ACIDENTES ESTRUTURAIS NA

CONSTRUO CIVIL

Albino Joaquim Pimenta da Cunha

Nelson Arajo Lima

Vicente Custdio Moreira de Souza

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CONSTRUO CIVIL

Albino Joaquim Pimenta da Cunha

Nelson Arajo Lima

Vicente Custdio Moreira de Souza

Volume 2

ESTRUTURAIS NA CONSTRUO CIVIL

Volume 2

Albino Joaquim Pimenta da Cunha

Nelson Arajo Lima

Vicente Custdio Moreira de Souza

ACIDENTES ESTRUTURAIS NA CONSTRUO CIVIL

COPYRIGHT EDITORA PINI LTDA.

Todos os direitos de reproduo ou traduo reservados pela Editora Pini Ltda.

Dados Internacionais de Catalogao na Publicao (CIP) (Cmara Brasileira do Livro, SP, Brasil)

Acidentes estruturais na construo civil, volume 2 / coordenao Albino Joaquim Pimenta da Cunha, Vicente Custdio Moreira de Souza, Nelson Arajo Lima. So Paulo : Pini, 1998.

Vrios autores. ISBN 85-7266-100-X

1. Construo - Acidentes 2. Falhas estruturais I. Cunha, Albino Joaquim Pimenta da. II. Souza, Vicente Custdio Moreira de. III. Lima, Nelson Arajo.

98-3369 CDD-690.22

ndices para catlogo sistemtico:

1. Acidentes estruturais : Construo civil : Tecnologia 690.22 2. Construo civil: Acidentes estruturais : Tecnologia 690.22

Coordenao de L iv ros : Raquel Cardoso Reis Projeto Gr f icos e Capa: Lcia Lopes e Madalena Faccio LL Ar tes Grf icas: ed i torao e le t rn ica - Lcia Lopes

reviso - Marisa Passos Serv ios Gr f icos e Indust r ia is : Jos P. Silva e Wilson T. Pinto

Editora Pini Ltda.

Rua Anhaia, 964 - CEP 01130-900 So Paulo - SP - Brasil Fone: (11) 2173-2327 - Fax: (11) 2173-2300 www.piniweb.com - manuais@pini.com.br

15 ed io, nov/98

2" tiragem, maio/2009

APRESENTAO

Na apresentao do Volume 1, lanado em novembro de 1996, dizamos que "acidentes estruturais na construo civil vm ocorren-do em todo o mundo - em muitos casos com vtimas fatais - desde os primrdios da Engenharia. No Brasil a situao no e nem poderia ser diferente, mas, a no ser pelos casos noticiados nos meios de comunicao, poucas pessoas, incluindo profissionais da rea, tm conhecimento destas ocorrncias".

Nestes dois anos transcorridos desde o lanamento do Volume 1, os acontecimentos s vieram a confirmar o que nele alertamos. Os aci-dentes continuam se repetindo, haja vista, apenas para no ir a muitos detalhes - este Volume 2 se incumbir naturalmente disto, o acidente ocorrido na cidade de So Paulo com a Ponte dos Remdios, que s no atingiu as propores de mais uma catstrofe pelo fato de que a interveno tcnica foi efetivada no momento ltimo, mas que trouxe o caos ao trnsito da cidade, e o acidente em So Jos do Rio Preto, tambm no Estado de So Paulo, com o colapso de um edifcio residencial, quando a evacuao dos ainda poucos moradores, du-rante a madrugada, impediu que o j grande nmero de vtimas fatais em virtude de acidentes estruturais fosse ampliado.

Durante o ano de 1997 tivemos a oportunidade de visitar vrias cidades no Brasil. Em Goinia tomamos conhecimento de dois edifci-os residenciais, situados em rea nobre da cidade, que foram interdita-dos na etapa de execuo do revestimento, pois esto ameaados de ruir em virtude de problemas com as fundaes. Em Teresina, onde estivemos a convite da organizao da Fecon, Feira e Congresso de Engenharia e Arquitetura, tivemos a oportunidade de inspecionar algu-mas das diversas pontes existentes sobre os rios Parnaba e Poti, e constatamos problemas que vo desde o rompimento de saias de aterro nos encontros a trincas de propores preocupantes, passan-do, claro, pelos inevitveis problemas causados pela corroso de armaduras, infelizmente uma constante em nossas estruturas, resul-tante que do desleixo quanto a manuteno.

No Congresso em Teresina pudemos constatar a importncia que teve o lanamento do Volume 1. Pronunciamos palestra para uma atenta platia de cerca de 300 tcnicos e, ao final, fomos pro-curados por diversos deles, que nos trouxeram importantes su-gestes para futuras narrativas de acidentes. O fato que a soci-edade e, especialmente, os profissionais da rea de Engenharia

Civil estavam necessitando de uma publicao como esta, que des-creve os acidentes estruturais com detalhes, procurando esclarecer as suas causas de forma imparcial - sem a preocupao de culpar pessoas - e, sempre que possvel, narrando as providncias que fo-ram tomadas para sanar o problema.

Neste Volume 2 tivemos a satisfao de receber contribuies de vrios dos autores do Volume 1, s quais se somaram textos de outros profissionais, inclusive do exterior,que nos enviaram casos interessan-tes ocorridos. Esperamos que estas contribuies possam continuar servindo para alertar nossos profissionais e contribuir para a melhoria qualitativa de nossas estruturas.

Albino Joaquim Pimenta da Cunha Nelson Arajo Lima

Vicente Custdio Moreira de Souza

SUMRIO

APRESENTAO

INTRODUO

m As Diversas Razes para o Mau Comportamento das Estruturas 13 Thomaz Ripper c Josc Paulo Costa

ERROS DE PROJETO E DE DETALHAMENTO

|~2l O Colapso da Estrutura em Argamassa Armada do Canal do Rio Bom Pastor 23 Nelson Arajo Lima

|~3~| A Importncia da Correta Considerao do Peso Prprio no Projeto de Estruturas 37 Arthur Eugnio Jermann c Roberto Possollo Jermann

[4~| O Colapso de um Silo de Ao para Armazenamento de Clnquer 41 Paulo Alcides Andrade

|~5~1 Acidentes por Falta de Durabilidade e de Robustez com Abr igos de Argamassa Armada em Pontos de nibus 49 Nelson Arajo Lima c Albino Joaquim Pimenta da Cunha

R H Relato e Anlise do Colapso Total de um Edifcio em Concreto Armado 63 Ronaldo Carvalho Batista e Elianc Maria Ix>pes Carvalho

[7~10 Desabamento Repentino de um Edifcio de 15 Andares 75 Augusto Carlos de Vasconcelos

FUNDAES, CONTENES E OBRAS DE TERRA |~8~| Recalque de Edifcio com Fundao em Sapatas Danifica a Estrutura do Prdio Vizinho

Apoiado em Estacas 89 Marnio Evcrton A- Camacho e Carlos Eduardo M. Fernandes

9 l T u b u l o Rompe em Monumento 95 Dirccu dc Alencar Vclloso, Cristina Haguenaucr Naegcli c Henrique de Carvalho Videira

[T] Colapsos de Barragens por Transbordamento 103 Flavio Miguez dc Mello

[TT1 Ruptura de um Muro de Conteno de 18,4 m de Altura em Niteri - RJ 111 Vicente Custdio Moreira dc Souza c Man Telles Sallcs

IT2IO Desabamento do Edifcio So Luiz Rei 117 Dirccu dc Alencar Vclloso , Cristina Haguenaucr Naegcli c Henrique de Carvalho Videira

ESCORAMENTOS [131 Aes de Construo em Edifcios: Casos de Colapso 125

Jos Napolco FHk>

ERROS DE CONSTRUO

[ l4 ] Desabamento e Recuperao de u m Termina l Por tur io -A c o m p a n h a m e n t o do i s anos depo is 135 Nelson Szilard Galgoul c Maria Stclla Furtado Castcllo Branco

CONTRAVENTAMENTO 1510 Colapso de um Tanque de Ao para Armazenamento de Caulim 143

Paulo Alcides Andrade

Q] Estrutura de Edifcio Afetada por Instabilidade Elstica Global 151 Hclmany Murtinho Filho

PONTES E VIADUTOS f l7 ] O Desabamento do Vo Gerber do Viaduto Faria-Timb 159

Nelson Arajo Lima e Nelson Ruy Amado Souto Barrctto 18j Ponte sobre o rioTaquari na BR-386/RS: a Ponte que Quase Ruiu 173

Jairo Roberto Campos e Santos e Srgio Marques Ferreira de Almeida [T] Recuperao e Reforo da Ponte dos Remdios 183

Lenivaldo Aguiar dos Santos, Luciano Mrio Schiros, Humberto Caminha da Silva c Walter Farinclli

VARANDAS E MARQUISES 20| O Desmoronamento da Marquise do Hospital Municipal Barata Ribeiro 193

Nelson Arajo Lima 211 Quarto e Marquise Caem sobre Restaurante na Tijuca 205

Albino Joaquim Pimenta da Cunha, Fbio Dorigo e Rubens Mitri Sydenstricker

C O R R O S O 221 O Desabamento Repentino de uma Prumada em Prdio Residencial com 34 anos de Idade ... 215

Hlio dos Santos

FADIGA 231 Causas do Colapso e Recuperao Estrutural dos Apoios Metlicos da Tubulao do

Emissrio Submarino de Ipanema 223 Ronaldo Carvalho Batista, Michle S. Pfeil e Elianc Maria Lopes Carvalho

UTILIZAO E MANUTENO [24] Deformaes Excessivas em Lajes de uma Edificao Comercial em Botafogo - RJ 239

Vicente Custdio Moreira de Souza

ACIDENTES NATURAIS E IMPREVISTOS 251 Desabamento e Recuperao de Um Terminal Porturio 245

Maria Stclla Furtado Castello Branco e Nelson Szilard Galgoul 261 Catstrofes Produzidas por Furaces no Mar do Caribe 255

Lus A Godoy [27] Exploso e Incndio em Tanques de Armazenamento de Aguardente em Campos-RJ. . . . 263

Assed Nakcd Haddad e Vicente Custdio Moreira de Souza

CONCLUSES 267

INTRODUO

AS DIVERSAS RAZES PARA O MAU COMPORTAMENTO DAS ESTRUTURAS*

THOMAZ RIPPER Prof. Adjunto ti Kscola dc Fjigcnharia da UI-T'

JOS PAULO COSTA STAP - Reabilitao, Modificao c Proteo de lstruturas

u INTRODUO A reparao de estruturas, em particular as de beto armado e pr-esforado , pelo menos

desde o incio da dcada de 80, uma atividade cada vez mais freqente na indstria da Cons-truo Civil.

A necessidade de recuperar - ou reforar - uma estrutura existente deriva, na grande maioria dos casos, do fraco desempenho da mesma, comparativamente s expectativas para as quais foi concebida.

Neste aspecto, a identificao da(s) causa(s) do processo patolgico que levou degradao das estruturas ser sempre um fator preponderante para a prescr io da mais adequada metodologia de reparao. Alguns estudiosos da matria preocuparam-se em relacionar, esta-t ist icamente, a incidncia das falhas que esto na gnese das anomalias com as principais etapas da construo, entendidas estas como sendo as de concepo e projeto, seleo e em-prego de materiais, execuo, utilizao, manuteno e outras, nomeadamente as relacionadas com imprevistos e acidentes naturais.

O quadro 1, a seguir apresentado, sintetiza os resultados de alguns desses estudos. Uma simples observao dos diversos percentuais mostrados leva a constatao de que os mesmos no estaro muito prximos da convergncia, o que poder ser explicado no s pelo mtodo de avaliao, que no padronizado e varia muito, de observador para observador, mas tambm pela dificuldade que existe, muitas vezes, na atribuio da responsabil idade pela gerao de todo o processo patolgico a uma s causa.

Em boa verdade, importar menos quantificar a incidncia das anomalias e mais considerar que estas acontecem por falhas cuja responsabil idade poder ser imputada no s ao Projetista e ao Construtor, casos mais comuns, mas tambm ao Proprietrio e ao Utilizador, f iguras que igualmente fazem parte do Crculo de Qualidade da Construo (C.E.B. - Bulletin 182), apesar de, muitas vezes, sobre tal fato eles no terem a devida conscincia.

A ltima linha do quadro 1 traduz a experincia prpria dos autores deste texto, como projetis-tas, executores e/ou fiscais, considerado um universo de 260 obras espalhadas por toda a parte, mas particularmente em Portugal, no Brasil e nas antigas colnias portuguesas da frica e sia.

Dentre os diversos casos vivenciados, so aqui apresentados trs exemplos que pretendem caracterizar a identificao de falhas ocorridas em diferentes fases do processo de construo, ou, dito de outra forma, situaes distintas em que, no primeiro caso, a responsabilidade ir para o Projetista, no segundo para o Construtor e no terceiro para os Utilizadores.

GALERIA DE DRENAGEM DE UMA AUTO-ESTRADA EM LEIZA, NO PAS BASCO

Leiza uma cidade no norte da Espanha, prxima fronteira com a Frana, por onde passa a auto-estrada de ligao de Pamplona a San Sebastian, naturalmente a cruzar regies muito montanhosas.

Um dos acidentes geogrficos que o traado da auto-estrada teve que considerar foi o de um vale, j muito prximo a Leiza, em cujo fundo repousava uma ribeira, caminho natural das trutas quando em poca de desova, cuja preservao seria obviamente indispensvel.

A soluo adotada, em projeto, consistiu na execuo de um aterro de grande altura - 60 m -a vencer o vale, sendo a ribeira conduzida atravs de uma galeria de drenagem - bueiro - em beto armado, com extenso total de 200 m (ver foto 1).

Quadro 1

Correspondncia entre as causas dos fenmenos patolgicos nas estruturas e as fases do processo de construo

Fonte de Pesquisa * Concepo e Projeto Materiais Execuo Utilizao

e Manuteno Outras

F. Gabaldn (Madrid, 82) Espanha 41 13 31 11 4 Blgica 49 15 22 9 5 Reino Unido 49 11 29 10 1 Alemanha 37 14 30 11 8 Dinamarca 36 25 22 9 8 Romnia 37 22 19 11 11 C.E.B. Boletim 157 (82) 50

Jean Blvot (Paris, 74) 35 < = 5 8 => J. Loss (U.S.A, 87) 62 J. Hauser (U.S.A, 79) 36 10 44 5 5 Faculdade de Engenharia da Fundao Armando lvares Penteado (So Paulo, 89)

18 6 52 14 10

P. Aranha, D. Molin (Ibracon, 94)

30 5 39

E.N.R. (U.S.A. 79) 10 10 65 LE.M.I.T. (Caracas, 75) 20 43 23 T. Ripper (Lisboa, 97) 36 17 32 9 6

Vista da boca do bueiro, a jusante, do aterro e da auto-estrada

Estruturalmente, o canal uma pea triarticulada, na seo transversal. constitudo por aduelas com 2 m de comprimento, como se pode ver na representao esquemtica mostrada na figura 1.

Em meados de 1994, quando o aterro j estava totalmente concludo, o teto da galeria come-ou a ceder, sob o peso dos 60 m de terra, ficando evidentes duas grandes fendas, corridas ao longo de toda a extenso do canal, situadas a. aproximadamente. 1,0 m da base (ver figura 1).

A constatao do fenmeno foi imediata, sendo a sua causa, sem dvidas, a deficiente capaci-dade resistente das paredes da galeria. A primeira idia foi, portanto, a de se estar frente a um erro no dimensionamento estrutural. No entanto, uma simples reviso da memria mostrou que os clculos de estabilidade estavam corretos: a falha fora do desenhista, que inverteu a posio das armaduras principais, representando junto face interna da parede a armao mais fraca.

De qualquer forma, um banal erro de desenho no foi detectado na reviso do Projetista e Dono da Obra e contou com a falta de ateno - ou inexperincia - do Construtor, resultando num reforo que representou um custo de meio milho de dlares.

O reforo executado consistiu na criao de uma nova parede, em beto projetado, com 20 cm de espessura, aderente face interna da parede existente, como se pode observar na foto 2.

Foto 2

Execuo do reforo da estrutura

I 3 1 VIADUTO RODOVIRIO EM ALVERCA A auto-estrada do Norte (A.E. - 1 ) a que liga Lisboa ao Porto e tem, na totalidade, perto de

300 km de extenso. No ano de 1996, ficou concludo o n de interligao com a auto-estrada de contorno da cidade de Lisboa, na localidade de Alverca, 11 km a norte de Lisboa.

A principal obra-de-arte do n rodovirio o viaduto sobre a A.E. - 1, estruturado em duas vigas-caixo, pr-esforadas, vencendo, em trs vos hiperestticos, o comprimento total de aproximadamente 60 metros.

Foto 3

Vista inferior do viaduto

Durante a execuo do viaduto, na fase que antecede a montagem das armaduras e o lana-mento do beto, foram dadas ordens para que se procedesse a uma limpeza da cofragem, o que foi feito com jatos de ar comprimido.

No entanto, por incria, todos os detritos ali existentes (latas de refrigerante, pontas de cigar-ro, serradura, aparas de cofragem, etc.) foram "varridos" para as extremidades do viaduto, mais precisamente para o fundo da cofragem das travessas, deixando o tabuleiro limpo.

As travessas so vigas com uma densidade de armao elevada, sobre os apoios, e esto situadas numa cota abaixo da do tabuleiro. O pouco cuidado dos intervenientes no processo permitiu que a betonagem fosse executada, tendo o peso de beto compactado uma camada de lixo, no fundo das travessas, com a espessura equivalente de recobrimento das armaduras.

Ao se descofrar as peas, constatou-se que as armaduras estavam expostas em quase toda a extenso da superfcie inferior das vigas e que os aparelhos de apoio estavam cravados contra as mesmas, rompendo a frgil barreira do pouco beto misturado ao muito lixo compactado (ver foto 4).

Foto 4

Situao em um dos aparelhos de apoio, vendo-se um varo de armadura imerso em lixo compactado

Foi assim necessrio proceder-se a reparao da face inferior das vigas e, muito mais traba-lhoso ainda, a substituio dos aparelhos de apoio, o que implicou recurso a um complexo pro-cesso de introduo de apoios temporrios, remoo de beto por hidrodemolio (ver foto 5), betonagem por injeo de argamassas cimentcias aditivadas e introduo de macacos planos, para promover a reentrada dos apoios em carga (foto 6).

Foto 5

Hidrodemolio

A incria dos executantes custou ao Empreiteiro algo em torno dos 150 mil dlares, aproxima-damente 30% do custo da obra.

I 4 | EDIFCIO DE HABITAO EM LISBOA So Bento um nobre bairro em Lisboa, onde se situa o magnf ico prdio da Assembl ia

d a Repbl ica, rodeado por um alargado conjunto de tradic ionais prdios residenciais, cons-t rues centenr ias, a maior ia com vistas para o Tejo. Um destes edifcios (ver foto 7), com quatro pisos e uma cave parcial, foi objeto de inspeo, a pedido da Adminis t rao do Con-domnio, dado o agravamento veri f icado, ao longo do tempo, no processo de assentamento de um dos pavimentos.

Foto 7

Planta arquitetnica do 15 piso

Vista da fachada principal do edifcio

Estruturalmente, a construo assente, na periferia, em espessas paredes (aproximada-mente 80 cm de largura) de alvenaria de pedra, e, no centro, nas paredes da envolvente do ncleo dos acessos verticais. As demais peas resistentes so constitudas por paredes divis-rias tipo "gaioleiro" - elementos estruturados em peas de madeira, com os espaos interme-dirios cheios com argamassa de pedra rejuntada, sendo o conjunto revestido, nas superfcies, com reboco pobre. Estas paredes, em nmero de quatro, so paralelas fachada principal, estando afastadas entre si cerca de 3 metros.

Importa referir que, em termos da rigidez da edificao, a ala esquerda bem mais flexvel que a ala direita. Esta ltima dotada de um vo interno, em toda a altura do prdio, centrali-zado em relao ala e cercado, na sua envolvente, por paredes to espessas quanto as perifricas. Para alm desta diferena, existe outra, que se traduz na constatao de que, na ala direita, as paredes do "gaioleiro" vo de cima a baixo, transmitindo a carga dos vrios pisos diretamente s fundaes, enquanto que, na ala esquerda, pela existncia de uma cave com caractersticas de acesso ao galpo traseiro, as paredes descansam ao nvel do teto da cave, em vigas de madeira de 15 x 30 cm2 de seo transversal, com reforo de seo varivel nas extremidades (ver figura 3).

Interessa ainda descrever, em termos de estruturao, os pavimentos e as paredes divisrias secundrias. Os pisos so constitudos por soalhos de madeira, que se apiam em barrotes, que, por sua vez, transmitem as cargas de cada piso s paredes "gaioleiro". Inferiormente, estes barrotes suportam tetos de estuque suspensos (ver figura 3). As paredes divisrias dos vrios compartimentos, ortogonais aos "gaioleiros", so do tipo tabique, sendo, originalmente, alinha-das ao longo de toda a altura do edifcio (exceo feita ao 4 piso e cave esquerda). O p-direito arquitetnico da ordem de 3,70 m, com exceo da cave (= 3,20 m) e do 49 piso, cuja altura livre regulada pela inclinao do telhado.

Soalho

Pormenor do pavimento do rs-do-cho

As deficincias que se fizeram sentir na estrutura da construo foram todas em conseqn-cia das alteraes introduzidas pelos prprios moradores em suas habitaes, agravadas pela inexistncia de qualquer sistema de manuteno, particularmente no que se refere a substitui-o das tubagens de gua e esgoto que, quer por velhice, quer sob a ao do excesso de peso provocado pela concentrao de cargas resultante das remodelaes, acabaram por se romper, encharcando e apodrecendo o madeiramento, o que implicou no surgimento de uma srie de assentamentos e deformaes.

razovel admitir-se que as causas do grave estado de degradao da estrutura da ala es-querda do edifcio possam ser resumidas da forma que segue: a maior flexibilidade da ala esquerda do edifcio, se comparada ala direita, o que implica maior ressentimento das estruturas a quaisquer esforos imprevistos como, por exemplo, altera-es de cargas, efeitos ssmicos, ao corrosiva de guas e fungos; a idade do prdio, com o conseqente "cansao" das madeiras e mesmo das demais instala-es, o que implicou no incremento das deformaes nos vos e dos assentamentos, bem como pouca flexibilidade das vrias tubagens e conexes, com a conseqente maior facilidade para o surgimento de roturas e vazamentos; o acrscimo de carga em vrios pontos da estrutura, como resultado das alteraes levadas a efeito nos vrios andares; a degradao de vrias peas de madeira do teto da cave e da estrutura de alguns "gaioleiros" no R/C, por apodrecimento causado pela ao corrosiva de guas - principalmente - e de fungos.

difcil quantificar a intensidade ou nocividade de cada ao, porque todo o conjunto pato-lgico que interage. No entanto, e correndo o risco de no se estar sendo muito acurado, foi assumida a seguinte ponderao, para um total de 100 valores:

Causas do quadro patolgico implantado Valores deficincias originais de projeto 10 envelhecimento da estrutura 10 ao de guas e fungos 20

peso excessivo resultante de alteraes da compartimentao dos andares: piso 1 20

piso 2 10

piso 3 20 piso 4 10

Os sistemas de reparao adotados tiveram por objetivo, ao entrarem em funcionamento em conjunto, resolver o problema de segurana estrutural que punha em causa a estabilidade de toda a ala esquerda da edificao.

Resumidamente, as intervenes de reforo e reparao estrutural prescritas foram: reparao das fendas estruturais existentes no cimo das paredes "gaioleiro" de alguns pisos, nomeadamente o 2- e o 39; recuperao dos assentamentos pontuais que se fazem notar em quase todos os pisos, pela introduo localizada de perfis metlicos e pelo acionamento de macacos planos; reforo das vigas do teto da cave, pela introduo de prticos metlicos de substituio, cuja entrada em carga se fez pela incorporao de macacos planos; substituio parcial dos elementos de soalho do R/C (barrotes includos).

O custo total dos trabalhos de reforo e reparao executados aproximou-se dos 150 mil dlares.

art igo originalmente escrito em Portugal

ERROS DE PROJETO E DE DETALHAMENTO

O COLAPSO DA ESTRUTURA EM ARGAMASSA ARMADA DO CANAL DO RIO BOM PASTOR

NELSON ARAJO LIMA IEngenheiro e Diretor tia Diviso dc F.struturas da Secretaria de Obras c

Servios Pblicos da Prefeitura da Cidade do Rio de Janeiro (1963 a 1988)

Meu primeiro contato direto com o material argamassa armada teve lugar em abril de 1985, quando visitei a "Fbrica de Escolas", uma usina de pr-fabricao instalada na Avenida Presidente Vargas, a mais importante via de acesso ao centro da cidade do Rio de Janeiro. Nesta ocasio o meu interesse pelo estudo da argamassa armada foi despertado pela curiosi-dade diante da pequena espessura das peas em comparao com as dimenses comumente empregadas na utilizao do concreto armado.

Em outubro de 1986 tive a opor tun idade de visitar a fbr ica de argamassa a rmada que func ionava em Belford Roxo, municp io da Baixada Fluminense si tuado nas proximidades d a c idade do Rio de Janeiro. Esta unidade industr ial fabr icava espec ia lmente peas utili-zadas na montagem de estruturas para canal izao de cursos d 'gua (foto 1). Acostuma-d o a projetar estruturas deste mesmo tipo em concreto armado, estranhei a esbeltez das peas em argamassa a rmada em face das sol ic i taes que atuam nas estruturas de cana-l izao e da necessidade de garantir sua durabi l idade em ambiente em geral for temente agressivo. Tambm o disposit ivo de f ixao por s imples encaixe das peas vert icais nas p e a s h o r i z o n t a i s me p a r e c e u i n a d e q u a d o p a r a res is t i r e f i c a z m e n t e aos es fo r os sol ic i tantes nos ns da estrutura (foto 2). No trmino da visita, ao solicitar uma cpia do projeto estrutural e da respect iva Memr ia de Clculo das estruturas em argamassa arma-d a fui informado pelo gerente da fbr ica que estes e lementos tcnicos no estavam dispo-nveis, razo pela qual as d imenses indicadas no presente relato tcnico so aproxima-das pois foram obt idas por medies real izadas no t ranscurso das inspees.

Em maio de 1987, ao vistor iar o leito do rio Bom Pastor em Belford Roxo, depare i -me casua lmente com a obra de canal izao do referido rio. A estrutura do canal , que estava sendo construda com peas pr-fabr icadas em argamassa armada, apresentava um tre-cho desmoronado .

Foto 1

Montagem de uma estrutura de cana l pr-(abricada e m argamassa a rmada e m exposio na fbrica de Belford Roxo

Foto 2

Detalhe do dispositivo de encaixe existente no n da estrutura exposta na fbrica de Belford Roxo

2 j DESCRIO DA ESTRUTURA DO CANAL A seo transversal do canal em construo retangular e mede cerca de 2,0 m de altura

por 3,5 m de largura (ver figura 1).

Dimenses da seo transversal do canal em argamassa armada

S S.

Foto 3

Vista geral da estrutura de canalizao do rio Bom Pastor, construda com peas pr-fabricadas em argamassa armada

PEA DE PAREDE

LADO DO CANAL

o "T

VARjuma.20qL

PEA DE FUNDO

FUNDO DO 30 CANAL

O i O. CNJ

O" V. . - ;< \ x

Cotas em mm 4 5 0

Dimenses da seo transversal das peas em argamassa armada

pea na extremidade deixada livre das barras de ao da armadura principal das peas verticais. Depois de montadas no local, as peas so ento armadas longitudinalmente no interior do seu nicho superior e, em seguida, concretadas para se tornarem "contnuas".

| _ 3 j OBSERVAES FEITAS NO LOCAL

Um trecho de uma das paredes do canal em construo tombou para dentro do leito do rio ao longo de aproximadamente 20 m de comprimento, acidente ocorrido por ocasio da incidncia de fortes chuvas no local. As peas verticais da parede que desmoronou mantiveram sua integrida-de, girando em torno do n da estrutura (fotos 4 e 5).

As peas de argamassa armada tm espessura pequena, da ordem de 30 mm, e apresen-tam de modo general izado insuficincia de cobr imento da armadura e danos causados na argamassa por choques sofridos durante as operaes de manuseio, transporte e montagem (foto 6). Algumas peas depositadas nas proximidades do canteiro de obra apresentam graves defeitos de fabricao (foto 7).

As juntas verticais existentes entre os mdulos consecutivos so abertas, dotadas de uma banda de filtro geotxtil do lado do terreno e numerosas juntas j esto sendo tomadas por arbustos em pleno crescimento (foto 8).

A estrutura est em contato direto com o solo e com as guas do rio poludas por lixo, detritos e esgoto, encontrando-se portanto num microambiente muito agressivo. Um assoreamento intenso e prematuro j se faz notar no fundo do canal (ver foto 9).

A armao instalada no nicho superior da pea de coroamento das paredes constituda por quatro barras de ao nervurado com dimetro D =12,5 mm, estando o concreto executado no local com mau aspecto. As emendas por justaposio destas barras romperam-se no momento do colapso da estrutura (foto 10).

Foto 4

Trecho desmoronado da estrutura do canal do rio Bom Pastor

Fo to 5

Detalhe da parede tombada para dentro do leito do rio Bom Pastor

Foto 6

Face das peas de parede voltada para o lado do terreno, com armaduras sem cobrimento adequado e com danos causados por manuseio, transporte e montagem

Foto 7

A face inferior de uma pea de fundo com grave defeito de fabricao encontrada no canteiro da obra

Foto 8

O concreto lanado na pea de coroamento das paredes apresenta m qualidade devido s dificuldades de execuo

Foto 9

As guas do rio so fortemente poludas pelo despejo de esgoto, lixo e detritos

Fo to 10

Detalhe do concreto armado de m qualidade lanado no nicho superior das peas de coroamento das paredes

S s s i n S ;

Foto 11

Detalhe da base da pea vertical mostrando as barras de ao D=10,0 m m da sua armao principal.

Foto 12

Na fbrica de Belford Roxo um operrio pisa sobre a armadura de pea horizontal durante a concretagem, na v tentativa de garantir o seu cobrimento

Foto 13

Detalhe da extremidade da pea de fundo com o dispositivo para encaixe da pea vertical

I 4 1 DEFINIO DO MATERIAL ARGAMASSA ARMADA Em novembro de 1989, a ABNT-Associao Brasileira de Normas Tcnicas publicou a norma

NB-1259 Projeto e execuo de argamassa armada Alguns conceitos e recomendaes relacionados com a definio do material e com as exigncias de durabilidade so abordados a seguir.

No item "Definies" consta na norma: "3.2 Argamassa Mistura homognea composta de cimento Portland, agregado mido e gua, podendo even-

tualmente conter adies e aditivos que melhorem suas propriedades."

"3.4 Pea em argamassa armada Aquela de pequena espessura, composta de argamassa e armadura de telas de ao de

malhas de abertura limitada, distribuda em toda a seo transversal. Nota: considera-se como pea de pequena espessura aquela em que essa dimenso no

ultrapasse o valor convencional de 40 mm."

Quanto proteo da armadura, consta no item 4.3.3.2.4: "a) Cobrimento: a espessura nominal do cobrimento, respeitadas as tolerncias de execu-o especificadas em 4.5.3, no deve ser inferior a: 4 mm, no caso de peas em ambientes protegidos; 6 mm, no caso de peas em ambientes no protegidos; b) Medidas especiais: no caso de peas em ambientes agressivos, devem ser tomadas medidas especiais de proteo."

As tolerncias especificadas no item 4.5.3 so: "4.5.3.2 Na espessura, a tolerncia mxima admitida de 3 mm, no excedendo 10% da

espessura total da pea. 4.5.3.3 No cobrimento da armadura toleram-se variaes de 2 mm." Quanto s armaduras, tm-se as recomendaes: "4.4.2.1.4 No caso de telas de fio de ao, o dimetro dos fios no deve ser inferior a 0,56 mm,

nem superior a 3,0 mm. 4.4.2.1.5 No caso de telas de ao expandidas, a espessura das lminas no deve ser

inferior a 0,30 mm, nem superior a 1,60 mm. 4.4.2.1.6 A maior dimenso das malhas das telas de ao empregadas em argamassa

armada no deve ser superior a: a) 50 mm no caso de telas de ao soldadas. b) 25 mm no caso de telas de ao tecidas. c) 38 mm no caso de telas de ao expandidas."

RELATORIO SERLA "OBRAS DE CONTENO DE MARGENS DE RIOS E A ARGAMASSA ARMADA"

Em 1987, a engenheira Anna Margarida Maria da Costa Couto e Fonseca, ento diretora da Diviso de Solos e Estruturas da Serla-Superintendncia Estadual de Rios e Lagoas da Secretaria de Obras e Meio Ambiente do Estado do Rio de Janeiro, foi solicitada a examinar a convenincia do emprego da argamassa armada como revestimento estrutural de cursos d'gua na Baixada Fluminense e em So Gonalo. Aps estudar o assunto, Anna Margarida fez um estudo compara-tivo dos diversos tipos de estruturas utilizados pela Seria para a canalizao de rios e elaborou o relatrio "Obras de Conteno de Margens de Rios e a Argamassa Armada" | 2 ] , cujas principais assertivas esto resumidas a seguir:

Os projetos devem ser adequados a cada local, considerando a ocupao das margens e o tipo de solo ocorrente, atendendo s exigncias de economia e de durabilidade. A estabilidade da obra ser garantida pelo respeito aos fatores de segurana inerentes a cada tipo de estrutura. A dura-bilidade depender da resistncia dos materiais quanto agressividade qumica e biolgica das guas, em geral muito poludas. Nas estruturas em concreto armado, o concreto deve ser execu-tado com fator gua-cimento o mais baixo possvel para apresentar a mxima densidade e, se necessrio, devem ser utilizados cimentos especiais e aditivos. O cobrimento mnimo da armadu-ra recomendado pelas diversas normas de 40 mm. As estruturas devem possuir um mnimo de massa para terem inrcia suficiente para resistir ao impacto direto de cargas e do trnsito das mquinas utilizadas na limpeza dos cursos d'gua.

No caso dos canais abertos de seo retangular com estrutura em forma de "U" de concreto armado, os fatores de segurana so:

presso admissvel no terreno de fundao; considerao do efeito de subpresso no caso de deficincia de drenagem; dimensionamento das armaduras, principalmente quanto ao momento fletor nos ns.

A hiptese de carregamento que prepondera no clculo dos esforos para o dimensionamento da estrutura corresponde ao empuxo de terra atuando horizontalmente nas paredes verticais, estando o canal vazio e as margens suportando uma carga varivel vertical e uniforme, confor-me mostra a figura 3.

q (CARGA VARIVEL)

Fig. 3

Carregamento principal na estrutura (canal vazio com carga varivel nas margens)

? 1 T ! ? 1 T t t f -

A

/

_ B _ B

*

A estrutura em "U", constituda por peas pr-fabricadas de argamassa armada utilizada como revestimento estrutural de curso d'gua, deve resistir aos mesmos carregamentos indicados aci-ma.

As principais vantagens deste sistema so o pequeno peso das peas, facilitando o manuseio e a montagem sem necessidade de maquinrio, e a possibilidade de execuo mais rpida da obra. Entretanto, alguns problemas tcnicos foram observados:

a) deficincia na materializao do engaste por encunhamento da pea da parede na pea do fundo: sem o engastamento, a estrutura se transforma em mecanismo instvel;

b) deficincia quanto durabil idade, pois as peas no apresentam cobrimento adequado proteo das armaduras contra a corroso;

c) no foi apresentada metodologia de clculo da estabilidade interna das peas; d) falha quanto d renagem interna do terreno marginal, porque os geotxteis de f i lamentos

mult id i recionados so adequados como fi ltro para mater iais granulosos mas no caso de solos arg i losos pode haver co lmatao progressiva por mater ial ferroso, sendo necessr io prever uma camada de material granuloso entre o solo e a manta para garantir a ef icincia do funcio-namento do fi ltro;

e) o alto teor de cimento na argamassa pode causar microissurao interna por retrao, provocando tenses internas com diminuio da resistncia e facilitando a corroso das arma-duras.

Nas concluses do relatrio consta que as peas de argamassa armada, empregadas em estru-turas de canais com altura de margem superior a 1,0 m, no esto dimensionadas para resistir aos esforos a que esto submetidas e no apresentam durabilidade por falta de resistncia aos choques das mquinas utilizadas na limpeza de rios e canais, por deteriorao do material em face da agressividade das guas e pelo aumento da presso hidrosttica nas paredes causado pela diminuio, ao longo do tempo, da eficincia da drenagem interna.

O relatrio fotogrfico que ilustra o trabalho, realizado em junho de 1987, mostra os problemas ocorridos com uma canalizao em Vilar dos Teles, todos semelhantes aos ocorridos com a estru-tura do canal do rio Bom Pastor.

AVALIAO DO DIMENSIONAMENTO DA SEO DO N Considerando o empuxo de um solo no coesivo (c=0) com ngulo de atrito interno de 30 e

peso especfico de 18 kN/m3, com a atuao de uma carga varivel de 10 kN/m2 na superfcie do terreno, os valores caractersticos dos esforos na seo do n para 0,45 m de comprimento de canal (largura das peas pr-fabricadas) so:

Momento fletor : Mk = 6,59 kNm Cortante :Vk = 8,39 kN

Considerando ao da categoria CA50 e fck=20 MPa (valor presumido), o dimensionamento flexo conduz aos seguintes resultados:

para a rea de armadura tracionada na pea vertical da parede (ver figura 4) As = 1,14 cm2 (menor do que As.exist = 1,57 cm2)

MF DETALHE DA ARMADURA

Dimensionamento da pea da parede

COTAS EM cm

r

19

IO

] 2 0 !

o CM 8

201 Omm

COBRIMENTO (mm)

no caso da pea horizontal do fundo o momento fletor comprime a alma (ver figura 5 ) , o que resulta na necessidade de armadura dupla, sendo:

As' = 1,14 cm2 (comprimida) As = 1,30 cm2 (tracionada)

COTAS EM cm

Fig. 5

Dimensionamento da pea do fundo

MF

ZONA COMPRIMIDA

I

C=T

M F - C x Z

i C V

Atuao do momento fletor MF nas peas de argamassa armada

Os fios da malha de ao dispostos em posio vertical na alma da pea de fundo no envolvem as barras comprimidas de modo a evitar sua f lambagem lateral.

A armadura de cisalhamento calculada para a alma da pea vertical da ordem de 1,34 cm2/m, sendo a tenso cisalhante de clculo de aproximadamente 2 MPa.

CONCLUSES O colapso da estrutura de canalizao do rio Bom Pastor ocorreu devido ao empuxo d'gua das

chuvas atuando de fora para dentro do canal e pode ser explicado pela ineficincia da ligao, feita atravs de simples encaixe apertado por cunhas de alumnio, das peas verticais nas horizontais.

Para evitar o desmoronamento do restante da estrutura, foram instaladas escoras no topo do canal, provisrias de madeira ou definitivas de argamassa armada.

A definio do "material argamassa armada", constante da norma NB-1259, exige que as peas tenham pequena espessura (at 40 mm) e que sejam armadas de maneira difusa, ou seja, a armadura dever ser constituda por fios de ao de pequeno dimetro (at 3,0 mm) ou por lminas de ao de pequena espessura (at 1,6 mm) e distribudas ao longo de toda a seo transversal da pea. Em conseqncia desta definio, o material argamassa armada no adequado, do ponto de vista tcnico, para resistir aos esforos de flexo e de cisalhamento que solicitam as vigas e as lajes das estruturas tpicas de concreto armado, porque ser necessrio concentrar armaduras de ao com dimetro muito superior a 3,0 mm em posies de mxima excentricidade na seo transversal da pea, conforme mostra a figura 6.

Como o cobrimento adotado nas peas de argamassa armada da ordem de 5 mm, muito abaixo dos valores especificados para o concreto armado, a durabilidade da obra estar seria-mente comprometida pela facilidade de corroso das armaduras. No h controle de qualidade que permita garantir ao longo de toda a pea uma espessura de cobrimento de apenas alguns milmetros, da a obrigatoriedade de considerar o acrscimo do valor da tolerncia na espessura final do cobrimento. Os valores pequenos especificados na NB-1259 para o cobrimento da armadu-ra nas peas de argamassa armada se referem aos casos de ambiente no agressivo e devem ser acrescidos das tolerncias de execuo, seno sero insuficientes para assegurar a proteo das armaduras contra a corroso.

Apesar das crticas que formulei publicamente quanto ao emprego inadequado da arga-massa armada, atravs de diversas entrevistas apresentadas na mdia, atendendo solicita-o da reportagem de jornais, rdio e televiso decorrentes da publicao dos meus artigos no meio tcnico, este emprego desastroso da argamassa armada prosseguiu ainda por alguns anos. Estes artigos tcnicos foram publicados no Jornal da Abraco-Associao Brasileira de Corroso em 1991131 e no Jornal da Seaerj-Sociedade dos Engenheiros e Arquitetos do Estado do Rio de Janeiro em 1991141 e em 1993t5). Mas em face dos sucessivos desmoronamentos ocorridos nas estruturas de canalizao de alguns rios em argamassa armada, no foi mais possvel insistir no uso desta soluo, tendo a fbrica de Belford Roxo sido desativada.

importante assinalar que a adoo desta soluo no foi submetida aprovao da Diviso de Estruturas da Secretaria Municipal de Obras e Servios Pblicos, da qual eu era diretor na poca, e no foi aprovada pelo Servio de Solos e Estruturas da Seria, graas sobretudo compe-tncia profissional e ao zelo funcional da engenheira Anna Margarida Maria da Costa Couto e Fonseca, minha prezada colega do servio pblico que infelizmente faleceu de modo prematuro no dia 11 de julho de 1993.

AGRADECIMENTOS

Agradeo ao amigo Antonio Corra Mattos por ter desenhado as figuras que ilustram este relato tcnico referente ao acidente com o canal do rio Bom Pastor, descoberto por acaso justa-mente no curso de uma vistoria em que, como em inmeras outras oportunidades, ele estava presente para ajudar no que fosse necessrio, sempre com boa vontade e muito interessado em adquirir novos conhecimentos tcnicos relacionados com o exerccio de sua profisso de dese-nhista de estruturas em concreto.

BIBLIOGRAFIA

1. Associao Brasileira de Normas Tcnicas. (1989). Projeto e execuo de argamassa armada- NB-1259,

ABNT. Rio de Janeiro. Brasil.

2 . Fonseca AMMCC, Obras de Conteno de Margens de Rios e a Argamassa Armada. Seria, (1987), Rio de

Janeiro, Brasil, 44 pginas.

3 . Lima NA. A Durabilidade das Estruturas de Concreto, Jornal da Abrao, fout/nov/dez/91), Rio de Janeiro. Brasil,

pginas 4. 5 e 6.

4 . Lima NA, O uso inadequado da argamassa armada resulta em estruturas sujeitas deteriorao prematura por

corroso das armaduras. Jornal da Seaerj, (nov/91), Rio de Janeiro, Brasil, pginas 4 e 5.

5. Lima NA. Durabilidade e Robustez das Estruturas de Concreto e de Argamassa Armada, Jornal da Seaerj.

(mar/93), Rio de Janeiro, Brasil, pginas 6 e 7.

A IMPORTNCIA DA CORRETA CONSIDERAO DO PESO PRPRIO NO PROJETO DE ESTRUTURAS

ARTHUR EUGNIO JERMANN F.ng. Civil, Consultor, Professor Aposentado da L'1'RJ, Ul-T c PUC - R|

R O B E R T O P O S S O L L O J E R M A N N Hng. Civil, M.Sc., Professor Adjunto da UI ;I ?

I 1 l INTRODUO A excessiva confiana que alguns engenheiros construtores e mestres-de-obra depositam em

sua experincia e competncia profissional pode vir a se tornar bastante perigosa, principalmen-te quando se trata da execuo de empreendimentos de grande porte.

O relato que segue diz respeito a uma obra situada no Nordeste do pas, constituda por uma estrutura em arco, de grande vo, em que a retirada prematura do escoramento, pelos motivos anter iormente mencionados, quase acarreta um grave acidente, e que poderia ter acontecido, na realidade, por uma falha ocorrida ainda na fase de projeto.

APRESENTAO DO PROBLEMA O empreendimento em questo composto por dois armazns geminados, em cobertura

curva, cada um com vo livre de 74 metros e 29 metros de p-direito, possuindo uma extenso total de 186 metros, conforme ilustrado na foto 1.

Foto 1

Vista geral de empreend imento similar (fonte: Cat logo ABCI]

A est ru tura de cada arco era const i tu da por segmen tos p r -mo ldados (ver f igura 1) apo iados prov isor iamente por um escoramento tubular provido de rodzios, espec ia lmente pro je tado para poder ser des locado com faci l idade e incrementar a ve loc idade execut iva da obra . Estes segmentos pr-moldados eram co locados sobre o escoramento , em obed inc ia a um gabar i to de ta lhado pelo projeto estrutural , sendo em seguida executadas, " in loco", as luvas de concre tagem entre os d iversos e lementos, const i tu indo-se ento a estrutura f inal em arco.

Faz-se importante mencionar que em sua fase inicial de func ionamento os arcos foram projetados como tr iar t iculados (isostticos, portanto,) para melhor acomodarem as deforma-es e conseqentes esforos prel iminares devidos atuao do peso prpr io (a exemplo dos procedimentos adotados pelo engenheiro Eml io Baumgar t na autor ia de importantes e pioneiros projetos de pontes e outras estruturas em arco).

CONCRETAGEM LOCAL CONCREIAGEM POSTERIOR PARA

armao de transio da'rtula

Esquema geral da estrutura dos arcos e detalhe de rtula

DETALHE DAS (RTULAS (TIPO MESNAGER)

A filosofia executiva previa, funo dos escoramentos rolantes projetados, a confeco dos arcos aos pares, aps ter-se construdo independentemente o arco da empena, o qual apoia-va-se em inmeros pilares, conforme se pode observar na representao esquemtica ilustrada pela figura 2.

Executados inicialmente os trs arcos adjacentes e colocadas as placas pr-moldadas de cobertura, o comportamento do arco mais prximo da empena (o central) estava em condies de ser testado, pois j contava, praticamente, com a carga total de projeto, uma vez que supor-tava as placas de cobertura de ambos os lados.

A orientao recebida pelo engenheiro chefe da obra, por parte do projetista estrutural, era de que deveria ser proporcionado um afrouxamento do escoramento, antes de sua total retira-da, para se poder verificar o comportamento geral da estrutura com tal envergadura.

Afrouxado o escoramento, verificou-se que os arcos teimavam em permanecer apoiados no mesmo.

O engenheiro chefe da obra, que possua muita "tarimba" profissional, depositando total confiana em seu trabalho e no de seus comandados, deu ordem para se abaixar ao mximo o escoramento, deslocando-o em seguida. Naquele momento, provavelmente, no lhe passava sequer pela cabea poder ter havido uma falha de projeto. Atnito, verificou que os arcos se deformavam, embarrigando perigosamente!

Rapidamente, informou ento aos proprietrios da empresa construtora a anomalia, que prontamente contataram a firma de projeto, na qual o primeiro autor consultor, comunicando-Ihe a ocorrncia. Este solicitou que fosse imediatamente reposto o escoramento dos arcos e que se aguardasse sua chegada para anlise conjunta do problema.

Chegando-se ao local e tomando-se conhecimento detalhado do que havia acontecido, recomendou-se manter os arcos escorados at se poder analisar todas as possveis causas do comportamento anmalo apresentado pela estrutura.

Analisado o projeto do arco, verificou-se que o projetista havia considerado em seus cl-culos uma carga uniformemente distribuda, como mostrado na figura 3, em que o valor contemplava, corretamente, a intensidade do carregamento, apenas para a seo central do vo. No havia sido levado em conta, portanto, o acrscimo de carga correspondente cur-vatura do arco, que, na realidade, estaria sujeitando-se a um carregamento com o aspecto indicado na figura 4.

1 ' 1 1 1 1 1 Carregamento inicialmente considerado no arco

Como as coordenadas originais dos eixos dos arcos haviam sido determinadas baseando-se no carregamento uniforme, as mesmas tiveram que ser recalculadas luz do carregamento correto. Comparadas s anteriores, verificou-se que a curvatura de cada elemento pr-moldado no sofria variao sensvel e que estes elementos poderiam ser integralmente aproveitados. Todas as armaduras, inicialmente adotadas nas peas pr-moldadas e nas rtulas (ver figura 1), no sofriam majorao aprecivel, permitindo que, desta forma, tais elementos fossem de fato utilizados, em atendimento nova geometria.

Para se conduzir o eixo de um arco sua nova posio bastaria se cortar o concreto execu-tado no local (luvas), reposicionando-o de acordo com as novas coordenadas, calculadas e enviadas para a obra, procedendo-se em seguida a outras concretagens "in loco".

Agindo-se desta maneira, conseguiu-se controlar de forma satisfatria o problema das de-formaes ocorridas, obtendo-se pleno xito executivo no restante da construo.

3 CONCLUSOES Acredita-se que os fatos anteriormente descritos encerram mensagens importantes tanto

para projetistas quanto para construtores. Aos primeiros pelo fato de que, em determinadas circunstncias (obras de vulto e/ou pionei-

ras), no cabem simplificaes de clculo muitas vezes adotadas em pequenos projetos. No presente caso, alm de se ter uma estrutura de grande vo e sistema construtivo ainda bas-tante recente no pas, deparava-se com um arco no muito abatido, impondo-se, portanto, a correta considerao de seu peso prprio e das placas de cobertura, que nele se apoiavam.

Aos construtores, mesmo os mais experientes, que advoguem sempre a prudncia em suas metodologias construtivas, no permitindo que a vaidade ou o orgulho profissional furte-lhes a viso da segurana do empreendimento como um todo (meios e fins). Na situao explanada, o engenheiro construtor no precisaria ter corrido o enorme risco que correu ao ordenar a retirada total do escoramento. Se em tal momento tivesse vislumbrado a possibilidade do erro existir, no em seus prprios procedimentos, mas sim nos de outros, certamente no teria do que se arrepender ou sofrer crticas.

A histria tem demonstrado atravs dos anos que grandes ensinamentos advm dos erros cometidos, com ou sem graves conseqncias, e quo grande sao em geral os homens que possuem a humildade de admitir suas prprias falhas, de forma a corrigi-las ainda a tempo de evitar um prejuzo maior. Na realidade o reconhecimento do erro torna-se uma grande virtude no atalho que se toma rumo a uma pretensa perfeio.

BIBLIOGRAFIA 1. Associao Brasileira da Construo Industrial izada. Manual Tcnico de Pr-Fabricados de Concreto.

So Paulo. 1987.

O COLAPSO DE UM SILO DE AO PARA ARMAZENAMENTO DE CLNQUER

PAULO ALCIDES ANDRADE Eng" Civil Industrial, lecionou durante dez anos a Cadeira de Estruturas Metlicas na Escola de Engenharia Mackenzie,

Diretor da Progcsim-Nova l :rcntc Engenharia de Estruturas Metlicas. Consultor e Projetista de Estruturas Metlicas

L U INTRODUO Ao se relatar este caso, deseja-se apenas focalizar a importncia da verificao de todos os

detalhes de um projeto, em todas as suas etapas, sejam elas na prancheta (ou atualmente no CAD) ou nas diversas fases de execuo da obra. No caso das construes metlicas esta ateno aos detalhes torna-se extremamente importante. Por ser um sistema tipicamente in-dustrializado. at chegar entrega da obra a construo metlica passa por diversas fases, nas quais as atenes e verificaes devem ser acuradas.

O pro je t i s ta -ca lcu l i s ta deve ter mui ta a teno no c lcu lo das ca rgas a tuan tes e no d imensionamento das sees e dos sistemas de ligao. Compete a ele traduzir o projeto bsico, executando todos os detalhes necessrios fabricao dos elementos estruturais, verif icando sua conformidade com os dados do calculista e com as normas de desenho, con-venes e anotaes. O responsvel pela execuo ou fabricao das estruturas e sua equi-pe devem verificar esta conformidade e alertar quando algo lhe parecer irregular. Finalmente, o responsvel pela montagem, alm de execut-la de acordo com as instrues recebidas da fbrica e com os desenhos e informaes do projeto, deve ainda acusar qualquer sentimento de situao anmala.

A obra chega a um bom final quando todos esto atentos e trabalham como uma orquestra bem afinada. Apesar de cada um tocar um instrumento diferente, se um desafinar chama a ateno do outro.

O caso em questo trata da construo de dois silos com estrutura de ao para armazena-mento de clnquer, matria-prima para a produo de cimento.

O cliente, uma conhecida empresa estatal, estava em 1975 voltado para a construo de uma srie de barragens para usinas hidroeltricas ao longo do rio Tiet, em So Paulo. Como o consumo de cimento seria muito grande, houve necessidade de instalar uma usina prpria para atender s obras, com a conseqente construo de grandes silos para armazenamento dos materiais componentes do concreto. Considerando o nmero de barragens a serem construdas, o cliente tinha uma exigncia bsica: os silos deveriam ser desmontveis e remontveis, para que, quando terminada a construo da primeira barragem, os mesmos pudessem ser transferi-dos para a segunda, e assim sucessivamente.

I 2 | DESCRIO DA ESTRUTURA Para permitir o seu reaproveitamento, os silos deveriam ser totalmente parafusados, no

somente nas estruturas de suporte (colunas e complementos), mas especialmente no prprio corpo do silo, constitudo por chapas formando uma parte cilndrica vertical central e duas partes cnicas, uma no fundo e outra na cobertura do silo.

No ser necessrio ressaltar a necessidade de preciso dos desenhos de execuo, que localizavam quase 20 mil furaes a serem feitas nas chapas, para coincidirem entre si, e receberem os parafusos de ligao, l igando chapas sobrepostas. Se isso j no era simples no corpo cilndrico, pode-se imaginar a complexidade para as partes cnicas. Cumpre notar que na poca dessa obra no se contava com os modernos equipamentos e programas de informtica (AutoCad, Windows). Os desenhos eram executados na prancheta, uti l izando-se

lpis ou nanquim, rgua e compasso. No mximo os desenhistas eram auxiliados por um tecngrafo e uma calculadora eltrica. No obstante, o dimensionamento foi perfeito e todos os furos resultaram coincidentes e permitiram a montagem sem problemas.

As principais caractersticas da estrutura dos silos, mostradas na figura 1, so as seguintes:

O sistema de sustentao formado por seis colunas em perfis I, com altura de 9,40 m do piso at a interseo do cone inferior com o cilindro.

O sistema de contravento para estabilidade do conjunto constitudo por um cintamento poligonal em perfis I laminados, aproximadamente a 1/3 da altura, e por contraventos em cantoneiras cruzadas, parafusadas em chapas fixadas nos eixos das colunas e abrangendo 2/3 da altura superior das colunas.

Os acessrios necessrios para a operao do silo so: as escadas de marinheiro para acesso boca de visita no cone superior, a tubulao de carregamento e o flange de descar-ga no vrtice do cone inferior.

O cilindro constitudo por oito faixas de chapas com 1,20 m de altura e 4 m de compri-mento cada uma, curvadas em calandras, com raio de 4,5 m. Todas as chapas tm suas bordas horizontais sobrepostas para serem emendadas e so unidas por cobrejuntas no sentido vertical.

O clculo determinou parafusos de Vz com espaamento de 100 mm entre eixos e furos para todas as emendas das chapas do cilindro, o mesmo processo tendo sido utilizado para as emen-das das chapas dos cones.

Na transio entre o cone inferior e o corpo cilndrico foi projetado um anel circular em chapas reforadas por nervuras, o qual se apia no topo das colunas em seu centro de gravida-de, recebendo as reaes das paredes do cilindro e as ligaes das chapas do cone inferior. Os parafusos de ligao do cone inferior com o citado anel foram calculados para distribuir toda a carga proveniente do silo carregado, uma vez que no se poderia contar com o atrito do material nas paredes do cilindro. Em conseqncia, estes parafusos foram previstos com dimetro de (S = 2,85 cm2 ou cerca de 125% maior do que a seo dos parafusos de W , com 1,27 cm2). Assim constou no relatrio de clculo e nos desenhos do projeto bsico.

Os dois silos estavam totalmente montados e a unidade comeara a entrar em operao. Um dos silos foi carregado com cerca de 60% de capacidade e no outro foi completado o enchimento a 100%. Em certo momento, numa seqncia rpida e ruidosa, o fundo cnico do silo cheio se desprendeu totalmente do anel que se apoiava sobre as colunas, caindo praticamente inteiro, rompendo-se e amassando-se quando atingiu o solo (ver foto 1). Concomitantemente, o material pulverulento caiu, desprendendo-se do cilindro. Um efeito de pisto criou vcuo interno dentro do cone e danificou toda a parede do silo (ver fotos 2 e 3). No entanto, o cilindro, mesmo defor-mado, no se soltou do anel de sustentao. O cone superior continuou intacto, apenas se amas-

Dimetro do corpo cilndrico Altura do corpo cilndrico Altura do cone superior (tampa) Altura do cone inferior (de descarga) Altura da boca de descarga no vrtice do cone inferior Altura total de cada conjunto Volume do silo Densidade do clnquer Capacidade do silo

9,00 m 9,11 m 3,57 m 5,40 m 4,00 m 22,08 m 770 m3 1,3 t/m3 1.000 t

3 O ACIDENTE

Foto 1

Foto 2

Os dois silos, vendo-se em segundo plano o silo acidentado. Notar que s o fundo caiu, tendo o corpo superior permanecido fixado no anel, amassado e enrugado por efeito de suco interna

O amassamento da parede do cilindro, enrugado pela suco

sando quando repuxado pelo cilindro que desabou (ver fotos 4 e 5). Os parafusos que ligavam as chapas do cilindro e do cone superior no se quebraram. O conjunto todo no se rompeu, mas ficou totalmente amassado, encolhendo e enrugando por efeito da suco provocada pelo movi-mento do material que, ao cair, provocou o vcuo interno.

I 4 | A ANLISE DO PROBLEMA Surpreendida pela ocorrncia, to logo soube do fato, mesmo ainda sem maiores detalhes,

toda a equipe tcnica responsvel pela empresa fabricante e montadora dos silos passou a pesquisar as possveis razes do acidente.

Foram examinados os clculos estruturais que estavam totalmente corretos.

Foto 3

Parede do cilindro amassada. Notar os dois parafusos rompidos

Foto 4

Vista do cone superior amassado

Foto 5

O cone superior f icou amassado mas no sofreu ruptura. Notar que o anel e as colunas esto intactos

Foram pesquisados os materiais empregados e as dimenses das chapas e dos perfis, e tudo estava em perfeita conformidade com o projeto. Em certo momento, surpreendentemente, ao serem examinados os desenhos de detalhes e as respectivas anotaes e listas de materiais, verificou-se uma grave ocorrncia: por um engano, o desenhista, em vez de escrever "parafusos de A 325" para designar os parafusos da ligao do cone inferior com o anel, escreveu para-fusos de Vz" iguais para todas as ligaes, valor que estava especificado somente para as liga-es das chapas do cilindro e dos cones.

O incrvel nesse caso foi que a falta desta necessria anotao passou desapercebida pelo calculista que examinou o desenho. Passou normalmente pelo setor de fabricao, que obe-decendo ao desenho e s listas de materiais, executou toda a furao das chapas para para-fusos de V i \ Como se tratava de milhares de furos, os poucos furos que deveriam ser de W e que correspondiam a cerca de 10% apenas do total, passaram desapercebidos, sem causar estranheza ao pessoal, apesar de sua prtica. Na montagem, apesar tambm da experincia da equipe montadora, como o anel t inha trs fileiras de parafusos, no foi posto em dvida ou questionado se os desenhos estariam enganados. Para eles, tudo era parafuso de V i \

O acidente foi imediatamente levado ao conhecimento da direo da empresa cliente. A empresa executora dos silos, reconhecendo sua responsabil idade, imediatamente se prontificou a reparar os mesmos, de incio construindo um novo silo para substituir o silo acidentado, com aplicao dos parafusos corretos. No silo que no havia cado foi preciso desmontar toda a estrutura, pois para a furao de W o espaamento existente era inconveniente, tendo sido por tanto necessr io reconstru i r o ane l para permit i r nova furao. O si lo ac iden tado foi sucateado.

L U CONCLUSOES O presente caso mais uma vez mostra a importncia de um pequeno detalhe (a falta de

anotao correta no corpo do desenho original, por falha humana). Mostra tambm a necessida-de da cuidadosa verificao de todos os pontos do projeto, e o cuidado que se dever ter espe-cialmente com as "excees". No caso, num total de cerca de 8.000 parafusos, apenas cerca de 800 no seriam de Vz", mas esses 10% eram os responsveis para suportar toda a carga vertical do material. E este detalhe no foi percebido por uma srie de pessoas, engenheiros, projetistas, desenhistas e executores, todos eles competentes e experientes, mas que no viram "o pequeno engano" do desenhista que executou o desenho de detalhe. Cumpre notar que em todo o resto da construo no se encontrou defeito. As colunas continuaram perfeitas, o anel no se deformou, as chapas no se soltaram, apenas se amassaram como um conjunto homogneo. Salvo o erro de dimetro para essa minoria de parafusos, todo o projeto estava perfeito.

Esse engano do desenhista, que puxou a linha das responsabilidades, certamente foi involuntrio, e apenas lhe causou um grande constrangimento. Os demais envolvidos no processo tiveram a justificativa de que obedeciam ao desenho e, portanto, apenas se solidarizavam com os constran-gimentos.

No final da linha, o responsvel final, diretor e proprietrio da empresa, arcou com todos os prejuzos. Os prejuzos materiais, pela reconstruo do silo, pela indenizao dos materiais perdi-dos e ainda pelos lucros cessantes causados em funo da falta do equipamento necessrio obra. Mas talvez pior do que isso, arcou com o prejuzo moral de ter sua empresa causado tantos aborrecimentos e inconvenientes ao cliente. Esse, devidamente ressarcido, exteriorizou sua "com-preenso" pelo ocorrido e apresentou seus "agradecimentos pelas providncias da empresa".

Mais uma vez, repetimos, uma simples falta pode ocasionar um grande desastre. A simples falta de anotao num desenho, portanto um simples detalhe, foi o estopim de um desastre com todas as suas conseqncias, mas que felizmente no causou vtimas pessoais.

O autor do presente relato viveu esse problema pessoalmente, como diretor e proprietrio da empresa fornecedora dos silos.

ACIDENTES POR FALTA DE DURABILIDADE E DE ROBUSTEZ COM ABRIGOS DE ARGAMASSA ARMADA

EM PONTOS DE NIBUS NELSON ARAJO LIMA

llngenheito c Diretor tia Diviso dc Estruturas cia Secretaria de Obras c Servios Pblicos da Prefeitura tia Cidade tio Rio dc Janeiro (1963 a I9K8)

ALBINO JOAQUIM PIMENTA DA CUNHA Msc, l:.ng" Civil, Professor Assistente da Faculdade de lngenharia da Universidade do listado do Rio de (anciro

INTRODUO A argamassa armada vem sendo difundida em vrios pases nas ltimas dcadas e normalmen-

te utilizada em peas de pequena espessura, cujo comportamento principal o de casca ou chapa. As pequenas espessuras permitem executar peas leves que podem ser transportadas manualmen-te, ideais para a pr-fabricao de estruturas situadas em locais de difcil acesso ou com pouco espao disponvel para a movimentao de mquinas e de equipamentos de montagem.

A primeira vez que examinamos um abrigo para ponto de nibus construdo em argamassa armada ocorreu em 1985, quando visitamos a chamada "Fbrica de Escolas", usina de pr-fabricao de peas de argamassa armada em funcionamento na Avenida Presidente Vargas, principal via de acesso rea central da cidade do Rio de Janeiro.

Ao longo dos anos que se seguiram vrias centenas deste tipo de abrigo foram instaladas na cidade e, ao vistoriar algumas dezenas destas estruturas, pudemos verificar que a corro-so das armaduras estava provocando sua deteriorao prematura.

Quanto esttica, no h o que questionar pois os abrigos do uma sensao de leveza bastante agradvel visualmente (ver figura 1). Sob os pontos de vista estrutural e funcional, no entanto, eles possuem uma srie de inconvenientes, descritos em seguida.

No fim da tarde do dia 4 de dezembro de 1992 dois abrigos da Praa Baro de Drummond, no bairro de Vila Isabel, foram derrubados pelo impacto do espelho retrovisor da lateral direita de um nibus que se aproximou demasiadamente do meio-fio ao estacionar no seu ponto de parada. O abrigo que recebeu diretamente o impacto desmoronou de modo imediato, mas fel izmente no causou vt imas pois sua cobertura permaneceu apoiada parte no nibus e parte no abrigo vizinho que, com o choque tambm ficou inutilizado. O nibus sofreu pequenas avarias e continuou circulando normalmente.

Nas numerosas vistorias encontramos em vrios locais da cidade restos de abrigos destrudos ou seriamente avariados.

I 2 l DESCRIO DA ESTRUTURA DO ABRIGO Como no foi possvel obter os desenhos e a Memria de Clculo do projeto estrutural do abrigo

para ponto de nibus, a descrio da estrutura ser feita de modo aproximado com base nas medies e nas observaes feitas no curso das vistorias realizadas (ver figura i ) .

A estrutura do abrigo formada por duas peas pr-fabricadas em argamassa armada: a) uma cobertura em forma de marquise retangular medindo em planta 2,0 m de largura por

4,2 m de comprimento, formada por um tubo cilndrico vazado com 3,5 cm de espessura e 32 cm de dimetro externo, dotado de dois pinos, no qual se engastam oito nervuras invertidas, de altura varivel de 2,5 cm no bordo livre para 30 cm no engaste e de espessura constante igual a 2,5 cm, que por sua vez apoiam sete painis de laje contnuos e com 2,5 cm de espessura;

b) um pilar com 2,0 m de altura e de seo transversal com o formato de um "E", dotado no seu topo de uma garra circular com dois orifcios de seo quadrada.

A marquise "engastada" no topo do pilar por meio do encaixe dos pinos do cilindro nos orifcios da garra do pilar, o aperto desta ligao sendo feito por meio da introduo de cunhas metlicas.

CORTE TRANSVERSAL VISTA SUPERIOR

Frma esquemt i ca do abr igo e m a rgamassa a r m a d a

200

colas em cm

LUMINRIA i %

OBSERVAES FEITAS NAS VISTORIAS

3.1) Deteriorao prematura Ao examinar as estruturas verificamos uma insuficincia generalizada de cobrimento da armadu-

ra e o emprego de barras de ao de dimetro grosso (de 10 a 12,5 mm) em peas de espessura da ordem de 30 mm (foto 1). A fissurao e o descolamento de argamassa de cobrimento so sistem-ticos: ocorrem em todas as estruturas e nas mesmas posies, como o caso das fissuras em diagonal que se abrem sempre nas quinas da laje de cobertura (foto 2).

Nas proximidades do furo deixado para encaixe da luminria, a laje de cobertura apresenta fissuras paralelas ao lado menor da marquise, com manchas de infiltrao de guas pluviais (foto 3).

A armadura negativa de dimetro mais grosso disposta ao longo da face superior das nervuras invertidas est aparente em vrios trechos devido ao descolamento da camada de cobrimento (foto 4).

O dispositivo de fixao da cobertura no topo do pilar apresenta deteriorao acentuada, sobretudo na garra circular, onde a argamassa est parcialmente esfacelada em torno dos orifcios de encaixe, deixando mostra a armadura grossa (fotos 5 e 6).

O pilar em argamassa armada dispe nos seus cantos de armaduras longitudinais de di-metro da ordem de 12,5 mm e de armaduras finas, em forma de malha de ao soldada, distri-budas ao longo de suas paredes (foto 7).

3.2) Desmoronamento por impacto acidental O abrigo da Praa Baro de Drummond desmoronou devido ao impacto do espelho retrovisor

de um nibus numa das quinas do bordo livre da cobertura prximo ao meio-fio (foto 8). Este impacto de pequena monta danificou pouco o local atingido (foto 9) mas foi suficiente para provocar a ruptura brusca do pilar fortemente solicitado a toro (foto 10).

As armaduras grossas longitudinais do pilar saltaram para fora da argamassa, havendo nelas sinais de corroso (foto 11).

A cobertura do abrigo acidentado foi de encontro cobertura do abrigo vizinho, que tam-bm se partiu com o choque (foto 12).

H sinais de corroso nas armaduras negativas das nervuras invertidas da cobertura nos trechos em que ficaram expostas devido expulso do pequeno cobrimento, locais onde foi aplicada argamassa comum de cimento e areia na tentativa de recompor o cobrimento perdi-do (foto 13).

A garra circular do topo do pilar apresenta-se muito deteriorada, com esfacelamento de partes da argamassa e forte corroso das armaduras (foto 13).

O cilindro da cobertura no est bem encaixado no dente de apoio existente na garra circular do pilar, tendo a folga sido preenchida com argamassa (foto 14).

Foto 1

Foto 2

Vista do abrigo em ponto de nibus construdo em argamassa armada. As lajes da cobertura apresentam fissuras com infiltrao de gua pluvial e danos nos bordos livres com armaduras expostas

Nas quinas do bordo livre da laje de cobertura ocorre de modo sistemtico uma fissura disposta em diagonal

Foto 3

Detalhe da fissurao da laje de cobertura nas proximidades da luminria, notando-se os sinais de corroso nas a rmaduras

Foto 4

Vista da face superior da cobertura. A armadura negativa de dimetro grosso disposta nas nervuras invertidas est aparente em vrios trechos, devido ao descolamento da camada de cobr imento

Foto 5

Detalhe do dispositivo de fixao da cobertura no topo do pilar. A fissurao junto aos dois furos da garra circular, em que se encaixam os dentes do cilindro, facilitar a corroso das armaduras g rossas

Foto 6

Topo cio pilar de um abrigo cuja cobertura foi retirada aps acidente. Notar os detalhes de frma e de armao do furo da garra circular

Foto 7

Detalhe do pilar em argamassa armada. A armadura grossa tem cobrimento de 5 m m e a armadura fina em malha est com cobrimento quase nulo

Foto 8

Abrigo desmoronado pelo impacto do espelho retrovisor externo de um nibus na quina da sua cobertura

Foto 9

O impacto na quina da cobertura danificou pouco o local atingido

Sggtt fflIB

Foto 10

O pilar oco em argamassa armada sofreu ruptura brusca pola toro devida ao choque

Foto 11

As armaduras grossas do pilar saltaram para fora da argamassa. Notar os sinais de cor roso

Foto 12

Os dois abrigos destrudos no acidente vistos de baixo

Foto 13

Topo do pilar d e s m o r o n a d o c o m sinais de corroso e de apl icao precr ia de a rgamassa sobre a rmaduras que perderam o cob r imen to

Foto 14

O cilindro da cober tura no est b e m encaixado sobre o dente de apo io do topo do pilar, tendo a folga s ido preenchida c o m a r g a m a s s a .

I 4 1 DEFINIO DO MATERIAL ARGAMASSA ARMADA Na norma NB-1259 Projeto e execuo de argamassa armada publicada pela ABNT em

novembro de 1989, constam as seguintes definies: "ARGAMASSA - mistura homognea composta de cimento Portland, agregado mido e gua,

podendo eventualmente conter adies e aditivos que melhorem suas propriedades". "PEA DE ARGAMASSA ARMADA - aquela de pequena espessura (mximo de 40 mm), compos-

ta de argamassa e armaduras de telas de ao de malhas de abertura limitada (dimetro at 3 mm, espaamento at 5 cm), distribuda em toda a seo transversal".

"COBRIMENTO - a espessura nominal do cobrimento, respeitadas as tolerncias de execuo de 2 mm, no deve ser inferior a: 4 mm, no caso de peas em ambientes protegidos: 6 mm, no caso de peas em ambientes no protegidos. Medidas especiais devem ser tomadas no caso de peas em ambientes agressivos".

"TIPOS DE LIGAO - para considerao dos diversos tipos de ligao aplica-se. em geral, o disposto na NB-949121. Tipos especiais de ligao de peas pr-moldadas de argamassa armada devem ser verificados quanto sua eficincia, qualidade e durabilidade, por meio de procedimen-tos analticos ou experimentais".

5 DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO A argamassa armada se diferencia do concreto armado apenas por algumas particularidades:

no contm agregado grado, o consumo de cimento da ordem do dobro do usado comumente no concreto, a espessura das peas no deve exceder 40 mm e sua armadura de ao deve ser em forma de malha fina distribuda ao longo da pea. Argamassa armada e concreto armado constitu-em, portanto, materiais de mesma natureza e as consideraes sobre durabilidade e robustez feitas a seguir se aplicam a ambos com pequenas adaptaes.

As estruturas em concreto armado devem ser projetadas, construdas e utilizadas de modo que, nas condies ambientais existentes, possam manter ao longo da VIDA TIL (perodo de tempo esperado, da ordem de 50 anos, sem requerer gastos de conservao ou de recupera-o muito superiores aos gastos previstos no plano de manuteno preventiva). A vida til da estrutura depende do comportamento no s dos elementos estruturais como tambm dos elementos no estruturais, ambos os tipos de elementos devendo ser considerados nas fases de projeto, de construo e de utilizao da obra.

Para garantir a durabi l idade preciso considerar o meio ambiente do local em que ser construda a estrutura, assim como os materiais de construo disponveis e as prticas construt ivas comumente adotadas na regio da obra. As propriedades decisivas para evitar a deter iorao do concreto armado residem na espessura do cobrimento da armadura e na boa qual idade do concreto, que deve ter baixos ndices de permeabi l idade, de porosidade e de difuso. Os mecanismos principais de deteriorao so a corroso do ao e a degenera-o do concreto devido a reaes lcali-sl icas e a ataques qumicos, como por exemplo dos sulfatos. A presena de gua e de sais o fator mais influente no processo de deterio-rao. Os cloretos, misturados ao concreto fresco ou penetrando poster iormente atravs da superfcie do concreto, provocam pontos localizados de corroso da armadura. O projeto deve garantir que o fenmeno de transporte das substncias agressivas possa ser mant ido sob controle.

A vida til de uma estrutura pode ser dividida em duas fases (ver figura 2):

FASE DE INCIO DE DETERIORAO - apesar de nesta fase no haver sinais de enfraqueci-mento da estrutura, algumas barreiras protetoras so quebradas pelo meio agressivo, podendo ocorrer carbonatao ou penetrao de cloretos e acumulao de sulfatos, processo s vezes acelerado pela alternncia entre molhamento e secagem do concreto.

Iniciao Propagao

Idade

0) 0) Q

O

DETALHAMENTO DA ARMADURA - sempre que possvel, o esquema de montagem da armadu-ra deve constituir uma gaiola de ao tridimensional para aumentar a resistncia a reaes expansi-vas do concreto, causadoras de escamao e de fendilhamento da camada de cobrimento, e para diminuir sua mobilidade no interior da frma. A tolerncia para desvios na posio das armaduras em peas com espessura menor do que 100 cm deve ser inferior a 10 mm.

CONTROLE DA FISSURAO - a fissurao do concreto no dever prejudicar a durabilidade da estrutura durante sua vida til nem tornar seu aspecto inaceitvel. Para que o desenvolvimento da resistncia de aderncia no provoque fissurao longitudinal preciso adotar espessura de cobrimento igual ou maior do que o dimetro da armadura longitudinal e prever uma armadura transversal.

A manuteno dos elementos no estruturais, tais como instalaes de drenagem, disposi-tivos de vedao de juntas, aparelhos de apoio, guarda-roda, guarda-corpo, instalaes para iluminao e sinalizao, pode exigir a interveno de outros especialistas alm do especialis-ta em estruturas. Estes elementos no estruturais em geral tm vida mais curta do que a vida da estrutura, sendo necessrio prever meios para inspeo, manuteno e troca dos mesmos.

Quando uma estrutura apresenta deteriorao prematura, ocorrendo perda de pedaos ou colapso parcial ou total, preciso determinar a segurana residual desta estrutura para avaliar o seu grau de deteriorao de modo racional e, em seguida, escolher o melhor mtodo de repara-o ou de reforo quando ainda for possvel aproveit-la.

6 ROBUSTEZ DAS ESTRUTURAS As estruturas de concreto devem ser capazes de suportar esforos acidentais sem sofrer da-

nos desproporcionais ao evento que causou o acidente. A vulnerabilidade da estrutura a um colapso acidental deve ser analisada ainda na fase de projeto, levando-se em considerao os prejuzos materiais e pessoais passveis de serem causados pelo acidente, sobretudo no caso de obras pblicas. Nas estruturas pr-fabricadas, a concepo do esquema estrutural e a interligao entre as peas componentes da estrutura devem assegurar um comportamento robusto e estvel, adotando-se medidas para controlar a ocorrncia e a propagao de danos, com o objetivo de evitar um colapso progressivo. Os dispositivos de ligao devem ser justificados por meio de clculos analticos ou de testes de laboratrio, cujos mtodos e resultados devem ser devidamen-te documentados.

7 CONCLUSES O uso de barras de ao grossas em peas de argamassa armada, em desacordo com a NB-

1259, conduz a uma espessura de cobrimento da ordem de 5 mm, insuficiente at mesmo para resistir aos esforos de aderncia entre o ao e a argamassa. Como impossvel garantir na fase de execuo a obteno de cobrimento to pequeno, a armadura fica com cobrimento nulo em alguns pontos, onde o incio da corroso imediato. Em face da pouca eficincia da armadu-ra transversal, a argamassa de cobrimento fendilhada, deixando a armadura longitudinal ex-posta corroso. Alm disso, a complexidade da forma estrutural e a elevada relao entre a rea da superfcie exposta s intempries e o volume de argamassa armada tornam a estrutura dos abrigos para ponto de nibus excessivamente sensveis corroso.

Tentar corrigir a perda de cobrimento com a aplicao de argamassa em condies precrias constitui prtica condenvel porque a maquiagem apenas esconde o defeito, permitindo o prosse-guimento da corroso, que destruir progressivamente as armaduras grossas, essenciais esta-bilidade. O colapso poder ser brusco, sem aviso prvio perceptvel a olho nu, conforme j ocorreu com algumas marquises de edifcios que desabaram aqui e em outras cidades do Brasil.

A soluo estrutural adotada, em que um pilar nico suporta a cobertura em balano segurando-a no meio do seu lado maior, conduz a uma estrutura com pouca robustez, excessivamente vulnervel ao colapso em caso de acidente. No caso da aplicao acidental de uma fora horizon-tal numa das quinas da cobertura os esforos de toro rompem o pilar de modo brusco devido ao colapso da argamassa (ver figura 3), mesmo quando a fora horizontal aplicada de reduzida intensidade.

No acidente aqui relatado, o choque do espelho retrovisor do nibus danificou pouco a quina da cobertura mas foi suficiente para provocar o desmoronamento brusco da estrutura, dano despro-porcional em relao magnitude do impacto.

No entorno dos orifcios deixados na garra circular do pilar para encaixe dos pinos do cilindro foi necessrio embutir na argamassa elementos metlicos que provocam concentrao de tenses elevadas, gerando fissurao prematura e excessiva, com o conseqente desplacamento da argamassa, fatores que facilitam a corroso das armaduras e podem conduzir a uma ruptura localizada capaz de provocar o imediato desmoronamento da marquise.

O material argamassa armada no adequado, do ponto de vista tcnico, para resistir aos momentos fletores e s foras cortantes comumente encontrados no dimensionamento de vigas e lajes das estruturas tpicas de edificaes em concreto armado, porque ser necess-rio concentrar barras de ao com dimetro muito superior a 3 mm em posies determinadas da seo transversal da pea, configurando outro material de construo, diferente da defini-o constante da NB-1259 e mais assemelhado ao concreto armado.

Agradecemos ao amigo Antonio Corra Mattos, autor dos desenhos que ilustram este relato tcnico e eficiente colaborador na realizao, ao longo de vrios anos, das vistorias realiza-das nos diversos abrigos para pontos de nibus construdos em argamassa armada.

' ) m

Esforo de toro no pilar devido ao choque de nibus na cobertura

8 AGRADECIMENTOS

BIBLIOGRAFIA

1. Associao Brasileira de Normas Tcnicas. (1989). Projeto e Execuo de Argamassa Armada - NB-1259. ABNT. Rio de Janeiro. Brasil.

2. Associao Brasileira de Normas Tcnicas, (set/1985). Projeto e execuo de estruturas de concreto pr-moldado - NB-949. ABNT. Rio de Janeiro. Brasil.

3. Comit Euro-international du Bton. 1990. CEB-FIP Model Code. Lausanne. Sua. 4. Associao Brasileira de Normas Tcnicas, (1978). Projeto e execuo de obras em concreto armado - NB-1,

ABNT. Rio de Janeiro, Brasil. 5. Lima NA. A Durabilidade das Estruturas de Concreto. Jornal da Abrao, (out/nov/dez 1991). Rio de Janeiro.

Brasil, pginas 4. 5 e 6. 6. Lima NA. O uso inadequado da argamassa armada resulta em estruturas sujeitas deteriorao prematura por

corroso das armaduras. Jornal da Seaerj. (nov/91). Rio de Janeiro. Brasil, pginas 4 e 5. 7. Lima NA. Durabil idade e Robustez das Estruturas de Concreto e de Argamassa Armada. Jornal da Seaerj,

(maro 1993), Rio de Janeiro, Brasil, pginas 6 e 7.

RELATO E ANLISE DO COLAPSO TOTAL DE UM EDIFCIO EM CONCRETO ARMADO

RONALDO CARVALHO BATISTA Ph.D, M.Sc , llng* Civil, Prof. Titular ling. llstrutural, Coppc/UFRJ , Prog Kng. Civil, Consultor da Coppcicc

ELIANE MARIA LOPES CARVALHO D. Sc., M-Sc., llng* Civil, Profa. Adjunta. D c p lng. Civil, U l T

L U INTRODUO No que se segue, apresentam-se um relato sumrio e uma anlise das principais causas do

colapso total da estrutura em concreto armado de um edifcio residencial de 13 andares, ocorrido numa capital de um estado da regio norte do Brasil, em 1987.

O colapso sbito da estrutura ocorreu num dia de clima ameno, sem ventos, antes de sua utilizao plena, isto , antes da ocupao das unidades habitacionais do edifcio, mas em fase final de acabamento, levando morte cerca de 40 operrios.

O estgio final do colapso progressivo, diferido no tempo, se estendeu por alguns poucos dias. Sinais sonoros de formao de microtrincas, por acrscimos sucessivos de solicitaes, foram ouvidos. Medies no pert inentes de recalques verticais foram feitas sem sucesso e, no identificadas as causas que permitiriam a tomada de medidas corretivas emergenciais, a estrutura afinal ruiu subitamente, como se fora por uma imploso programada.

Todos os aspectos relativos ao projeto (incluindo memrias de clculo, modelagens computacionais e desenhos de projeto executivo) e tambm os aspectos construtivos (incluindo detalhes, materiais, sobrecargas permanentes adicionais e metodologia construtiva) foram verificados e analisados criteriosa e minuciosamente, numa seqncia tpica de engenharia forense endereada a um laudo pericial consistente e condizente com o vulto deste acidente estrutural com vtimas fatais.

nfase dada aqui aos aspectos associados concepo estrutural e suas deficincias, e ao papel fundamental desempenhado por estes aspectos e pelo mecanismo de interao entre estru-tura e fundaes profundas esbeltas, no colapso total da estrutura como se fosse por uma imploso programada.

O pr imeiro autor deste t rabalho - engenheiro responsvel pelo laudo tcnico^' de aval iao estrutural e parecer sobre o mecan ismo de co lapso - assume a responsabi l idade de trazer ao meio tcnico, aps decorr idos dez anos, os pr incipais resul tados dessa invest igao, com o nico intuito de discutir e exemplif icar, num frum pert inente, os erros e lapsos comet idos no projeto e na execuo da estrutura e das fundaes de um simples edifcio residencial. Por fal ta de espao neste vo lume, a apresentao sumar izada; maiores detalhes podero ser obt idos num prximo art igo tcnico submet ido a uma revista internacional '2 ' especial izada no assunto aqui tratado. Os autores do presente t rabalho e do referido laudo tcnico'11, tendo t rabalhado cr i ter iosamente na invest igao e na anl ise das causas desse co lapso estrutural, esperam s inceramente que os erros comet idos no passado possam nos servir a inda hoje de l io para nos auxi l iar no aprendizado e no exerccio hbil e responsvel de nossa prof isso de engenheiro estrutural.

I 2 | DESCRIO SUMRIA DA ESTRUTURA A estrutura analisada a de um edifcio residencial em concreto armado consti tuda de blo-

cos de fundao sobre estacas metlicas com ponta de concreto, pilares sem transies ao longo de toda a altura da estrutura, cintamento no nvel trreo sem laje de piso, um pavimento estrutural sobre pilotis, mais 12 pavimentos estruturais para apartamentos e painel estrutural de cobertura (forro), a lm de casa de mquinas e caixa d'gua elevada. Desses pavimentos, so

estruturalmente idnticos aqueles do 22 at o 112 pavimento, os quais poderiam ser referidos como sendo no-convencionais.

As figuras 1 e 2 ilustram a concepo bsica da estrutura descrita acima e permitem fazer as seguintes observaes:

a) os pavimentos estruturais-tipo - 2a ao 11o pavimento - no contm vigamentos contnuos transversais, com exceo das vigas interligando os pilares centrais (do poo de elevadores e caixa de escadas), as quais por sua vez so bastante esbeltas. Isto pode ser visto nas figuras 1 b e 1d, que mostram a concepo bsica estrutural constituda por pilares e "balancins" interligados por painel de laje, formando prticos com travejamento horizontal (nvel dos pavimentos) de pe-quena rigidez flexo;

b) os pavimentos estruturais-tipo tambm no contm em seu interior vigamento contnuo lon-gitudinal interligando os prticos tpicos (ver figura 1b) ao ncleo estrutural (caixa de escadas e poo de elevadores);

c) em funo das observaes dos itens (a) e (b), da concepo em "balancins" e da rigidez relativa e distr ibuio em planta dos e lementos estruturais, chama-se ateno para o desbalanceamento dos momentos fletores atuando no topo dos pilares de cada pavimento-tipo, sempre dirigidos para o interior da estrutura;

d) o ncleo estrutural - formado pela caixa de escadas e pelo poo de elevadores - no , por sua vez, um ncleo resistente de contraventamento, j que constitudo por pilares de pouca rigidez flexo e vigas ainda menos rgidas;

e ) o 1 e pavimento estrutural (ver figura 1a) no contm, tampouco, em seu interior, vigamento contnuo longitudinal;

f) o 12c pavimento estrutural e o painel estrutural de cobertura (forro) no contm travejamento horizontal adequado (vigamento rgido nos sentidos transversal e longitudinal) para suprir, em caso de ao de vento, a pouca rigidez flexo dos pavimentos estruturais inferiores;

g) o pavimento sobre pilotis o nico do tipo convencional, com vigas transversais e longitudi-nais esbeltas se cruzando nos pilares principais;

h) o cintamento dos pilares, junto aos blocos das fundaes sobre estacas (ver figura 1c), no convencional, sendo inadequado e por vezes inexistente na direo longitudinal.

O conjunto de observaes anteriores delineam finalmente uma estrutura constituda por prti-cos esbeltos isolados, interligados basicamente pelas lajes de piso, com deficincias nas ligaes estrutura-fundaes.

3 ANALISE ESTRUTURAL

3.1) Carregamentos considerados na anlise Como o colapso da estrutura ocorreu antes de sua utilizao (ocupao das unidades

habitacionais), mas em fase final de acabamento, considerou-se na anlise a atuao de todo o carregamento permanente:

Peso prprio da estrutura em concreto armado (com peso especfico y c a 25 kN/m3) + revesti-mento de piso + paredes de alvenaria acabadas ( c o m peso especifico yalv = 11 kN/m3). Conside-rou-se, ainda, a caixa d'gua vazia e a casa de mquinas sem equipamentos.

Nessa anlise fundamental foi considerada a ao equivalente esttica de vento atuando isola-damente. Portanto, para a anlise de colapso foram levados em considerao apenas os carrega-mentos verticais permanentes e os efeitos das imperfeies geomtricas iniciais, ou de 2a ordem, no comportamento estrutural.

3.2) Modelagem numrica-computacional A anlise dos deslocamentos da estrutura e dos esforos internos em seus componentes resul-

tantes dos carregamentos aplicados foi feita por meio de modelos numricos, utilizando-se um

programa computacional desenvolvido no PEC-Coppe e, na poca'11, implantado no computador Borroughs B-6800 do NCE/UFRJ, para clculo esttico linear e elstico de deslocamentos e esfor-os em estruturas via Mtodo dos Elementos Finitos.

O modelo estrutural dos prticos-tipo principais isolados (sem contraventamento longitudinal) mostrado na figura 2. A modelagem desses prticos para clculo de deslocamentos e esforos foi feita com elementos de prtico plano.

Os modelos estruturais adotados para clculo da distribuio de cargas nos pilares de um dos painis estruturais do pavimento-tipo (2o ao 110 pavimento) e do 1c pavimento estrutural, foram do tipo associado, tal como ilustrado na figura 3: elementos grelha (para a discretizao das vigas) combinados com elementos planos retangulares de placa (para discretizao das lajes). As proprie-dades geomtricas de cada um desses componentes estruturais foram tiradas das plantas de frma do projeto.

Todos os modelos consideraram a estrutura de concreto armado sem fissurao, para clculo das propriedades geomtricas e elsticas de seus componentes estruturais.

3.3) Apresentao e anlise dos principais resultados A figura 4 mostra, no seu lado esquerdo, a distribuio de cargas nos pilares devida ao carrega-

mento permanente total de um pavimento-tipo e, no seu lado direito, ilustra as "reas de influncia" desse carregamento sobre os pilares. As linhas delimitadas (tracejadas) dessas "reas de influn-cia" foram desenhadas seguindo a orientao dos maiores deslocamentos verticais desse painel de piso estrutural, calculados via mtodo dos elementos finitos, conforme descrito anteriormente. Nota-se que essas "reas de influncia" indicam claramente a distribuio do carregamento aos pilares.

Observa-se que os pilares mais carregados so P12 = P13 e que o somatrio de cargas nos pilares devido ao carregamento vertical permanente total de um pavimento-tipo I Pj = 213,4 dakN.

Os momentos de engastamento elstico e as cargas axiais nos pilares, com v