POR QUE IMPLANTAR SISTEMA DE GARANTIA DA
QUALIDADE NA CONSTRUÇÃO DE FUNDAÇÕES DE
ESTRUTURAS DE CONCRETO
Engo Eduardo Antonio Serrano
Universidade Paulista – UNIP – [email protected]
Prof. Dr. Oduvaldo Vendrameto
Universidade Paulista – UNIP – [email protected]
Prof. Dr. Pedro Luiz de Oliveira Costa
Universidade Paulista – UNIP – [email protected]
RESUMO
Propõem-se neste trabalho procedimentos para implantação de um Sistema de Garantia da
Qualidade na Construção de Fundações de Estruturas de Concreto, executadas com estacas
“tipo Raiz”, desenvolvido com base nos conceitos de Gestão da Qualidade.
Estabelece, também, procedimentos para execução de provas de carga nas estacas com
vistas a atender às exigências da (1)NBR-6122 e estabelecer uma rotina de aceitação das
estacas produzidas.
PALAVRAS-CHAVE:Estacas Raiz, Fundações, Gestão da Qualidade.
ABSTRACT
In this paper are propose procedures to implement a Quality Control System in the
Construction of Foundations for Concrete Structures made of piles “type Root”, developed
according to the Quality Management concepts.
It are also established procedures for running load proofs in the piles aiming to reach
NBR-6122 requirements and to establish an acceptance routine for the produced piles.
KEY-WORDS: Piles Root, Foundations, Quality Management.
Vista de estacas tipo Raiz, executadas em um mesmo bloco
Esquema de uma Estaca Pronta
1. Introdução
Estaca Raiz é um dos diversos tipos de fundação profunda, destinada a transmitir as cargas
das estruturas ou equipamentos para o terreno, com mais de três metros de profundidade.
Sua execução é feita a partir da perfuração do terreno, com máquina rotativa, utilização de
tubos de aço para contenção do terreno escavado, colocação da armadura e injeção do furo
com argamassa e pressão máxima de 0,5MPa, quando da remoção dos tubos de aço,
conforme descrito no Manual de Especificações de Produtos e Procedimentos da (2)ABEF.
A construção de estruturas, em áreas densamente urbanizadas, impõe a adoção de metodologias construtivas não totalmente consagradas na engenharia, caso da Estaca Raiz.
Tal fato está associado a:
•
Limitação de terreno adjacente à construção para implantação do canteiro de
construção e, principalmente, posicionamento das máquinas para a execução das
fundações;
•
Utilidades enterradas que não podem ser remanejadas e nem ter o seu sistema de
operação interrompido;
•
Utilidades aéreas que limitam a altura dos equipamentos a serem utilizados bem como
o seu deslocamento, podendo vir a provocar acidentes de ordem fatal aos trabalhadores
envolvidos na construção;
•
Disponibilização de acessos destinados à chegada dos equipamentos de grande porte
para a execução dos serviços;
•
Existência de edificações lindeiras que poderão sofrer abalos devido a indução de
energia (vibração) para o terreno, com a conseqüente transmissão para as suas
fundações.
A necessidade da imposição de metodologias não totalmente consagradas na construção
traz maior preocupação quanto ao desempenho em serviço das fundações, desempenho este
traduzido pelas exigências da Engenharia de Projeto de parâmetros relativos a:
•
aspectos tecnológicos como, por exemplo, qualidade e tipo de materiais, consumo
mínimo de cimento, quantidade máxima de água, grau de compacidade do material
•
aspectos estruturais como, por exemplo, resistência mecânica do material, dimensões,
quantidades, profundidade, estabilidade, entre outros.
Atrelada à preocupação da Engenharia de Projeto e de Construção deve ser, também,
implantado um Sistema de Garantia da Qualidade, de modo a atender plenamente a todas
as exigências previstas no Projeto para o tipo de fundação utilizado.
2. Garantia da Qualidade da Execução de Fundações
Segundo Philip B. Crosby(3), “Induzir as pessoas a fazer melhor tudo aquilo que devem
fazer” é uma forma de “garantir a qualidade”. Esta definição genérica tem ampla aplicação
em todas as áreas, sejam elas de produção ou de prestação de serviços, pois sempre haverá
um “consumidor” interessado e exigente.
O estabelecimento de metodologias no sistema de produção, que meçam a qualidade com a
finalidade de prevenir o erro de modo antecipado e promover a sua correção mesmo
durante o processo produtivo, torna-se imperioso na busca da garantia da qualidade. Então,
para que se tenha interação entre as partes envolvidas na execução do empreendimento, é
preciso haver tecnologia, treinamento, controle e correção da produção, para que o
processo de Garantia da Qualidade tenha continuidade permanente reduzindo desperdícios
e os custos de re-trabalho.
A figura abaixo, uma adaptação da Roda de Deming(4) (PDCA) ilustra de modo
esquemático o ciclo a ser adotado no Controle para que se tenha continuidade permanente
na melhora interminável da qualidade.
1. Metodologia Construtiva (Tecnologia)(P)
2. Execução (D)
4
3. Sistemática de Controle do Processo(C)
3
4. Correção da produção decorrente das
medições de controle do processo(A).
1
Na seqüência da produção deverá ser
reiniciado o processo fazendo:
1. Implantação da correção na Metodologia
2
Construtiva (P), e assim sucessivas
1
vezes, para se ter, continuamente, a
melhora da produção e da qualidade.
3. PLANEJAR (P) - Análise dos Requisitos Existentes para Implantação do Sistema
de Garantia da Qualidade de uma Construção
3.1. Exigências para Execução das Estacas Tipo Raiz
Atento aos requisitos que fundamentam o Sistema de Garantia da Qualidade, foram
levantadas todas as exigências impostas pela Engenharia de Projeto para a execução de
estacas tipo Raiz, resumidas a seguir:
•
posição espacial de cada estaca e suas respectivas quantidades, diâmetro, profundidade,
materiais empregados, resistência característica à compressão e capacidade de carga.
Na seqüência, planejou-se toda a sistemática de execução das estacas tipo Raiz, empregada
pela Engenharia Construtiva, e suas respectivas exigências referentes a:
•
construção da armadura, com diâmetro e quantidade de barras de aço impostas no
Projeto, posicionamento de cada estaca no terreno, perfuração do terreno obedecendo o
diâmetro e a profundidade de escavação, escoramento do maciço escavado,
posicionamento da armadura no interior do furo, preparação da argamassa que será
injetada, injeção da argamassa para execução da estaca, execução de prova de carga
para aceitação da fundação.
Estabelecidas as condições de contorno pelo planejamento, passou-se da análise dos
elementos e dados técnicos para a fase de controle da execução, conforme descrito no item
seguinte.
4. FAZER (D) - Dados Decorrentes do Levantamento
4.1. Da Engenharia de Projeto
a) Posição espacial de cada estaca e suas respectivas quantidades – identificou-se que para
cada tipo de bloco de fundação há quantidade variável de estacas e que algumas delas
apresentam inclinação de até 25 graus em relação à vertical. As ilustrações contidas na
folha seguinte indicam a quantidade de estacas existentes e o formato de alguns destes
blocos:
b) Diâmetro - variando de 25 a 40 cm, em função da capacidade de carga de cada estaca;
c) Profundidade - de 15 a 28 metros, definida para cada tipo de bloco de fundação, em
função da qualidade do terreno;
d) Materiais empregados – conforme exigência do Projeto. São os seguintes:
•
areia natural quartzosa, cimento Portland CPIIE ou CPIII com classe de resistência
32 MPa e barras de aço CA-50 e fios de aço CA-60;
e) Resistência Característica à Compressão - em função do tipo de estrutura a ser
suportada, estão definidas as resistências de 20 MPa ou 25 MPa, que serão medidas
através de corpos-de-prova cilíndricos com 5 cm de diâmetro e 10 cm de altura,
moldados conforme a NBR-7215;
f) Capacidade de carga - correlacionada com diâmetro, profundidade, tipo de solicitação
e tipo do terreno de assentamento, porém variando de 40 a 150 tf.
4.2. Da Engenharia Construtiva
a) Construção da armadura com diâmetro e quantidade de barras de aço impostas no
Projeto – verificar se as armaduras utilizadas nas estacas tipo Raiz foram montadas
observando a geometria e o comprimento indicados nos Desenhos de Projeto e
empregando barras e fios de aço nos diâmetros especificados;
b) Posicionamento de cada estaca no terreno - posicionamento no terreno de cada estaca,
associada ao seu respectivo bloco de fundação, realizado com auxílio de topografia que
através de coordenadas definiu o centro de cada estaca;
c) Perfuração do terreno obedecendo ao diâmetro e a profundidade de escavação – executada com circulação d’água e sonda rotativa dotada de ferramenta de corte na
extremidade, que permanecerá em contato com o terreno até a profundidade de
escavação;
d) Escoramento do maciço escavado – utilizando tubos de aço que impedem que haja
desmoronamento do furo executado;
e) Posicionamento da armadura no interior do furo - gaiolas de armadura preparadas
conforme o Projeto, introduzidas nos furos escavados sobre a água de circulação,
imediatamente antes da injeção da argamassa, que constituirá a estaca, para que não
haja deposição sobre as barras de aço, fato este que comprometerá a aderência aço x
argamassa.
f) Preparação da argamassa que será injetada - devido ao pequeno volume de argamassa
utilizado em cada estaca, a mesma deve ser preparada junto da estaca que será
executada e, por este motivo, requer a implantação de um controle efetivo incluindo:
•
a quantidade de água presente na areia a ser utilizada na produção da argamassa,
traduzida pelo teor de umidade da areia; a correção da quantidade de água a ser
lançada no amassamento, descontando aquela que já está presente na areia; a
correção da quantidade de areia a ser medida em volume que varia em função do
inchamento da areia provocado pela variação de ser teor de umidade.
g) Injeção da argamassa para a execução da estaca - feita através de uma tubulação dotada
de uma haste na extremidade que é inserida no fundo do furo escavado e depois de
iniciada a injeção promove a expulsão da água de circulação devido a diferença das
massas específicas existentes entre a argamassa (2200 kg/m3) e a água de circulação
(1030 kg/m3) e a cada 3 m a pressurização do conjunto para contribuir na maior
compacidade da argamassa no interior do furo.
Todos estes requisitos serão objeto de controles específicos conforme se descreve a seguir.
5. CONFERIR (C) e (A) - Metodologia Adotada para a Implantação do Sistema de
Garantia da Qualidade
A implantação da metodologia para o Sistema de Garantia da Qualidade, deve ser feita
estabelecendo procedimentos de controle da qualidade para cada uma das etapas que
compõem o processo de construção, desenvolvendo-os conforme se descreve a seguir:
5.1. Posição de cada estaca - determinada através da fixação do seu eixo no terreno,
utilizando coordenadas medidas topograficamente com precisão de 1 mm. O controle da
qualidade será feito através de outra equipe topográfica;
5.2. Diâmetro e Profundidade - confirmados através de medida geométrica, tomada com
auxílio de dispositivo de medida (metro) com precisão de 5 mm. O controle da qualidade
será feito concomitantemente à execução da escavação;
5.3. Materiais Empregados na Execução das Estacas - serão coletadas amostras formando lotes para a execução de ensaios com a finalidade de controlar a sua qualidade. Os lotes
serão formados a partir da coleta de amostras de cada partida de fornecimento na obra de
Cimento (uma amostra a cada lote de 400 sacos) Areia (uma amostra a cada lote de 50 m3)
e Aço(uma amostra a cada lote de 25 t);
5.4. Escavação – execução de modo alternado, para evitar a comunicação entre duas
escavações, adjacentes ou pertencentes a um mesmo bloco. O controle da qualidade não
permitirá nova escavação caso a adjacente não esteja preenchida há, pelo menos, 24 horas;
5.5. Colocação da Armadura - A armadura será colocada na escavação em gaiolas préfabricadas. O controle da qualidade verificará as dimensões da armadura e a quantidade de
barras de fios de aço existentes bem como a existência e quantidade de espaçadores antes
da colocação da gaiola na escavação, garantindo assim o cobrimento de 4cm da armadura,
conforme indicado nos Desenhos de Projeto, contribuindo para o posicionamento da gaiola
na estaca a ser formada.
Os espaçadores deverão ser circulares, dotados de furo central, para facilitar as operações
de descida da gaiola na escavação sem permitir a sua remoção dos locais de instalação, que
será, obrigatoriamente, na armadura de estribo da gaiola e, se pré-fabricados no pátio de
armação, será utilizando argamassa composta em massa por uma parte de cimento : três
partes de areia e meia parte de água.
5.6. Injeção da Argamassa - injetada através de uma mangueira de borracha dotada de
uma haste na extremidade, de comprimento tal que atinja o fundo da escavação. O controle
da qualidade verificará se a injeção da argamassa foi contínua, até 0,50 m acima da cota de
arrasamento indicada no Projeto, interrompida, somente, a cada manobra de 3m de
comprimento destinada à remoção do tubo de aço seguida da aplicação de pressão não
superior a 0,5 MPa (5,0 kgf/cm2), para conferir maior compacidade à argamassa e maior
imbricamento desta junto ao solo escavado;
5.7. Tolerâncias - o desvio máximo admissível é de 1 % (um por cento) na vertical. O
controle da qualidade deverá incluir todas as medidas necessárias, quanto ao equipamento
e aos operadores, para minimizar os desvios da estaca raiz em relação à posição do Projeto;
5.8. Argamassa Injetada - O controle da qualidade da argamassa empregada na execução
das estacas será efetuado controlando:
•
a quantidade de areia, que será confirmada periodicamente através da verificação do
volume dos caixotes de madeira utilizados para medida do volume da areia, tomando
as medidas internas do caixote [L largura (cm); C comprimento (cm) e A altura (cm)].
Exemplo[L=30cm x C=40cm x A=25cm =30 l,então,para 60 l serão necessários 2 caixotes]
•
a quantidade de água resultante desta umidade será descontada do total a ser lançado na
betoneira. Para tanto deverão ser calculados:
u% 

m u = m s 1 +
 , onde:
 100 
u%: teor de umidade da areia, em porcentagem, obtida através do aparelho “Speedy”;
ms: massa de areia seca a ser utilizada na preparação da argamassa, igual a 70 kg, que é
equivalente à 60 litros de areia úmida;
mu: massa da areia úmida resultante da umidade u%, determinada com o “Speedy”.
Dessa maneira, a quantidade de água (A) que já vai misturada na areia, e que deverá ser
descontada da água de amassamento a ser adicionada na betoneira, é [m u − m s ].A quantidade de água a ser lançada na betoneira deverá ser medida com auxílio de balde graduado.
•
o controle da resistência deverá ser feito para cada estaca individualmente, para que
não haja o risco de recusar estacas de boa qualidade simplesmente por ter sido
amostrada em conjunto com outra de qualidade duvidosa ou insuficiente.
O controle da resistência da argamassa injetada deverá ser efetuado nos termos do item
5.8.2 da NBR-12655 da ABNT, à semelhança do controle feito para concreto, permitindo,
assim, a liberação individual de cada estaca executada, uma vez que individualmente não
há volume suficiente para a formação de lotes com amostragem parcial. Então, tomando-se
por base que 6 betonadas sejam suficientes para a execução de uma estaca, inicialmente
serão moldados, de toda a betonada, 4 corpos de prova de φ 5 cm e h 10 cm, destinando-os
aos pares para o ensaio de compressão nas idades de 7 e 28 dias.
Esta amostragem se repetirá para o primeiro conjunto de 32 estacas. A partir desta
quantidade de estacas, o critério de amostragem será modificado em função dos resultados
obtidos no primeiro conjunto de amostras. Havendo confirmação de coeficiente de
variação da produção inferior a 10%, demonstrativo de uniformidade entre os resultados
individuais, a amostragem poderá ser reduzida a no máximo três amostras por estaca,
devendo, estas amostras, serem aleatórias entre as utilizadas para execução de uma única
estaca;
•
o controle da execução de cada estaca deverá incluir: a descrição do método executivo,
apresentando esquemas elucidativos; o diâmetro da perfuração; o diâmetro, espessura e
a profundidade do tubo de aço a ser recuperado; armadura longitudinal e estribos;
profundidade da perfuração; as pressões de injeção em cada cota; o volume da
argamassa injetada em cada estágio e total após a conclusão da estaca; as
características da argamassa e a maneira de preparo (traço, relação água/cimento,
aditivos, marca e tipo do cimento utilizado). Estas informações deverão ser registradas
em boletim específico.
•
a verificação do atendimento da capacidade de carga das estacas será feita após a sua
conclusão e somente após ter atingido sua resistência característica à compressão,
estabelecida para a idade de 28 dias. Referida verificação será feita selecionando-se, de
modo aleatório, pelo menos uma estaca de cada capacidade, para que seja submetida a
carregamento que corresponda a duas vezes a carga de trabalho da estaca.
6. Resultados dos Principais Ensaios Realizados em uma Obra
6.1. Controle da Umidade da Areia Utilizada na Preparação da Argamassa
Durante a execução das estacas, realizaram-se ensaios destinados a subsidiar não só o
controle da execução das estacas mas, também, o controle de aceitação destas estacas. Para
tanto, foi implantado no próprio canteiro de execução das estacas, o controle de umidade
da areia utilizada na preparação da argamassa.
O quadro abaixo contém alguns dos resultados dos ensaios executados duas vezes por dia.
Ensaio
nº
1
2
3
4
5
6
7
8
Data
11/05/00
12/05/00
12/05/00
12/05/00
13/05/00
13/05/00
25/05/00
25/05/00
Horário
Local de
Umidade
Horário
Local de
Umidade
(hs)
10:45
15:05
08:50
13:50
10:45
15:00
09:50
13:20
Aplicação
Trecho 01
Trecho 01
Trecho 01
Trecho 01
Trecho 01
Trecho 01
Trecho 01
Trecho 01
(%)
7,1
7,7
7,7
10,4
7,1
7,1
7,1
7,7
(hs)
09:55
10:10
14:50
09:10
09:10
14:00
16:30
09:50
Aplicação
Trecho 03
Trecho 03
Trecho 03
Trecho 03
Trecho 03
Trecho 03
Trecho 03
Trecho 03
(%)
11,5
10,4
11,5
10,4
12,7
13,8
16,2
19,2
6.2. Controle da Resistência da Argamassa
De cada uma das duas amostras de argamassa colhidas para a determinação da resistência à
compressão da argamassa utilizada na execução das estacas, são moldados 4 corpos de
prova cilíndricos de diâmetro 5 cm e altura igual a 10 cm, conforme as diretrizes da
NBR-7215, para que sejam rompidos aos pares nas idades de 7 e 28 dias.
Os resultados com 7 dias destinam-se para estimar a resistência futura na idade de 28 dias e
esta será utilizada para subsidiar a decisão sobre o atendimento à resistência característica,
igual a 25MPa, conforme estabelecido no Projeto.
Como foi considerado que, através da amostragem de no máximo 3 amassadas, estaria
sendo feita a amostragem total, o menor valor entre os maiores valores do exemplar, na
idade de 28 dias, corresponderá à resistência característica da argamassa.
O quadro ilustrado na folha seguinte registra alguns resultados de estacas tipo Raiz, de um
mesmo bloco de fundação, e as figuras ilustram todas as resistências características obtidas
em cada estaca executada, decorrentes dos resultados do controle imposto.
RESULTADOS DE COMPRESSÃO DE CORPOS DE PROVA DE ARGAMASSA
CompressãoAxial (MPa)
fak
(MPa)
7 dias
28 dias
Relatório
Bauer no
Lote
Série
Data de
Moldagem
07
891/F
892/F
01/04/00
01/04/00
25,0
25,0
19,7 23,5 42,2 42,7 Estaca raiz nº 10 do P18
24,0 22,0 42,7 43,7 Estaca raiz nº 10 do P18
912/F
02/04/00
25,0
29,7 31,2 39,2 39,0 Estaca raiz nº 14 do P18
913/F
02/04/00
25,0
27,2 25,1 39,7 40,0 Estaca raiz nº 14 do P18
1097/D
10/04/00
25,0
26,2 26,7 40,2 40,0 Estaca raiz nº09 do P110
1098/D
10/04/00
25,0
25,0 26,7 39,0 38,7 Estaca raiz nº09 do P110 626865/00
1099/D
10/04/00
25,0
25,9 25,0 39,0 39,5 Estaca raiz nº09 do P110
1148/D
1149/D
1150/D
12/04/00
12/04/00
12/04/00
25,0
25,0
25,0
13,1 13,0 25,7 23,5 Estaca raiz nº12 do P110
15,0 15,5 21,5 25,5 Estaca raiz nº12 do P110 626986/00
12,0 12,2 25,9 22,5 Estaca raiz nº12 do P110
08
59
69
Local de Aplicação
626543/00
626593/00
Os números grifados correspondem ao valor da resistência característica obtida em cada estaca tipo raiz.
Ilustração dos Resultados de Resistências Características de cada Estaca Tipo Raiz
Bloco do Pilar P-18
Bloco do Pilar P-110
7. Conclusão
O presente trabalho é fruto do controle da qualidade de 1563 lotes de estacas tipo Raiz,
executadas entre os meses de junho a setembro de 2000, com aproveitamento de 100%,
atendendo ao prazo de execução e às exigências do Projeto. Também foram executadas
provas de carga que confirmaram o excelente desempenho das estacas como elemento de
fundação, confirmando, assim, a previsão teórica admitida no Projeto de Fundações.
Esperamos, com este trabalho, fornecer subsidio útil na execução de fundações utilizando
estacas tipo Raiz obedecendo aos preceitos de Garantia da Qualidade, com vistas ao aprimoramento da segurança e a redução de gastos com tempo, material e recursos financeiros.
8. Referências Bibliográficas
(1)
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas: Norma Brasileira Registrada (NBR)
- Diversas Normas utilizadas para controle da qualidade e resistência dos materiais.
(2)
ABEF – Associação Brasileira de Empresas de Engenharia de Fundações e Geotecnia –
Manual de Especificações de Produtos e Procedimentos. São Paulo: ABEF-2a edição.
(3)
CROSBY, Philip B. Qualidade é Investimento: A arte de garantir a qualidade. Rio de
Janeiro : José Olympio - 5a edição – pág. 17.
(4)
DEMING, W. Edwards (1990). Qualidade: A revolução da Administração. A qualidade e
o Consumidor. São Paulo: Marques Saraiva - pág.134.