203, que não haviam sido dobradas. Não sobrava espaço para a entrada do concre- to. Além disso, a ausência de ferros de cunhagem do bloco parcialmente carregado acarreta- va grandes trações no concreto. Essas trações eram agravadas pelo efeito térmico no vão
  20. 20. Vista cio pilar P9 e parte da estrutura remanescente. A V203 que se apoiava neste pilar teve um canto triangular do apoio esmigalhado e desceu destruin- do arestas de P9. Note-se as 100 barras de ligação sem concreto aderente. Foto 2 Vista do pilar P4 que também apoia parte da es- trutura remanescente. Somente uma das 100 bar- ras de ligação p o s s u i torrão de c o n c r e t o aderente.Entre as demais barras vê-se o concre- to esmigalhado. Vista do pilar P5 após o desabamento. Note-se a quantidade de barras da viga V103 que atraves- savam o apoio entre os ferros de ligação es- condidos no concreto que sobrou da viga. A incli- nação sofrida pelo pilar ó prova do enorme esfor- ço horizontal. 2 R 3 K 9 Vista de uma das vigas V103 ou V203 cortada para remoção dos escombros. Note-se a armadura de flexão reunida em feixes de 3 para obtenção de maior facilidade de concrotagem.
  21. 21. de 65 m. Basta pensar que o abaixamento de temperatura a partir da temperatura sob a qual se processou o endurecimento do concreto até a temperatura ambiente de uma noite fria pode atingir facilmente 20 °C. A esta variação corresponde uma deformação imposta de 0,20 mm/m que, em 65 m acarreta um deslocamento global de 13 mm. A força horizontal que corresponde a este efeito é imensa. O Prof. Jayme Ferreira da Silva Jr., professor catedrático em Belo Horizon- te fez uma estimativa do valor máximo desta força e encontrou o valor de 960 tf [1]. O autor, assumindo que sob a ação de forças tão elevadas, as fundações dos pilares extremos P5 e P10 deveriam ceder algo, determinou valores mais realistas desta força, para diversos valores do coeficiente de deformação horizontal do solo. Chegou a valores da ordem da terça parte, mesmo assim muito elevados. Com a fissuração do concreto essa força ficaria reduzida ainda mais. O remanescente desta força ainda seria suficiente para "rasgar" o concreto da região de apoio das vigas. Esse concreto ao arrastar a viga sobre o apoio produziu nos ferros de ligação com o pilar o efeito de corte puro. Pela quantidade, as 100 barras seriam suficientes para resistir a este esforço e isto foi o mal! Se as barras tivessem cisalhado antes do concreto romper, haveria apenas um deslocamento da viga sobre o apoio. Entretanto as 100 barras nem chegaram a ser solicitadas por corte: a ruína ocorreu antes no concreto cheio de falhas de adensamento! Estranhamente, no vão de 65 m que não ruiu, talvez pela enorme quantidade de fissuras finas, não houve esse tipo de ruína. Se não tivesse sido colocada nenhuma barra de ligação entre super e meso estrutura, como se costuma fazer nas pontes, com previsão de apenas um aparelho de apoio de elastômero cintado, provavelmente nada teria acontecido na ocasião do descimbramento. Poderia entretan- to acontecer mais tarde, com a estrutura em serviço, como se verá mais adiante. Os pilares P5 e P10 sofreram com o acidente grandes deslocamentos. Isto pode ser visto na fotografia 3 onde se vê o P10 deslocado para o lado de P9. Pode-se portanto imaginar o valor descomunal da força horizontal aplicada pela viga ao pilar, no tramo de 65 m, capaz de provocar a rotação do pilar em relação à fundação. Deve ter havido uma separação entre o bloco de fundação e a cabeça do pilar pois, segundo os cálculos apresentados, só foram consideradas nas fundações solicitações verticais axiais. 5 ANALISE DO PROJETO A verificação do projeto revelou um defeito da maior importância nas vigas principais, consi- derado causa principal do desabamento: tensões excessivas em serviço no concreto na região dos apoios em P4-5. Não existia nem concreto nem armadura adequada para absorver essas tensões. O exame do projeto mostrou uma série muito grande de falhas de detalhamento e de disposi- ções construtivas que não contribuíram de maneira significativa para provocar a ruína. Por isso deixam de ser aqui mencionadas.Não se pode entretanto deixar de mencionar que a armadura de flexão efetivamente colocada era o dobro da exigida pelo cálculo. Isto ocorreu porque a empresa construtora tendo solicitado a mudança da armadura de aço CA-25, como havia sido inicialmente projetada a estrutura, para aço CA-50, assim o fez sem que a projetista tivesse modificado as quantidades. O exame do estado de fissuração das vigas principais remanescentes, apenas sob a ação do peso próprio só do concreto, evidencia a falta de armadura transversal adequada para as ten- sões principais de tração. As fissuras que aparecem próximas aos pilares indicam pela sua abertura, sua disposição e sua orientação, a aproximação de um estado de ruptura por cisalhamento. Lembra-se que as fissuras por cisalhamento nunca se abrem muito antes da ruptura. O que sobreviveu já estava bastante próximo do estado limite último, com carregamento inferior ao da carga permanente total. As vigas V100 e V200 apresentam um estado de fissuração em correspondência aos pilares P1 e P6 que deve ter sido idêntico ao que teria existido nas vigas que ruiram V103 e V203 junto aos pilares P9 e P10. Teria sido fácil constatar isto antes da retirada final do cimbramento. Explica-se que o desabamento não tenha iniciado pelas vigas V100 e V200 porque o vão é menor (40 contra 65) para o mesmo balanço, e porque o travamento proporcionado pela laje da sobreloja atingiu o vão todo de 40 m.
  22. 22. Não existindo indicações nas folhas de cálculo do projeto apresentado, o autor calculou as flechas no Estádio I com módulo de elasticidade do concreto de 275 tf/cm2 , das vigas com vão de 65 m. Os resultados foram comparados com os valores medidos na véspera do acidente. Os valores calculados foram de 71 mm para as vigas sem balanços (V 102 e V202) e 68 mm para as vigas com balanços (V103 e V203). Os valores medidos foram muito maiores, indicando a influência importante da fissuração existente: respectivamente 140, 85, 125 e 116mm. Na viga V202, cuja flecha medida foi apenas 85 mm, foi feita depois do acidente uma nova medida de flecha em 6/2/71 e o resultado foi de 125 mm. A flecha aumentou nessa viga de 85 para 125, cerca de 50% em apenas 3 dias. Isto mostra a aproximação do estado limite último nessa viga, que foi logo reescorada. A análise das fundações feita pelo Prof. Milton Vargas, subscrita pela comissão, concluiu que o recalque diferencial máximo de 2,7 cm entre P4 e P9, valendo 1/1130 do vão de 30,5 m não constituiu causa suficiente para o desabamento. Assim também o recalque diferencial máximo de 6 cm em toda a estrutura corresponde a 1/500 do vão de 30,5m e também não é causa para justificar um desabamento, que de fato não ocorreu (entre P2 e P3). Somente na hipótese de ruptura do solo de fundação dos pilares P5 ou P10 é que as fundações poderiam ser responsabilizadas pelo desabamento. O exame minucioso do terreno em volta de P5 ou P10 não revelou o menor sina] de ruptura, quer por afundamento, quer por deslocamento lateraJ dos tubulões. A conclusão final é que as fundações não foram, definitivamente, responsáveis pelo acidente. [ T I LIÇÕES PARA OS JOVENS ENGENHEIROS Devemos sempre tirar algum proveito da análise dos desastres pois o progresso resulta muito mais dos erros do que dos acertos. O caso da Gameleira nos traz uma série enorme de ensinamentos que procuramos enumerar: • A concepção da estrutura é fundamental no projeto. • É preferível deixar a estrutura solta sobre os apoios e mais livre para movimentação do que ligá-la fortemente, restringindo dilatações. • O detalhamento das armaduras é tão importante, ou até mesmo mais importante do que seu dimensionamento. É preferível alguma escassôs de armadura, porém dando condições ao cons- trutor de uma execução perfeita. • O descimbramento (assim como o processo construtivo) devem ser pensados com muito cuidado na fase de projeto. Os desenhos devem conter instruções indispensáveis para o cons- trutor. Nunca retirar as escoras dos apoios para o vão. A estrutura deve se deformar aos poucos ao ser descimbrada. Devem ser previstos dispositivos para abaixamento gradual das escoras. • Não se deve deixar nada no projeto para ser resolvido no canteiro. • O travamento lateral de uma estrutura também faz parte do projeto. • Não adianta nada colocar ferro em excesso nos pontos de maiores solicitações e esquecer as ancoragens, os alojamentos, as interferências. • Flechas excessivas, incluindo as de longo prazo, podem invalidar uma estrutura pela concen- tração de tensões nos apoios. • O efeito térmico é o causador dos maiores defeitos visíveis e de deterioração da estrutura. Cálculos grosseiros e aproximados são sempre úteis para uma avaliação prévia. • As normas devem ser usadas como orientação e fornecimento de limitações para quem nâo tem experiência suficiente para julgamento próprio. • Em qualquer construção, mesmo com subdivisão de tarefas, deve sempre existir um respon- sável pelo conjunto de todos os serviços. • Fissuras de cisalhamento nunca abrem excessivamente como as de flexão e podem levar uma estrutura ao Estado limite último sem aviso prévio. • Vigas simplesmente apoiadas não sen/em para travament) estrutural. • Nem sempre a resistência do concreto, corretamente especificada, é suficiente como parâmetro de construção. Pode ser feito urr concreto de boa resistência que apresente deformação exces- siva ou que não tenha durabilidade . O módulo de elasticidade não aumenta quase nada nos 5 primeiros dias. ainda que haja resistência.
  23. 23. • Nunca confiar cegamente nos resultados do computador. Se os dados de entrada foram errados (unidades, avaliações, omissões de carregamentos...) os de saída são falsos. Cálculos muito minuciosos podem confundir mais do que ajudar. Tudo deve ser feito na medida do neces- sário. O supérfluo é nocivo. BIBLIOGRAFIA [1] SILVA JR.. Jayme Ferreira da (Março 1971), O Acidento com o Pavilhão de Exposições da Cameleira em Belo Horizonte. Belo Horizonte. (2) Jornal "Engenharia e Arquitetura". Ano III N* 35.1972: Os Problemas Técnicos da Cameleira (Transcrição completa do laudo do Instituto de Engenharia de São Paulo).
  24. 24. TRINCAS EM ALVENARIA DE PRÉDIO RESIDENCIAL ALBINOJOAQUIMPIMENTADACUNHA MSc, Eng* Civil, Ptofe**ot Aimtente da Faculdade de F.ngenhana da Univriiidadc do Fitado do Rio dr Janeiro 1 INTRODUÇÃO O prédio, localizado no bairro de Vila Isabel - Rio de Janeiro, é constituído de dois pavimentos de garagem, um pavimento de uso comum e 10 pavimentos-tipo projetados em lâmina no centro do terreno. Estava em fase de acabamento quando apresentou trincas inclinadas nas paredes de alve- naria que separavam a sala do quarto, cujas aberturas evoluíram com o tempo, chegando a atingir cerca de 6 mm (fotos 1 e 2). Dentre os seis apartamentos existentes em cada pavimento, as trincas observadas surgiram nos quatro apartamentos que se situavam nas extremidades do prédio. Estas trincas apresentaram maiores aberturas nas paredes do 1® pavimento-tipo, diminuindo de intensidade à medida que se subia para os andares mais elevados. No 4° pavimento-tipo, praticamente já não eram observadas. Trincasnaalvenariadasala•apto 103 | 2 J PROVÁVEIS CAUSAS DAS TRINCAS OBSERVADAS Vistoriada a obra, verificados o projeto estrutural e os valores da resistência a compressão do concreto obtidos nos corpos de prova rompidos durante a execução da estrutura, constatou-se que alguns fatores teriam contribuído para o aparecimento e evolução das trincas observadas nas paredes, os quais são relatados em seguida. Os quatro apartamentos do pavimento-tipo onde as trincas foram observadas são idênticos, face à dupla simetria do prédio, simetria esta que foi acompanhada pelo projeto de estrutura. No projeto estrutural foram previstas, dentre outras, quatro lajes nervuradas armadas nas duas direções com 16 cm de espessura total - sendo os vazios entre nervuras preenchidos com tijolos
  25. 25. deitados de 10x20x20 cm (ver detalhe do desenho de fôrmas na figura 1). Possuíam estas lajes dimensões em planta de 7,29 m x 8,675 m (vãos livres), com uma área portanto de 63,24 m2 cada (Laje L7 - figura 2). Embora estes vãos não sejam surpreendentes por sua grandeza, cada uma destas lajes suportava todas as cargas de um apartamento de sala, dois quartos e demais dependências, com suas respectivas paredes de alvenaria que dividem os vários cômodos (figu- ra 3), estando assim sujeita a carregamento de grande intensidade. A maior flecha observada nestas lajes foi de 4,5 cm, sendo constatadas flechas de menor intensidade nas demais. Detalhada laje nervurada Mesa de compressão Lajota (20 x 20) Nervura (25x70) P12 (25x70) 5 12 20 P14 (20x100) TI 42 S 10 Fôrmas-la|e L7 V4b O ! • • • ( ) • • • • • ( ! • • • • • [ 867* V8 2 V8b 515 P15 (20x100) 285 50 P16 (25x100) Dois bordos destas lajes eram de extremidade (apoios simples) e nos outros dois havia lajes contíguas (apoios engastados). O desenho de armação (figura 4) destas lajes previa armadura negativa de barras de diâmetro 10 mm espaçadas a cada 10 cm ao longo do bordo engastado mais solicitado, que é realmente a quantidade necessária pelo cálculo supondo-se a laje com 16 cm de concreto (laje maciça). No entanto, a planta de fôrmas não previa, como deveria, uma faixa maciça de laje junto aos apoios [1] considerados engastados (figura 2) e, por falta deste detalhe, durante a execução da estrutura os tijolos foram colocados em toda a área de laje, inclusive nas regiões de momentos fletores negativos (foto 3). Neste caso, embora a armadura negativa estivesse em quantidade suficiente, faltava concre- to nas fibras inferiores (comprimidas), onde havia nervuras e tijolos comuns, diminuindo assim a capacidade resistente da laje. Este fato, com certeza, contribuiu para o aumento das flechas
  26. 26. Área de serviço Cozinha 3 Q. empregada Banh1 1 Banh* w "b Hall Living / Jantar Quarto Quarto Arquitetura • aptos 103 a 903 ? I • § . 0 1 v X < O s o> z £ LU 2 6 s {O -flr Q cg a> N1 - 24x2 0 5/16-905 c.NERV. co. co I 5, -Q- N 1 6 - 7 1 0 T J co S i 5/1 J - 275 c.10 Armação-LaiêL7 nestas lajes e as conseqüentes trincas nas paredes. Poderia inclusive, quando do carregamento definitivo do prédio ao final da construção, conduzir a acidente mais grave, pois, de acordo com a verificação estrutural efetivada, a seção de engaste encontrava-se superarmada, passível de
  27. 27. ocasionar a ruptura brusca da seção, sem aviso. Caso o engenheiro responsável pela execução tivesse uma maior noção de comportamento estrutural, poderia ter detectado o problema (falta da faixa maciça de laje junto aos engastes) e alertado a tempo, o que não ocorreu neste caso. Associado a isto, as paredes divisórias entre as salas e os quartos, nestes apartamentos, encontravam-se numa situação desfavorável, o que possivelmente também contribuiu para o aparecimento de grandes trincas inclinadas. Estas paredes, com extensão total de cerca de 2 m. tinham em uma das suas extremidades um pilar (pilar P15, figura 2), ponto indeslocável verticalmente. Estando a outra extremidade praticamente no centro da laje, onde são máxi- mas as flechas, tais deflexões foram excessivas para a rigidez da parede, provocando o aparecimento das trincas já anteriormente descritas. Este deve ser o motivo para as trincas observadas nas alvenarias de alguns apartamentos do 19 pavimento-tipo, onde as flechas observadas nas respectivas lajes, da ordem de 1.5 cm, estavam dentro dos limites máximos preconizados pela Norma Brasileira NBR-6118 [2]. O fato descrito no parágrafo anterior, em que são observadas trincas indesejáveis nas paredes, embora com valores de flechas nas lajes que as apóiam atendendo os limites da Norma, não são raros, como seria de se supor, ocorrendo com alguma freqüência nas edificações em geral, e especialmente naquelas cujo esquema estrutural escolhido ó o de lajes cogumelo. Isto tem chamado a atenção de alguns engenheiros da área de estruturas, os quais têm procurado alertar para a necessidade da Norma Brasileira prever limites de flechas e deflexões mais rígidos quando do projeto de lajes suportando diretamente paredes de alvenaria [3]. Quanto à maior magnitude das trincas observadas nas paredes do 1° pavimento-tipo, a expli- cação encontrada seria por conta do pavimento imediatamente abaixo (pavimento de uso co- mum) ser desprovido de paredes sob as lajes críticas (ver foto 3), o que ocasionou flechas maiores nestas lajes e, conseqüentemente, maior abertura nas trincas. Já nos pavimentos supe- riores. a presença de paredes de alvenaria sob as lajes contribuiu para uma progressiva diminui- ção das flechas nestas lajes e, conseqüentemente, nas trincas das paredes. Na figura 4 pode-se ainda detectar um outro erro de detalhamento. Trata-se da armadura de canto (no lado inferior esquerdo da figura), cuja direção é acertada para a armadura positiva, porém foi desenhada com convenção de armadura negativa. Na vistoria da obra, constatou-se que esta armadura não estava no fundo das nervuras (caso estivesse, parte das barras estaria sem concreto de envolvimento, sob os tijolos). Possivelmente foi colocada na mesa - na face superior ou inferior - e. neste caso. esta armadura não estava colaborando na resistência da laje. Sendo a laje nervurada. seria recomendável que se utilizasse no cálculo dos esforços tabela que não computasse os momentos torçores, o que conduziria a momentos fletores de maior magnitude. Assim procedendo, a armadura de canto tomar-se-ia desnecessária. Foto 3 Vista inferior da laje L7 do piso do 1® pavimento-tipo • SOLUÇÕES PROPOSTAS Tendo em vista o problema de estabilidade existente nas regiões de momento fletor negativo das lajes, comprometendo a segurança da estrutura, foi recomendado à empresa contratante do laudo técnico [4j a elaboração de projeto de reforço da estrutura.
  28. 28. BIBLIOGRAFIA 1. Souza VCM, Cunha AJP (1994), Lajes de Concreto Armado e Protondido, EDUFF, Niterói,BR. 2. Associaçõo Brasileira de Normas Técnicas (1978), Projeto e Execução de Obras do Concreto Armado - NBR 6118/88, ABNT, Rio do Janeiro, Brasil. 3. Cunha AJP. Souza VCM (1990), Esbeltez e Flechas em Lajes de Concreto Armado. II Simpósio EPUSP sobro Estruturas de Concreto, Sào Paulo. Anais • Vol. 2, 475-497. 4. Queiróz Cunha Engenharia Ltda. (30/04/90), Análise Estrutural de Edifício Residencial. Rio de Janeiro, BR, 15 pág.
  29. 29. 4 INSTABILIDADE DE PILARES EM UM GALPÃO COMERCIAL EM DUQUE DE CAXIAS - RJ VICENTE CUSTÓDIO MOREIRA DE SOUZA PhD, MSc, Eng® Civil, Prof. Titular do Curso dc Mestrado cm Engenharia Civil da Universidade Federal Fluminense 1 INTRODUÇÃO O acidente em questão ocorreu em junho de 1988, tendo sido constatado quando da tentativa de colocação de uma cobertura tipo roll-on em um galpão comercial em construção na Rodovia Washington Luiz, em Duque de Caxias, RJ. A edificação em si ó dividida em 3 partes, sendo que as partes 2 e 3 tôm 2 pavimentos, e a parte 1 tem apenas o pavimento térreo, com pé-direito duplo de 6m e cobertura tipo roll-on. Aqui trataremos apenas do problema ocorrido com a parte 1 do edifício, já que o mesmo problema não ocorreu com as partes 2 e 3, por estarem os pilares contraventados por vigas e lajes. • DESCRIÇÃO DA ESTRUTURA O esquema geral da estrutura, em corte e em planta, da parte 1 da edificação, está mostrado nas figuras 1 e 2, respectivamente. Entre as vigas ao nível do aterro e a viga a 3,0m de altura, e entre esta e a viga de 6,0m de altura, foi colocada alvenaria de meia vez (tijolo em pé). Esquema da estrutura (corte) DESCRIÇÃO DO PROBLEMA Como já foi dito na introdução, o problema com a estrutura só foi notado quando da colocação da cobertura do galpão. O que ocorreu foi que os pilares P2 a P4 e P27 a P29 sofreram uma rotação, e assim as distâncias entre cada par de pilares (P1-P26; P2-P27; P3-P28; P4-P29; P5A-P30A) não eram constantes, já que entre os pilares P1 e P26 e P5A e P30A havia vigas de amarração, e o mesmo não ocorria entre os outros pares de pilares. Por causa disto, não foi possível a colocação da cobertura. Os deslocamentos sofridos pelos pilares são os mostrados no quadro 1. Neste quadro, deve- se observar que: • como a medida foi tomada com o auxílio de um fio de prumo, considerou-se como referência o topo da viga superior; • as medidas foram arredondadas para o cm mais próximo.
  30. 30. Esquema da estru- tura(planta) Quadro 1 Deslocamento dos pilares (em cm) l 4 | A N Á L I S E D A E S T R U T U R A O projeto estrutural original foi verificado, chegando-se às seguintes conclusões: • a armadura dos pilares, seguindo-se os preceitos da NBR 6118/82(1], era insuficiente; • no desenho "Locação e Cargas nos Pilares" não foram especificados os valores dos momen- tos fletores, mas apenas os dos esforços normais. Por causa disto, a empresa responsável pelo estaqueamento utilizou apenas uma estaca tipo Franki sob cada pilar. Em virtude disto, houve uma rotação do bloco de coroamento das estacas, e, conseqüentemente, dos pilares; • em decorrência da rotação dos conjuntos pilar-estaca, a tendência era que o deslocamento continuasse progredindo, o que, em alguma época, poderia levar os pilares à ruptura. Além disto, para o tipo de cobertura que foi utilizado, era absolutamente necessário que não só as distâncias entre os pares de pilares fosse constante, mas também que a distância entre as vigas superiores não sofresse qualquer variação. PILARVPosição de medida Viga superior Viga intermediária Viga inferior P1 0,0 0,0 0,0 P2 0,0 3,0 6,0 P3 0,0 3,0 8,5 P4 0,0 2,0 6,0 P5A 0,0 0,0 0,0 P26 0,0 0,0 0,0 P27 0,0 4,0 6,0 P28 0,0 5,0 8,0 P29 0,0 2,0 5,0 P30A 0,0 0,0 0,0
  31. 31. Tendo em vista o acima exposto, foram feitas uma série de recomendações e um projeto de reforço de forma a eliminar o problema ocorrido, garantindo a segurança da estrutura e possibi- litando a colocação da cobertura do galpão. Estas recomendações podem ser resumidas da seguinte forma: • como os pilares estavam com armaduras insuficientes, optou-se por reduzir os seus carrega- mentos, aí compreendidos a força normal e o momento fletor. Para isto, recomendou-se a utili- zação de tijolos de concreto celular, de peso específico sensivelmente inferior ao dos tijolos cerâmicos; • para corrigir os deslocamentos dos pilares, e impedir a tendência de giro dos mesmos, foram feitas as seguintes recomendações: (a) reposicionar os topos dos pilares, ou seja, colocar os pilares na vertical; (b) executar um projeto de reforço que consistia na utilização de blocos de concreto ciclópico, de dimensões 1,2m x 1,2m x 0,9m, afastados dos pilares (para fora da edificação) de 2,5m, eixo a eixo, e a eles ligados por vigas de equilíbrio, por forma a gerar um momento fletor igual e em sentido contrário ao que atuava nos pilares. Este trabalho mostrou um erro que ocorre com bastante freqüência em projetos estruturais, que é a especificação incompleta de dados nos desenhos de execução. No caso, foram omiti- dos os valores dos momentos fletores no mapa de cargas dos pilares, o que fez com que o projeto de estaqueamento não fosse apropriado às solicitações nas estacas (não cabe aqui qualquer culpa ao projetista do estaqueamento, já que o único elemento que lhe foi fornecido para o projeto foi o desenho de "Locação e Cargas nos Pilares"). Este fato, além de ter ocasio- nado um sensível atraso no cronograma da obra, ocasionou custos adicionais em virtude do custo do reforço em si e da diferença de preço entre o tijolo de concreto celular e o cerâmico. BIBLIOGRAFIA 1. Associação Brasileira de Normas Técnicas (1982), Projeto e Execução de Obras de Concreto Armado. NBR 6118/ 82. Rio de Janeiro. Br. 2. Proconsuite Construções e Incorporações Ltda. (1988). Relatório Técnico nB 110/88, Rio de Janeiro. 3 pág.
  32. 32. FUNDAÇÕES
  33. 33. RECALQUES PROVOCADOS POR CRAVAÇÃO DE ESTACAS SELMO ASTRACHAN Eng® Chefe da Comissio de Vistorias da Secretaria Municipal de Urbanismo do Rio de Janeiro no perfodo de 1989 a 1994. Diretor Técnico do Instituto Estadual de Engenharia e Arquitetura da Secretaria de Obras e Serviços Públicos do Estado do Rio de Janeiro. ENIO IVAN BOCK. Uma tarefa importante que se apresenta nos dias de hoje para os engenheiros diz respeito aos cuidados necessários nas etapas iniciais de uma obra. Este posicionamento torna-se mais relevante em construções realizadas nos grandes centros urbanos, com alta densidade populacional e predial. Os danos causados às edificações circunvizinhas, por obras em fase de execução das fundações, exibem um número expressivo de ocorrências que deve estimular os engenheiros ao estudo acurado das condições do solo bem como das rotinas e procedimentos devidos naquela etapa da construção. Este é o escopo do presente trabalho, além obviamente, do tratamento específico relaciona- do à Geotecnia. Seus autores participaram na formulação dos estudos e na coordenação dos serviços de recuperação das fundações de um prédio abalado por acidente geotécnico, confor- me o relato que se segue. Há alguns anos, na qualidade de responsáveis por setor da Administração Municipal da cida- de do Rio de Janeiro, atuante na área de segurança predial, tivemos a incumbência de avaliar, periciar e coordenar as ações de recuperação de um edifício que apresentava um desaprumo, segundo as primeiras informações que nos chegavam. O prédio em questão é constituído por 24 apartamentos distribuídos em 12 pavimentos e projetado em terreno de 7m de frente por 27m de profundidade. No primeiro momento, nossa ação foi direcionada para a obtenção de parâmetros indicativos da extensão física do acidente, isto é, sua localização, extensão, valores do afastamento em relação ao prédio vizinho e outros indícios que permitissem um diagnóstico rápido, com a fina- lidade de apontar o melhor caminho a seguir. Esta abordagem era essencial face à necessidade de se decidir pela desocupação, ou não, do imóvel. A desocupação acabou se concretizando, em vista dos resultados das avaliações preliminares. O exame da superestrutura ao longo de seus 40m de altura, bem como a vistoria de duas sapatas (tipo de fundação adotado na construção do prédio) situadas na região presumivelmente mais afetada e implantadas a 2,5m do meio-fio, não indicaram nenhuma anomalia em sua integridade. Neste ponto da apresentação, cabe observar que a escolha pela interdição do prédio foi ditada principalmente pela natureza das evidências, que indicava a existência de recalques cuja grandeza se afigurava importante e cujos aspectos citamos a seguir: • Inclinação progressiva da edificação, atingindo, nos dois primeiros dias, 5 cm de afastamento no seu topo, em relação ao prédio vizinho; • Processo de fissuração no nível do pavimento de acesso, de paredes de alvenaria e da cisterna. Paralelamente a esse estágio de observações e providências preliminares, o então Secretá- rio de Obras e Serviços Públicos do Município do Rio de Janeiro, eng° Luiz Paulo Corrêa da Rocha, já integrado na busca das causas e soluções para a questão, determinava a contratação de empresa de engenharia com pública e notória especialização em assuntos geotécnicos, com a finalidade de: • Implantar controle de recalques através de leitura ótica de pinos fixados aos pilares; • Análise dos pontos críticos e apresentação de projeto com as soluções recomendadas; • Execução das obras de estabilização. Eng" da Secretaria Municipal de Urbanismo do Rio de Janeiro Diretor da BASECONSULT Engenharia Lida. 1 INTRODUÇÃO
  34. 34. Fig. 1 Planta ©squemátlca da situação do prédio Para melhor compreensão das condições locais, apresentamos na figura 1 uma planta esquemática de situação dos terrenos em pauta, bem como a distribuição dos pilares do prédio afetado, situados na divisa entre os lotes. 3[CAUSAS Os autores, nesse momento, se debruçavam sobre os motivos que teriam ocasionado o acidente. No lote contíguo à divisa direita do terreno, iniciava-se a construção de um edifício com 13 pavimentos e mais um subsolo. Precedendo à execução das fundações, projetadas em blocos sobre estacas metálicas, num total de 62 unidades - perfis duplos TR57, TR50, TR45 e TR37 -, foram realizados serviços de remoção dos baldrames de prédio anterior- mente demolido; para tal fim escavou-se toda a área do terreno até uma profundidade próxi- ma do nível das sapatas do prédio vizinho, objeto deste trabalho. No desmonte das funda- ções utilizou-se a técnica de lançamento por gravidade, com o emprego de pás carregadeiras, dos blocos já desmontados contra as bases, a fim de fragmentá-las, provocando desta forma vibrações no solo subjacente.
  35. 35. Com a finalidade de proteger as fundações vizinhas durante a construção do subsolo, a empresa responsável por sua execução projetou uma parede de estacas justapostas em concreto armado ao longo do perímetro do terreno. No entanto, até o momento do acidente somente as estacas das divisas direita e fundo haviam sido executadas; a cravação junto ao trecho limítrofe ao prédio abalado ainda não havia sido efetuada. Penetração (golpes/30cm) Gráfico de cravação das estacas Areia fina e média. sLtosa cor cinza ciara, medianamente compacta a compacta Areia fina e média, «iltosa. com veio* de argila, siltota. cor cinza, fofa Argila alltoaa, orgânica, cor cinza escura, muito mola Areia fina e média, argilosa, cor dnza. compacta Areia fina • média. argiJoaa. cor dnza dara. compacta e medianamente compacta Areia fina. argiloea. cor dnza. compacta Argila ailtoea, cor cinza, dura Areia fina e média, aittota cor cinza dara. medianamente compacta Areia fina, média e grosta, elltota, com pedregulho», cor dnza dara, compacta e multo compacta Impenetrável N° de golpes/50cm Perfil geotócnlco SP-3 e gráfico de cravaçáo das estacas Aterro de ailte
  36. 36. [ 41 NATUREZA DO SUBSOLO O relatório das sondagens para o prédio em construção, num total de 3 furos, neste trabalho representado pelo perfil geotécnico SP-3, situado a 1,0m da divisa com o imóvel acidentado (ver figura 2), indica um subsolo constituído por camadas sedimentares predomi- nantemente arenosas. A partir do nível de assentamento das sapatas do prédio existem camadas de areia fina e média, sendo as mais superficiais argilosas e pouco argilosas ou siltosas, com pequena espessura. A 20m de profundidade verifica-se a existência de cama- da de argila siltosa. A compacidade das camadas arenosas é muito variável ao longo do perfil do subsolo. As camadas subjacentes às fundações apresentam-se pouco a medianamente compactas, seguindo-se camada fofa com cerca de 7m de espessura. As camadas mais profundas apresentam-se pouco compactas a compactas e a camada de argila tem consistência média a rija. Esta sondagem é também representativa do subsolo sobre o qual encontra-se o prédio acidentado. COMENTÁRIOS Durante a cravação das estacas, a travessia das primeiras camadas de areia do terreno provocou a compactação das mesmas no entorno das estacas devido ao efeito das vibra- ções provenientes dos golpes do martelo. O atrito maior resultante deste fato exigia cada vez mais energia para a sua penetração, à medida que a estaca alcançava maior profundi- dade. Observando os gráficos da figura 2, verificamos que entre 10m e 13m de profundida- de, apesar de atravessar uma camada de areia fofa, com SPT entre 2 e 4 golpes, a cravação exigia, por cada 50cm de penetração, um esforço crescente. No trecho final, até a obtenção da "nega", a energia é elevada. A reação encontrada pela ponta das estacas nesta ocasião favoreceu a formação de vibrações que afetaram as camadas de suporte das sapa- tas do prédio acidentado. 6 CONCLUSOES Considerando-se que cerca de 20 estacas já haviam sido cravadas, na metade corres- pondente aos fundos do lote e que os mais acentuados recalques do prédio ocorreram na vizinhança desta região; considerando-se a inexistência da cortina de proteção.que ainda não havia sido executada na sua divisa; considerando-se o processo de remoção das funda- ções remanescentes da construção anteriormente demolida, os autores concluíram que os efeitos das vibrações provocadas, adensaram as camadas arenosas existentes no subsolo, que constituíam o suporte das fundações do prédio abalado, levando-o a inclinar-se em direção ao terreno em obras. A engenharia brasileira apresenta vários casos de prédios que sofreram problemas pro- vocados pela cravação de estacas metálicas de pequena seção. CONSIDERAÇÕES FINAIS Cabe ainda tecer pequenas considerações sobre a recuperação da capacidade portante das fundações. Como referido anteriormente, foram fixados pinos para controle de recalque em todos os pilares do prédio afetado e a leitura de seus deslocamentos verticais acompanhados com uma freqüência de duas vezes ao dia; a referência de nível foi realizada através de "Bench Mark" localizado próximo ao prédio.A evolução dos recalques dos pilares mais afetados está registrada no gráfico da figura 3.
  37. 37. O reforço das fundações foi projetado e executado por meio de micro-estacas escavadas com perfuratriz e injetadas com calda de cimento. As perfurações atravessaram primeiramente as sapatas, seguindo-se o solo até a profundidade de 27m. A seqüência das operações seguiu um rígido processo executivo e de controle, envolvendo avançada tecnologia, com um acompanhamento qualitativo em cada uma de suas fases. BIBLIOGRAFIA 1 - Tschebotarioff. G.P. - Fundações. Estruturas o Arrimo e Obras de Terra - Ed. Mc Graw-Hill do Brasil, ano 1978 ; Cap. 15 - Efeito das Vibraçôos. pg. 463; Efeitos das Cravaçòes de Estacas (perfis metálicos) nas Estruturas Adjacentes, pg. 487-490. 2 - Nápoles Neto. A.D.F. • Vibrações e Trepidações dos Solos- Revista Politécnica. SP. n° 145 e Publicações Tócnicas-Estacas Franki Ltda. ano 1944. 3 - Richart. F.E., Jr.. Hall. J.R.. Jr.. e Woods. R.O. - Vibrations of Soils and Foundations - Ed. Prentice-Hall. N.J.. ano 1970, pg 136-137. 4 - Teng. W.C. • Foundation Design • Ed. Prentice-Hall. N.J.. ano 1962 • Eflect of Pile Driving. pg. 252. 5 - Barkan, D. D. - Dynamics of Basos and Foundations - Mc Graw-Hill Book Co.. New York. ano 1962. 6 - Luiz Paulo Corrêa da Rocha, SelmoAstrachan, Enio Ivan Bock • Laudo de Vistoria n° 169/90 - Prefeitura da Cidade do Rio de Janeiro (1990) -18 páginas e Anexos. 7 • Luciano Jaques de Moraes Júnior. César Augusto N. França Santos - Laudo Pericial, 8» Vara Cível - 27 páginas e Anexos.
  38. 38. RECALQUES DIFERENCIAIS EM PRÉDIO DEVIDOS A ESTACAS MAL EXECUTADAS IRANI ROSSINI DE SOUZA MSc, Eng° Civil 1 INTRODUÇÃO O acidente aqui apresentado serve para demonstrar como uma fundação mal executada pode comprometer uma estrutura e causar prejuízos que poderiam ser evitados através da análise criteriosa dos perfis de sondagem do terreno e procedimentos sistemáticos de acompanhamento da construção. Trata-se de um prédio residencial de 4 pavimentos, em estrutura de concreto armado conven- cional laje-viga-pilar, cobrindo uma área em planta de forma retangular de 15m por 37m, situado na Ilha do Governador na cidade do Rio de Janeiro. O terreno natural encontrava-se situado ao pé de um morro, com uma inclinação descendente em direção a uma rua no seu lado oposto. As fundações dos pilares foram projetadas em estacas para transmitir as cargas a uma camada de argila siltosa com índice de penetração registrado nas sondagens de cerca de 12 golpes. 2 PERFIL GEOTECNICO DO TERRENO De acordo com as sondagens, o perfil geotécnico do terreno no sentido da sua maior dimen- são apresentava-se conforme a figura a seguir. P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 F r n t e P16 P10 P17 P12 P13 P14 P15 P21 P9 P25 P18 P22 P19 P20 P21 P 2 6 P27 P28 P29 P30 P31 P32 P33 P34 P11 P23 P35 37m Planta áo;nível das cintas do fundação Perfil esquemátlco do solo de fundaçõo Argila arenosa Argila / / / / / / / / liltota / / / / / Nm«d=8/30 cm
  39. 39. Observa-se o mergulho em direção à parte frontal da obra das camadas de argila siltosa com índices de penetração de 8 a 15 golpes, onde deveria parar a cravação das estacas. 3J DESCRIÇÃO DO ACIDENTE A obra encontrava-se com a estrutura totalmente executada, com as paredes em alvenaria de tijolos em execução já no terceiro pavimento, quando ocorreram os primeiros sinais de fissuras nas cintas do pavimento térreo, na parte frontal do prédio do lado da rua. As observações efetuadas em três dias denotaram uma progressão da abertura destas fissuras, indicando um recalque diferencial acentuado na parte frontal do prédio. A obra foi imediatamente interrompida para evitar-se o acréscimo de carga das paredes por construir, e foram instalados pinos para o con- trole de recalque da estrutura. Analisando-se os perfis de sondagens e os boletins de cravação das estacas pré-moldadas de concreto, observou-se que todas tinham sido cravadas com comprimento de 6m. Este era o padrão de fabricação dos módulos das estacas, fornecidas pela firma contratada para a crava- ção. Observa-se que estes módulos foram suficientes para as fundações de todos os pilares, exceto os da parte frontal que necessitavam uma emenda para cravação de um comprimento maior do que 6m. Dessa maneira, as estacas dos pilares da parte frontal do prédio não atingiram camada de solo com capacidade de absorver deformações compatíveis com as cargas que estavam transmitindo ao solo de fundação. Por isso os recalques acentuados nesta região da estrutura. Foram projetados reforços de fundações para os pilares frontais por meio de estacas tipo presso-ancoragem, que após execução fizeram cessar os recalques estabilizando totalmente a estrutura. A utilização deste tipo de estaca, executada com equipamento rotativo, mostrou-se a solução mais conveniente, principalmente pela pouca altura disponível para a utilização de um bate-estaca. Além disso, evita-se o efeito danoso de vibrações na estrutura existente, decorren- te da cravação por bate-estaca. 4 CONCLUSOES O acidente aqui descrito mostrou que a empresa contratada para execução das estacas não utilizou critérios técnicos corretos na cravação das estacas. Ao evitar a emenda dos módulos pré-fabricados na parte frontal do prédio, deixou as estacas com comprimento insuficiente para ultrapassar as camadas sem resistência para absorver as cargas. Apoiadas na camada de índice de penetração Nmed = 5 golpes, estas estacas sofreram recalques acentuados, diferentemente das estacas da parte central e dos fundos, cujo compri- mento de 6m permitiu que alcançassem camadas mais resistentes. Trata-se de um erro de execução cometido pela firma executora das fundações, que, ao não fazer a emenda das esta- cas da parte frontal da edificação, deixou-as com comprimento insuficiente para transmitir com segurança as cargas dos pilares ao solo da fundação.
  40. 40. DOIS PROBLEMAS RELACIONADOS A CRAVAÇÃO DE ESTACAS CARLOS HENRIQUE HOLCK Dr.-Ing. M.Sc.. Eng. Civil. Prof. Adorno da Escola de Engenharia da UFRJ (Departamento de Estruturas), Diretor d» ProEncrgia S/C Apresentarei dois relatos de situações que vivenciei ao longo de minha vida profissional. Nestes exemplos são analisados problemas que poderiam ter sido evitados se algumas medi- das técnicas ou gerenciais tivessem sido adotadas. Em nenhum dos casos houve perda de vidas humanas ou mesmo feridos, apenas danos materiais e prejuízos decorrentes. A cravação de estacas por percussão em regiões urbanas provoca, freqüentemente, um grande incô- modo aos moradores nas proximidades da obra, além de pequenos danos nas edificações próximas. Quando as construções vizinhas são modernas o problema, em geral, fica circunscrito ao desconforto causados pelas vibrações. No entanto, quando as construções vizinhas são frágeis, com idades que se aproximam do centenário, o incômodo e os danos se avolumam se não forem tomados cuidados especiais durante a cravação a percussão. O problema apresentou-se em duas obras distintas, executadas por construtoras diferentes no bairro de Botafogo, no Rio de Janeiro. As obras distavam, entre si, cerca de 300 m e foram executadas com um intervalo de cerca de um ano. O projeto de fundações e a cravação de estacas foram realizados por empresas diferentes em cada obra. O solo e o tipo de fundação adotado O bairro de Botafogo nasce na baía de Guanabara, na enseada que leva seu próprio nome e sobe suavemente em direção ao Humaitá, ladeado pelos morros de Dona Marta e São João. Seu solo possui as características de um fundo de baía (o prolongamento da enseada em direção ao continente) aterrado por material carreado das partes altas. As sondagens mostram uma camada superficial de areia argilosa, compacta (SPT de cerca de 15 golpes), com cerca de 2,5 m de espes- sura. seguida de camadas de argila mole intercaladas de camadas finas de areia, compondo um pacote de cerca de 15 m, tudo assente sobre uma rocha alterada impenetrável a percussão. O nível do lençol freático situa-se a cerca de um metro de profundidade. A camada de areia compacta tem capacidade para suportar as fundações superficiais de edificações leves, construídas acima do nível do lençol freático, como as que se ergueram diirantf» a primeira fase de urbanização do bairro. Para os novos edifícios altos impõe-se a execução de fundações profundas. Em ambas as obras o projeto e execução das fundações foram contratados com firmas especializadas e em ambas a escolha recaiu sobre estacas tipo Franki, cravadas por percussão. A estrutura das casas afetadas Cada obra afetou um tipo diferente de construção. Em uma. a construção afetada era de alvenaria estrutural de tijolos cerâmicos maciços, as- sentados com argamassa de cimento. O piso do segundo andar era de tábuas, apoiadas em vigas de madeira engastadas nas paredes. A outra construção era constituída por dois blocos: um. mais antigo, era semelhante ao des- crito acima e o outro, mais recente, era de concreto armado. INTRODUÇÃO V Caso: CRAVAÇAO DE ESTACAS NAS VIZINHANÇAS DE CONSTRUÇÕES COM FUNDAÇÃO SUPERFICIAL 2 | APRESENTAÇÃO DO CASO
  41. 41. Todas as construções tinham uma característica comum: fundações diretamente assentes sobre a camada superficial de areia compacta, pouco acima do lençol freático. O problema e suas conseqüências Dada as características do solo de fundação, já descritas, as estacas atravessaram uma camada inicial de areia compacta, em seguida atravessaram camadas de argila mole para, finalmente, atingirem um solo de alteração mais resistente onde era obtida a nega. A travessia da camada de areia provocou grandes vibrações nas camadas superficiais do terreno, justamente onde estavam assentes as fundações das construções afetadas. Essas vibrações causaram um adensamento das camadas superficiais do solo e provocaram recalques diferenciais nas fundações das casas, tendo como conseqüência o surgimento de grandes rachaduras nas paredes de alvenaria, com a inclinação típica das rachaduras oriun- das de recalque de fundações. O surgimento de tais rachaduras atemorizou, com justa razão, os ocupantes das casas, os quais protestaram de maneira veemente junto às construtoras e aos proprietários das obras. Os engenheiros tranqüilizaram-nos, explicando que seus imóveis não corriam perigo de de- sabamento iminente e que os danos seriam reparados ao final da obra. Por medida de precaução, o método de cravação foi modificado, sendo inicialmente exe- cutado, a trado, um pré-furo que atravessava a camada de areia compacta, reduzindo em muito as vibrações e praticamente cessando os danos. Infelizmente, os vizinhos não se contentaram nem com as explicações dos engenheiros, nem com suas promessas e nem com a mudança de método de cravação: em ambos os casos promoveram o embargo das obras por meio de ações judiciais de nunclação de obra nova. As conseqüências para os proprietários dos empreendimentos foram desastrosas. Além das dificuldades e custos adicionais por terem as obras paralisadas, foram processados por perdas e danos em decorrência de despesas e prejuízos comerciais em que os vizinhos incorreram (uma das casas era um estabelecimento comercial e demonstrou ter tido perda de freguesia e quebra de receita). Os embargos resultaram, em ambos os casos, em longos processos judiciais com efeito cascata: os incorporadores, considerando haver contratado construtoras responsáveis, pro- cessaram-nas para se ressarcirem dos prejuízos; as construtoras, por sua vez, processaram as cravadoras de estacas, suas subcontratadas; todos processaram suas respectivas segu- radoras. Como evitar problemas semelhantes As sondagens realizadas nos locais das obras apontavam para uma solução em funda- ções profundas e as estacas de tipo Franki mostraram-se as mais econômicas em ambos os casos. Estacas escavadas ou estacas cravadas com macacos não provocariam as vibrações causadas pela cravação a percussão, mas não competiriam em preço com as de tipo Franki. A experiência demonstrou que a execução, com um trado, de um pré-furo, minimizou os problemas com as construções vizinhas e evitou o agravamento dos danos. 3 CONCLUSÃO A ocorrência de um mesmo tipo de problema em duas obras executadas por empresas dife- rentes, porém no mesmo bairro e com o mesmo tipo de solo de fundação, Indica que não foram casos fortuitos. Uma explicação razoável para o ocorrido é a existência de uma camada de areia compacta assente sobre camadas de argila mole. A travessia dessa camada de areia exigiu uma energia de cravação elevada que se transmitiu às construções vizinhas sob a forma de vibrações e recalques de fundações. O problema descrito deveria estar presente por ocasião do projeto de fundações e do plane- jamento das cravações, os quais deveriam levar em conta as construções vizinhas e propor medidas a priori capazes de evitar danos às mesmas.
  42. 42. 2'Caso: ALTERAÇÃO NÃO AUTORIZADA DE UM PROJETO DE FUNDAÇÃO Tratava-se de um empreendimento de grande porte, contratado por uma empresa pública e consistia na construção de diversas estruturas pesadas de concreto armado. O projeto executi- vo foi desenvolvido por uma empresa consultora e, além disso, foi contratada uma outra consul- tora especialmente para fazer o gerenciamento da construção. A estrutura e suas fundações Dentre as estruturas a serem construídas havia um tanque com fundações profundas em estacas de perfis de aço. O projeto especificava estacas de seção em caixão, constituídas por dois perfis I de aço laminado justapostos e soldados pelas mesas. O solo de fundação era uma argila compacta que se apresentava em uma camada muito espessa. O projeto previa que as estacas de aço deveriam dar nega em uma certa profundidade, sem atingirem uma camada impenetrável. A partir dessas informações foi determinado o comprimento total de cravação de estacas e iniciado o processo de compra do material. A modificação A construtora teve dificuldades em obter os perfis especificados; encontrou apenas perfis H feitos de chapas soldadas, de dimensões superiores às dos perfis I do projeto. A construtora verificou que a área da seção transversal de um perfil H eqüivalia à área de dois perfis I e resolveu propor a substituição das estacas-caixões, formadas por dois perfis I, por estacas for- madas por um único perfil H. O pedido foi apresentado à gerenciadora da obra, a qual, constatando a equivalência de áreas de seção transversal, concordou com a modificação sem consultar a empresa projetista. O problema A cravação das novas estacas foi iniciada, porém a nega não era obtida senão em profundida- des muito maiores do que as previstas no projeto. A empreitada era por preço global e o custo dos comprimentos adicionais corria por conta da construtora. Esta, julgando tratar-se de um erro de projeto, questionou a projetista quanto ao comprimento excessivo das estacas e a dificuldade com a nega. Só então a projetista teve conhecimento da modificação de projeto. Imediatamente declarou que sua responsabilidade havia cessado no momento em que o projeto foi alterado sem seu conheci- mento e autorização, mas que estava disposta a colaborar na busca de uma solução para o problema. A explicação e a solução A explicação encontrada para a profundidade excessiva das estacas em perfis H foi que estes cortavam a argila como uma cavadeira, abrindo caminho, aprofundando-se cada vez mais sem obter nega. Já as estacas em seção caixão formam, durante a cravação, uma bucha de solo em sua extremidade, o que dificulta a penetração e oferece nega em menores profundidades. Como a nega não era obtida, concluiu-se que a capacidade portante das estacas já cravadas era inferior à admitida no projeto e que a fundação não suportaria a estrutura. Após a determinação da capacidade portante das estacas, a solução adotada foi a de inter- romper a cravação das estacas H na profundidade prevista inicialmente pelo projeto e, como reforço, cravar estacas adicionais, também em perfis H, de mesmo comprimento. A modificação de projeto solicitada parecia simples, pois aparentava envolver apenas um pouco de bom senso e uma operação elementar de engenharia. Autorizada sem consulta ao projetista, transformou-se em um grande problema técnico além de suscitar questões de ética profissional e de transferências de responsabilidade. APRESENTAÇAO DO CASO CONCLUSÃO

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