ESTUDOS DE CASOS
REGISTRO DOI: 10.5281/zenodo.7394395
Caroline Guardia Lourita;
Larissa Haither Regazzo;
Orientador: Ernesto Silva Fontes.
Resumo:
O artigo em questão relata a pouca qualidade dos detalhamentos de projetos de aço em concreto armado realizados no brasil atualmente e as patologias que estas falhas muitas vezes desprezadas no desenvolvimento ou execução in loco podendo angariar patologias de diferentes graus e origens.
Palavras-chave: Aço, Concreto armado, detalhamento de projetos, patologias.
Study on detail failures of steel projects for reinforced concrete and their subsequent pathologies
Abstract:
The article in question reports the poor quality of the details of steel projects in reinforced concrete carried out in brazil today and the pathologies that these failures are often overlooked in the development or execution in loco, which can raises pathologies of different degrees and origins.
Keywords: Steel, reinforced concrete, project detailing, pathologies.
1. Introdução
Este documento é redigido para relatar uma realidade presente no país que caracteriza uma massa de erros ou displicência na criação de projetos de aço para concreto armado. Não é nenhuma novidade que projetos de aço são complexos para desenvolvimento, interpretação e execução em todas as etapas, seja ela em escritório, em usinas ou em obras. O grande problema está em como nosso setor não relata essa realidade e não busca alternativas para melhoras ou capacitação de antigos e novos profissionais atuantes neste nicho de mercado de trabalho.
1.1 Justificativa
A dissertação deste documento é mostrar a realidade sobre os projetos de detalhamento de aço em concreto armado. O retrato sobre o planejamento, a leitura e execução de tais.
Atualmente no brasil existem diversos projetistas presentes nos escritórios que trabalham com uma enorme gama de softwares de projetos para criar as estruturas em aço de concreto armado. Ao trabalhar com a área de distribuidoras de aço em forma de corte e dobra para grandes construtoras, pude notar a mesma semelhança em falha de descrição de execução, medidas genéricas, pontos de tenção e explicações do gênero.
É fácil notar diversas peças descritas com comprimentos de variáveis, deixando a desejar decisões que alteram a distribuição de cargas e equilíbrio das estruturas em mão despreparadas ou leigas no caso como digitadores de distribuidoras de aço que operam maquinas, armadores em loco ou até em alguns casos estagiários inexperiente no assunto para orientar os trabalhadores na execução correta da estrutura idealizada pelo projetista em primeiro momento.
Desta forma é característico observar execuções mal planejadas, desenforma mento já com a presença de trincas e fissuras. Ou ao decorrer do processo de obra conforme ocorram movimentações, presença de intemperes características ou aplicação de peso em determinados pontos de uma estrutura, surgirem patologias ou irregularidade de formas e medidas da edificação.
1.2 Objetivos (Geral e específicos)
Primeiramente é fundamental contextualizar você leitor sobre o que é um projeto de estruturas e sobre o que se trata a problemática em questão. Um projeto estrutural consiste desde as especificações das cargas calculadas, densidade e volume do concreto como o detalhamento da estrutura em aço que ira compor a estrutura em concreto armado.
Podemos mencionar de certa forma a definição feita em diversos trabalho de pesquisa que relatam uma fala muito reproduzida por melhado em 1994 que descreve o projeto sendo uma “atividade ou serviço integrante do processo de construção, responsável pelo desenvolvimento, organização, registro e transmissão de características físicas e tecnológicas especificadas para uma obra, a serem consideradas na fase de execução”. Acredito ser uma definição que todos deveriam ter a ciência, pois o projeto é a parte fundamental de uma obra, nossos parceiros de mercado, arquitetos, fazem trabalhos incríveis sempre extensos e detalhados ate os mínimos pontos que ninguém vê, mas quando passamos para algo mais bruto, como estrutura, muitas vezes nossos colegas acabam optando por formas mais praticas, e ao nosso ver talvez menos claras para entrega desses projetos. Se investe muito tempo no calculo e pouco na riqueza de detalhes, o que poderia ser ponderado e igualmente pesado pelos seus executores.
Um PDA (projeto de detalhamento de armadura) como é popularmente mencionado, consiste no detalhamento e especificações desde a fundação até o topo do edifício, incluindo alguns casos ferros de para-raios. Essas estruturas são detalhadas elementos por elementos, podendo ser minunciosamente detalhados e maximizados em folhas de projeto ou detalhado como “tipo”, variando seu tamanho e assim como o da folha detalhada de acordo com a preferencia do projetista em questão, mas se faz mais comum encontrar esses projetos impressos ou padronizados em folha A2 para melhor leitura e transporte deste material dentro de campos e escritórios.
Dentre os elementos estruturais se fazem presentes, elementos de fundação: estacas de todos os tipos, hélice, escavada, pré-fabricada. Tubulões, blocos, sapatas, vigas baldrames, vigas de travamentos, cintas, radier, entre outros. Para a estrutura, encontram-se presentes detalhamento de lajes, pilares, vigas, paredes, escadas e abas. Existem também detalhamentos para elementos complexos que são utilizados outras formas de detalhar, dentre eles se encontram vigas de borda e arqueadas, que consistem em formação de desenhos na estrutura, e elementos de contenção como cortinas, paredes diafragma e muros de arrimo.
Podendo variar de elemento estrutural para elemento, basicamente as estruturas consistem em três partes básicas e fundamentais para sua composição que muitas vezes nos traz a lógica ao seu interpretador. Para elementos horizontais: a primeira delas é a armadura positiva que fica localizada na parte abaixo do elemento, que faz a recepção dos momentos positivos. Na sequência temos os ferros positivos que trabalham na parte de cima do elemento, e os estribos, que servem para amarrar essas duas citadas agora e dar sustentação aos elementos, fazendo com que as barras não sofram flexão ou se movimentem dentro da forma no momento de concretagem. Estes ferros de estribos são popularmente conhecidos pelos armadores, como costelas, já que auxiliam nesta sustentação semelhante a do corpo humano.
Para demais elementos, verticais por exemplo, não nominamos como armaduras positivas ou negativas, mas temos o mesmo principio de termos barras localizadas na parte posterior e inferior do elemento e igualmente ferros de estribos para amarração. Estes aparecem em boa parte dos projetos já que são essenciais para garantir a amarração dos aços dentro de formas, garantindo desta forma a montagem do elemento.
1.3. Formatação geral
Antes de se adentrar a discussão, propriamente dita, da proposta de visão analítica de armadura que sera sugerida pelas autoras desta dissertação e que servira de base para o entendimento das discussões que se sucedem sobre formas de representação dos projetos de detalhamento das armaduras, cabe apresentar-se os conceitos que embasam tal proposta.
Iniciando com as definições que precisam ter em mente antes de adentrarmos ao assunto, vamos tratar de algumas definições mencionadas nas normas: ISO 6241 (1984), NBR15575-10 (2008), NBR6118 (2004), NBR 14931 2007, NBR7480 (2007), NBR 7480, todos estas citadas são fundamentais de serem utilizadas e conhecidas por um projetista estrutura, cada uma delas traz a definição, padronização e exigências de um projeto. Vamos agora a algumas definições que precisam de atenção e serão mencionadas ao longo dessa dissertação:
- Um elemento estrutural consiste em um conjunto de agregados usados para suporte de cargas em uma edificação;
- Armadura é o conjunto de vergalhões de aços dispostos de determinada forma e especificados quanto a sua quantidade;
- Armação é a atividade exercida pelo operador soldador, para o elemento citado anteriormente;
- Vergalhão é uma barra ou fio de aço de aproximadamente 12m;
- Barra é um elemento componente do sistema de concreto armado variando de 5mm á 32mm;
- Cobrimento também conhecido como recobrimento é a camada de concreto que transpassa externamente os vergalhões de aço fazendo sua proteção contra intemperes;
- Diâmetro nominal, também conhecido como bitola é o tamanho em milímetros que corresponde a a seção transversal de uma barra;
- Transpasse é a emenda entre duas peças fazendo sobreposição, equivalente a no mínimo 65% do diâmetro da barra, ao longo de seu comprimento;
- Arranque são peças deixadas para que ultrapassam a fase de concretagem atuação e sirvam de conexão para as demais;
1.3.1 Formatação de equações, tabelas e figuras
Para dar inicio ao foco desta dissertação, foi feito uma pesquisa com alguns voluntários através de um formulário online, para saber seus conhecimentos sobre Pda. Dentre essas pessoas tínhamos estudantes de engenharia majoritariamente, exclusivamente da área civil, participantes desde o 6° ao 10° pois são os períodos equivalente a introdução sobre estrutura até a formação do bacharel. Vamos aos dados:
O formulário foi criado para entender a ciência dos alunos e recém formados sobre os projetos de detalhamento de aço, pois sempre que levado a tona e em diversas aulas que aprendemos na turma sobre projetos, era perceptível por nos que apesar de ser algo que vários engenheiros lidam cotidianamente, estes não tem vasto conhecimento sobre e podem acabar tomando decisões equivocadas comprometendo a execução do projeto da forma idealizada por seu desenhista.
As três primeiras perguntas do formulário dirigem o questionamento genérico ao seu voluntario para servir de base para sabermos a área de atuação desta pessoa, e se baseado apenas e seu conhecimento acadêmico está saiba algo sobre projetos de armadura.
Figura 01
Figura 02
Figura 03
A partir destes pontos adotamos a estratégia de sermos um pouco mais assertivo e objetivos, partindo para perguntas mais diretas que exigiam algum conhecimento menos superficial.
Figura 04
Figura 05
A última questão resolvemos por uma de nossas pautas deste artigo como fonte de pergunta e deixamos um campo em aberto para que os voluntários pudessem responder.
Com esse levantamento pudemos direcionar melhor os temas e pautas a serem expostos nesta dissertação. Existem várias vertentes de projetos que podíamos abranger ou até mesmo estudos de casos, porem preferimos apresentar erros comuns e singelos, alguns mais complexos, mas que são muito frequentes e rápidos de identificar, basta sabermos a orientação correta para solucionarmos de maneira pratica e objetiva.
Vamos começar a desmembrar a forma de detalhar um PDA. Elementos horizontais conforme mencionado anteriormente são compostos de armaduras positivas, negativas e estribos. Armaduras positivas se localizam na parte inferior de lajes e vigas, fazem a recepção de forças positivas e resistem a tração, já a armadura negativa recebe os esforços dos momentos negativos e resistem a tração. Os estribos ficam transversalmente no elemento com o objetivo de resistir a essas forças que são geradas pelos momentos de cisalhamento de uma estrutura, e auxiliam na montagem do elemento. Segue abaixo um card para melhor visualização:
Para elementos verticais possuímos uma sistemática parecida porem que não possui uma nomenclatura equivalente. Estes elementos possuem armadura posterior e inferior conforme suas forças atuantes e os estribos, algo semelhante a mencionada anteriormente.
Para a sequência teremos a inserção a leitura de um pda. Sempre quando recebemos um projeto analisamos o elemento como um todo, conforme alustrado na figura 03 abaixo, percebendo a sequência lógica de montagem geral da armadura, e em seguida analisamos a estrutura mais de perto conforme figura 04. Por um padrão de mercado, a leitura do projeto inicia-se com a quantidade de peças, em sequência o número da posição, posteriormente a bitola do aço utilizado neste trecho, em alguns casos encontra-se também o espaçamento entre as peças, e por último o comprimento da peça.
A partir desta noção conseguimos observar as próximas notações que apresentam em projeto. Como por exemplo as cotas de distribuições de peças e indicações de onde estas trabalham. Na imagem a seguir temos em destaque as posições N15 e N16 tem suas cotas tanto de comprimento, quanto de espaçamentos e de quais peças trabalham em cada parte do elemento. Neste exemplo trago a tona temos um belo indicativo de vários estribos diferentes trabalhando em um único elemento, portanto se faz necessário a indicação de cada parte de distribuição das peças.
Algumas vezes encontramos esta indicação com outras peças como ferros de pele, armaduras positivas ou negativas e ferros de segunda camada que não ferros utilizados para reforços quando precisamos de uma área de aço maior por conta da bitola do ferro escolhido respeitado a carga de peso da edificação.
Em geral todas os elementos estruturais possuem um mesmo princípio de montagem, contendo armadura posterior, inferior, negativa ou positiva e estribos ou travas para amarrações e contenção de forças. Normalmente encontramos em obras elementos com comprimentos extensos que necessitam o transpasse de peças para atingir o perímetro total do elemento, portanto vamos a algumas definições primeiramente.
A NBR 6118 (item 7.5) preconiza: “As barras devem ser dispostas dentro do componente ou elemento estrutural, de modo a permitir e facilitar a boa qualidade das operações de lançamento e adensamento do concreto. Para garantir um bom adensamento, é necessário prever no detalhamento da disposição das armaduras espaço suficiente para entrada da agulha do vibrador.” Esta é a primeira exigência e alerta para projeção de armaduras.
Seguindo esta definição de disposição de barras temos os limites externos de proteções de também possuem sua seção de exigências em norma. Define-se como cobrimento de armadura a espessura da camada de concreto responsável pela proteção da armadura em um elemento estrutural. Essa camada inicia-se a partir da face mais externa da barra de aço e se estende até a superfície externa do elemento em contato com o meio ambiente.
A norma NBR 6118 (item 7.4.7.1) define que o cobrimento mínimo da armadura como “o menor valor que deve ser respeitado ao longo de todo o elemento considerado. Para garantir o cobrimento mínimo (cmín), o projeto e a execução devem considerar o cobrimento nominal (cnom)”, que é o cobrimento mínimo acrescido da tolerância de execução.
Em outro parágrafo a norma existem algumas referências de influências externas que alteram este valor de cobrimento, como exposição a intemperes, contato direto com a água ou solo em caso de fundações. Vide tabela de referências abaixo:
Partindo destas premissas, e tendo a ciência conforme citado anteriormente, as barras convencionais fornecidas em mercado possuem um comprimento de 12m, será esclarecido o primeiro ponto, transpasse de peças para elementos de grande extensão. Segundo a norma NBR 6118:2014 (item 9.5.2) estabelece que a emenda por transpasse só é permitida para barras de diâmetro até 32 mm. “Cuidados especiais devem ser tomados na ancoragem e na armadura de costura de tirantes e pendurais (elementos estruturais lineares de seção inteiramente tracionada)”.
Para determinar o comprimento de traspasse de barras tracionadas, o item 9.5.2.2.1 prescreve a equação:
Onde tem-se por definição:
- 0t = comprimento de traspasse necessário para barras tracionadas;
- α0t = coeficiente função da proporção de barras emendadas na mesma seção, conforme Tabela 9.4;
- lb,nec = comprimento de ancoragem necessário para a barra, de acordo com item 9.4.2.5 da norma;
- l0t,mín = comprimento mínimo de traspasse, definido como o maior valor entre 0,3*α0t*lb, 15Φ e 20cm
Para obter o valor de α0t, observa-se a Tabela 9.4 da norma:
A próxima definição a ser colocada em pauta é a correspondência de peças ou elementos corridos. Peças corridas
1.3.2 Estudos de casos
A partir destas definições básicas das normas conseguimos trazer à tona por fim os erros frequentemente encontrados nos projetos. O primeiro deles iremos exemplifica algumas vigas:
Neste exemplo o projeto traz informações de ferro de pele sem comprimento, deixando muitas das vezes o leitor idealizar que seja apenas uma notação de distribuição ou de identificação de outra peça que trabalhe ali. O ideal seria que tivéssemos um comprimento pré-determinado ou a notação de corrido conforme foi mencionado anteriormente pois desta forma teríamos uma noção de que esta peça faz parte da armação em si.
Próximo erro que encontramos são detalhes genéricos, onde neste caso temos um detalhe de abas, porem o projeto traz apenas a chamadas das peças, com a descrição de unidades, mais o espaçamentos, e a bitola do aço, porem o comprimento é corrido e neste caso o projetista identificou o valor de emenda necessário. Além deste fator, é identificado somente pelo corte que são barras retas, porem ao analisar a forma do projeto para poder determinar as medidas dos ferros, observamos que se trata de uma aba para varanda de prédios. A qual possuímos um balcão com curvatura.
O mesmo acontece para o caso a seguir, em uma viga próximo as extremidades da edificação, onde seu detalhamento de aço em si é comum, mas ao lado o projeto traz uma nota de observação que muda a forma de toda esta armação.
A armadura detalhada sem angulação, que logo após aparece no “zoom” que esta precisa de uma notação, deveria ser identificada com seus ângulos, onde a peça deve ser dobrada, a ordem que esta trabalha, se ficaram ferros sobrepostos em segunda camada. Mas ao contrário disso não há nada que identifique como fazer a dobra desta armação, deixando mais uma vez a mercê do responsável pela leitura ou seus superiores, e não o criador do projeto em si.
Próximo caso temos mais uma viga detalhada como comum, mas que ao lado do carimbo do projeto há a presença de uma notação geral para totas de uma dobra com pinos especiais.
No primeiro detalhamento a posição N4 por exemplo possui uma dobra de 35cm mais um comprimento de 675cm totalizando os 710cm descritos como totais na peça, porem ao analisar essa dobra em um estudo direto com o projetista em questão, foi notado que esta notação é originaria para corte e dobra industrial onde para fazer este raio de dobra maior, deve-se trocar o tamanho do pino utilizado para a obra, pois o fim o comprimento acabado (valor da dobra mais um raio) daria completamente diferente se não feito desta forma e a peça acabaria não encaixando da maneira que deveria na forma.
Quinto caso, trata-se de um pilar que possui uma redução de seção ao pavimento subsequente. Ele inicia com um tamanho e no pavimento acima ele reduz, fazendo esta angulação para a redução dentro do espaço da laje, este acontecimento é chamado de engarrafamento.
O formato correto da peça deveria ser desta forma como colocado na figura 21, e não uma barra reta conforme detalhamento da figura 20. Neste caso temos dois projeto diferente por insto a divergência de medidas porem, usando como referencia a figura 21, a medida de 268 seria o desnível entre os dois pavimentos, o 128 é a altura da viga em que esse pilar sofre o engarrafamento e o 80 a medida de arranque para o próximo pavimento. Podemos notar a presença de angulações baixas e um desvio de apenas 5cm para a redução de seção no pavimento seguinte. Portanto, sempre se atentar a detalhes genéricos na execução em loco, e evita-los embora sua praticidade seja invejável de utilizalos em projeto para não causar duvidas ao executor ou leitor desta armação.
Sexto caso ainda no princípio dos pilares, temos um pilar de forma circular ao qual ainda temos a presença de uma cavidade em um de seus lados, ao qual não temos informações de amplitude, angulação ou comprimento de volta, apenas o comprimento da peça.
As medidas destacas em verde, vermelho e magenta foram medida obtidas a partir do arquivo em dwg que foi fornecido no momento de duvida na execução desta forma. Podemos observar que foram cotados, raios, ângulos e amplitude de abertura desta cava, para que a peça chegasse no comprimento de 679 (posição N7) conforme descrito na legenda abaixo. Este caso é interessante por primeiro se tratar de uma forma peculiar e segundo por ter sido solucionado de uma forma simples com a cotação do arquivo digital, graças a tecnologia, mas que em um canteiro de obra dificulta a execução e interpretação da pessoa em que esteja supervisionando a atividade, muitas vezes pela falta deste tipo de ferramenta.
Para os demais caso vamos exemplificar as cotidianas variáveis. Variáveis são peças que pelo nome subjetivo variam seu comprimento dentro de um determinado espaço pela forma como trabalha ou por alguma angulação, desvio ou formato não exato da edificação. Muito encontradas em elementos de fundação por se tratar de variações com relação a escavação, movimentação do solo para assentamento e outros fatores.
O primeiro da pauta seriam blocos. Blocos podem aparecer detalhados de diversas formas, a primeira desta exemplificada na figura abaixo, corre normalmente em uma forma retângulas, já a segunda apresenta a variação de tamanho de peças por possuir uma forma triangular, característica marcante das sapatas.
Normalmente quando recebemos este tipo de projeto eles comumente são detalhados desta forma. Com a barra em formato de trave, porem sem descrição da medida do centro. Na figura 27 veremos como estas peças ficam. O ideal e pouco encontrado é que esses detalhamentos venham acompanhados de uma tabela ao lado indicando a variação de valor x a valor y, para que este bloco possa ser executado sem erros e sem alterações de espaçamentos por exemplo, algo que é corriqueiro em obras.
Na sequencia temos a presença de mais um detalhamento genérico e sem explicações lógicas ao leitor.
As figuras acima mostram um detalhe de uma cortina, elemento de contenção de terra, algo completamente genérico, e que ainda e uma detalhe em planta baixa, possui esta nota de esconso, que é quando temos uma armação cruzada no entro entre outra armação, provocando uma amarração interlaçada.
O mesmo ocorre para estas vigas de coroamento, onde apenas descrevese de que temos algumas armaduras, quais suas bitolas, espaçamento, porem o comprimento deve ser cotado e escorado durante todo o perímetro das formas.
3. Resultados e Discussão
Ao analisar todos os aspetos desta dissertação pudemos trazer a tona a opnião pessoal das redatoras sobre a qualidade de projetos estruturais no brasil.
Atualmente temos uma gama gigantesca de softwares, curso e aperfeiçoamentos exigindo cada vez mais do projetista, e tendo resultado cad vez menos proveitosos e detalhistas do que deveriam ser.
4. Referências Bibliográficas
https://docente.ifrn.edu.br/valtencirgomes/disciplinas/construcao-de-edificios/abnt6118-projeto-de-estruturas-de-concreto-procedimento
http://ferramar.com.br/wp-content/uploads/2016/10/NBR7480.pdf
https://wwwp.feb.unesp.br/pbastos/concreto1/Fundamentos%20CA.pdf
https://suporte.altoqi.com.br/hc/pt-br/articles/115001424973-Como-sãodeterminados-os-comprimentos-de-traspasse-para-emendas-de-armaduras-
https://neoipsum.com.br/armaduras-positivas-earmadurasnegativas/#:~:text=Armaduras%20positivas%3A%20São%20aquelas %20que,na%20parte%20superior%20da%20viga
NBR 6118:2008
NBR 14931
ABNT NBR 7480:2007
Manual de boas práticas – Montagem de armaduras de estruturas de concreto armado – frança de associados by gerdau (vol 1 )
Manual de boas práticas – Montagem de armaduras de estruturas de concreto armado – frança de associados by gerdau (vol 2 )