Qualidade
Verificação da resistência do betão
aplicado nas estruturas
Eng. o João Carlos Duarte
APEB
1 – Introdução
No nosso país, o betão destinado a estruturas de betão deve ser produzido de acordo com a norma portuguesa NP EN 206-11.
Esta exigência foi estabelecida na regulamentação
nacional através do Decreto-Lei n.º 301/2007, de 23
de Agosto (ver Artigo 4.º), o qual é aplicável tanto ao
betão fabricado em obra como ao betão pronto.
Não obstante, este mesmo diploma estabelece que
o utilizador deve verificar a resistência do betão que
aplicou ou vai aplicar nas estruturas que está a executar, através da execução dos ensaios de identidade
preconizados na NP EN 206-1, de acordo com a redacção dada pela Emenda 2: 20082.
Esta é uma obrigatoriedade legalmente estabelecida
para todas as estruturas que estejam abrangidas pe-
las Classes de Inspecção 2 e 3 (ver Quadro 1).
Para as obras abrangidas pela Classe de Inspecção 1,
a verificação da resistência do betão aplicado é também obrigatória mas apenas quando tal seja requerido nas especificações de projecto.
Esta temática foi já abordada num artigo anterior publicado em Outubro de 2008, na edição nº 21 da revista Betão, não sendo objectivo deste artigo repetir
o que já então foi escrito.
Pretende-se sim completar ou complementar o mesmo com outros aspectos de natureza mais operacional, de forma a contribuir para uma clarificação deste
assunto junto de todos os técnicos que estão envolvidos no projecto, na orçamentação, na execução de
estruturas de betão e na respectiva supervisão (entenda-se fiscalização, nomeadamente no que respeita às
obras públicas).
Nota: Como utilizador do betão, entende-se a pessoa ou entidade que utiliza o betão fresco na execução de uma construção ou de um
elemento (NP EN 206-1: Secção 3.1.39).
1 NP EN 206-1: 2007 – Betão. Parte 1: Especificação, desempenho, produção e conformidade.
2 NP EN 206-1: 2007/ Emenda 1: 2008.
Junho 2010 Betão n.24 17
Qualidade
Quadro 1 - Guia para a Selecção da Classe de Inspecção
Classe de
Inspecção 1
Classe de
Inspecção 2
Classe de
Inspecção 3
Tipo de
construção
Edifícios ≤ 2
andares.
Edifícios > 2
andares;
Pontes correntes.
Pontes especiais;
Edifícios de grande altura;
Grandes barragens;
Edifícios para centrais nucleares;
Reservatórios.
Tipo de
elementos
estruturais
Lajes e vigas de
betão armado com
vãos < 10 m;
Pilares e paredes
simples;
Estruturas de
fundações simples.
Lajes e vigas de
betão armado com
vãos > 10 m;
Pilares e paredes
esbeltos;
Maciços de
encabeçamento de
estacas;
Arcos < 10 m.
Tipo de
tecnologias
utilizadas
Estruturas com
elementos
prefabricados.
Estruturas com
elementos
prefabricados.
Estruturas com elementos
prefabricados;
Tolerâncias especiais.
Betão
Classe de
resistência ≤
C25/30
Qualquer classe de
resistência.
Qualquer classe de resistência.
Classe de
exposição
X0; XC1; XC2; XA1;
XF1
Qualquer classe de
exposição.
Qualquer classe de exposição.
Armaduras
Passivas.
Passivas e de
pré-esforço.
Passivas e de
pré-esforço.
2 - Projecto
Na elaboração do projecto é necessário identificar
a Classe de Inspecção a aplicar na execução da respectiva estrutura. Trata-se de um requisito que deve
obrigatoriamente ser observado nas especificações
de projecto, tal como estabelecido nos Artigos 4.º e
7.º do Decreto-Lei n.º 301/2007.
No entanto, no que respeita à Classe de Inspecção a
aplicar, aquele diploma apenas estabelece a obrigatoriedade de aplicar a Classe de Inspecção 3 às estruturas com uma vida útil pretendida de 100 anos. Para
todas as outras estruturas, compete ao projectista,
em conjunto com o promotor da obra, seleccionar a
Classe de Inspecção a aplicar tendo em consideração
as orientações constantes do Quadro 1, acima apresentado.
Este é um aspecto com particular interesse para o
empreiteiro, pois de acordo com o referido diploma,
tal como já mencionado anteriormente, é a este que
compete verificar a resistência do betão utilizado na
execução da estrutura, através de ensaios de identidade, sendo que tal é obrigatório para as estruturas
abrangidas pelas Classes de Inspecção 2 e 3.
Para as estruturas abrangidas pela Classe de Inspecção 1, compete ao projectista estabelecer nas especi-
18 Betão n.24 Junho 2010
Arcos e abóbadas em betão
armado;
Elementos fortemente
comprimidos
Fundações delicadas e
complicadas;
Arcos > 10 m.
ficações de projecto se tal é necessário ou não. Caso
estabeleça essa necessidade, então o empreiteiro terá
igualmente de efectuar os ensaios de identidade.
Em resumo:
a) A
s especificações de projecto têm de identificar a
Classe de Inspecção a aplicar na execução da estrutura;
b) P
ara obras com uma vida útil de 100 anos, é obrigatório aplicar a Classe de Inspecção 3;
c) P
ara as estruturas abrangidas pelas Classes de Inspecção 2 e 3 o utilizador do betão (i.e.: empreiteiro)
tem de planear e executar os ensaios de identidade;
d) N
o caso da Classe de Inspecção 1, as especificações de projecto devem clarificar se são necessários os ensaios de identidade, entendendo-se que
não são necessários em caso de omissão.
3 - Orçamentação
Conforme já foi referido, em obras abrangidas pelas
Classes de Inspecção 2 e 3 quem tem que assegurar
a execução dos ensaios de identidade é o utilizador
(i.e.: o empreiteiro), o que quer efectivamente dizer
que, independentemente de quem os executa, é o
utilizador que vai ter de suportar os respectivos custos.
Qualidade
Por conseguinte, estes custos deverão ser quantificados primeiramente pelos técnicos ligados à orçamentação.
No entanto, regra geral, quando se está a elaborar
um orçamento para uma determinada obra, não existe a possibilidade de efectuar um planeamento adequado, uma vez que tal irá depender dos recursos
humanos e meios materiais que irão ser realmente
alocados à obra.
Desta forma, o técnico de orçamentação deverá munir-se de ferramentas expeditas que lhe permita logo
à partida identificar uma estimativa para estes custos.
Para esta estimativa, o orçamentista deve prestar
tendência a ter um maior número de dias de betonagem, enquanto uma obra de arte tenderá a ter um
menor número de dias de betonagem; no primeiro
caso o número de ensaios tenderá a ser maior do que
no segundo caso).
Ao longo do tempo, o técnico orçamentista deverá
criar regras mais específicas para cada tipo de obra
que lhe permitam efectuar uma melhor estimativa de
custos relacionados com os ensaios de identidade.
Em resumo:
a) Para a definição do custo dos ensaios de identidade, o técnico orçamentista deverá primeiramente
estimar o número de amostras a executar;
Quadro 2 – Frequência mínima de amostragem
Classe de
inspecção
Com certificação
do controlo da
produção
Sem certificação
do controlo da
produção
1e2
1 amostra por
cada 100 m3, com
um mínimo de 1
amostra por dia de
betonagem
1 amostra por cada 50
m3, com um mínimo
de 1 amostra por dia
de betonagem
3
1 amostra por cada 50
m3, com um mínimo
de 1 amostra por dia
de betonagem
Não aplicável
atenção ao estabelecido na NP EN 206-1 (Anexo B),
mas não só, pois as especificações de projecto podem estabelecer um maior número de ensaios.
A título de exemplo, a última versão do Cadernos de
Encargos da Estradas de Portugal3 estabelece a necessidade de efectuar uma amostra para ensaios de
resistência à compressão em cada 30 m3 de betão
aplicado em tabuleiros (sem pré-esforço), enquanto
a NP EN 206-1 requer que tal seja efectuado em cada
50 m3 ou em cada 100 m3, consoante a situação (ver
Quadro 2).
Com base nestas premissas, o técnico orçamentista
poderá rapidamente efectuar uma primeira estimativa para o número de ensaios a executar para efeitos
de ensaios de identidade, bastando para isso dividir o
volume de cada tipo de betão pelo tamanho máximo
admissível para cada lote.
No entanto, uma vez que o tamanho real do lote depende igualmente dos dias de betonagem, e que
estes dependem essencialmente dos recursos atribuídos pelo empreiteiro para a execução da estrutura,
aquela primeira estimativa vai rapidamente revelar-se
mais ou menos sub-dimensionada, dependendo do
tipo de estrutura (p.e.: uma estrutura reticulada terá
b) O número de amostras para efeitos de ensaios de
identidade deve satisfazer não só a frequência mínima de amostragem estabelecida na NP EN 206-1,
mas também a frequência requerida nas especificações de projecto;
c) Para efectuar a estimativa do número de ensaios,
deverá ser tido em conta a Classe de Inspecção definida nas especificações de projecto;
d) O número de amostras a executar depende igualmente do facto de a central de betão possuir o seu
controlo da produção certificado, ou não;
e) O técnico orçamentista deverá desenvolver uma
metodologia que lhe permita efectuar estimativas
cada vez mais próximas da realidade, tendo em conta
o tipo de estruturas em causa.
4 - Execução
Já em obra, na fase de execução das estruturas, compete ao utilizado do betão verificar a resistência do betão aplicado na estrutura. De acordo com a NP EN 2061 (ver Emenda 1, de Outubro de 2008) esta verificação
é efectuada por lotes, sendo o lote um determinado
volume de betão, conforme veremos mais adiante.
3 Caderno de Encargos Tipo Obra: Capítulo 14.00 Controlo de Qualidade, Fevereiro 2009.
Junho 2010 Betão n.24 19
Qualidade
Por conseguinte, torna-se necessário preparar previamente um plano de amostragem para os ensaios de
identidade, mediante uma divisão da estrutura em lotes de acordo com as regras estabelecidas, que consistem no seguinte:
a) cada lote consiste num volume de betão pertencente à mesma composição;
b) pode ser o volume de betão fornecido para cada
piso de um edifício ou para um grupo de vigas e lajes, ou um grupo de pilares e paredes, de um piso
ou de um edifício ou um grupo de partes semelhantes de outras estruturas;
c) p
ode ser o volume de betão entregue no local da
obra durante três dias de betonagem consecutivos,
mas não pode ultrapassar 300 m3;
Tendo em conta estas premissas, deve ser sempre seleccionada a opção que conduzir ao menor volume.
Uma vez efectuada a divisão da estrutura em lotes, é
necessário definir o número de amostras a efectuar
por cada lote, tendo em conta os critérios já apresentados no Quadro 2.
O plano de amostragem deve depois ser sujeito à
aprovação pela entidade supervisora, i.e. fiscalização
(obras públicas) ou director técnico de obra (obras
privadas), pois é esta entidade que, mais tarde, vai ter
que confirmar se os resultados dos ensaios de identidade são ou não satisfatórios.
Uma vez aprovado o plano de amostragem, compete
ao utilizador assegurar que o mesmo é escrupulosamente cumprido. Para o efeito, deverá providenciar
recursos adequados, nomeadamente no que respeita
a equipamentos de ensaio e pessoal qualificado, para
a execução das tarefas relacionadas, nomeadamente:
a) colheita da amostra, que deve ser efectuada de
acordo com a NP EN 12350-14;
b) fabricação de provetes, que deve ser efectuada de
acordo com a NP EN 12390-25;
c) realização do ensaio de compressão dos provetes, que
deve ser efectuado obrigatoriamente por um laboratório acreditado, de acordo com a NP EN 12390-36.
No que respeita à amostragem, entendendo-se a
amostragem como sendo a colheita da amostra e a
fabricação dos provetes, incluindo a sua conservação
antes e após a desmoldagem, até à data de ensaio,
apesar de a responsabilidade ser atribuída ao utilizador do betão, a sua execução pode ser subcontratada
a outra entidade, podendo ser o próprio produtor do
betão.
No entanto, mesmo em caso de subcontratação, o
utilizador retém total responsabilidade e, por isso,
deve manter controlo sobre estas actividades, as quais
deverão ser efectuadas no local da obra, de modo a
assegurar que são executadas de acordo com as normas já referidas.
Findo o tempo de conservação (28 dias de idade), os
provetes deverão ser encaminhados para o laboratório, o qual deve encontrar-se devidamente acreditado
para a execução deste ensaio.
A evidência da acreditação é proporcionada pelos
próprios relatórios de ensaios, uma vez que estes devem ostentar claramente qual é a norma de referência
utilizada no ensaio e o símbolo de acreditação.
Depois de obtidos os resultados dos ensaios, há que
proceder à sua análise, em duas vertentes distintas.
4.1 Validação dos resultados de cada amostra
Esta validação consiste em verificar se o intervalo de
variação dos resultados dos provetes da mesma amostra é inferior ou igual a 15% da respectiva média. Caso
contrário, os resultados não poderão ser utilizados, a
não ser que um estudo identifique uma razão aceitável que justifique a eliminação de um determinado
resultado individual. No entanto, isto só será possível
no caso de terem sido fabricados mais de dois provetes da mesma amostra para ensaios de identidade,
dado que o resultado da amostra é a média dos resultados de pelo menos dois provetes.
Vejamos o seguinte exemplo:
Considere-se uma amostra constituída por três provetes de ensaio, com os seguintes resultados:
x1 = 44,5 MPa
x2 = 36,5 MPa
x3 = 41,0 MPa
O valor médio dos resultados é de 40,7 MPa, enquanto que o intervalo de variação, i.e. a diferença entre o
maior e o menor dos valores, ascende a 8,0 MPa.
Como a maior diferença dos resultados (8,0 MPa) é
superior a 15% do valor médio (0,15 x 40,7 = 6,1 MPa),
os resultados não devem ser considerados, a não ser
que seja possível identificar uma razão aceitável, devidamente justificada, para eliminar um dos resultados
extremos, x1 ou x2. Neste último caso, passa a ser satisfeito o critério de validação e o resultado da amostra será a média dos dois provetes restantes, sendo
esse o valor que irá ser utilizado na verificação dos
critérios de identidade.
4.2 Verificação dos critérios de identidade
Esta verificação deve ser efectuada por cada lote que
foi anteriormente definido. Os resultados desta verificação deverão depois ser apresentados à fiscalização,
no caso das obras públicas, ou ao Director Técnico
da Obra, no caso das obras particulares, consoante o
aplicável, para que possam confirmar se os resultados
desta verificação são ou não satisfatórios, pois este é
um aspecto essencial para a recepção/licenciamento
da obra.
A verificação dos ensaios de identidade é efectuada
tendo em conta os resultados de todas as amostras
efectuadas em cada lote, variando os critérios con-
4 NP EN 12350-1: 2009 – Ensaios do betão fresco. Parte 1: Amostragem.
5 NP EN 12390-2: 2009 – Ensaios do betão endurecido. Parte 2: Execução e cura dos provetes para ensaios de resistência mecânica.
6 NP EN 12390-3: 2009 – Ensaios do betão endurecido. Parte 3: Resistência à compressão de provetes.
20 Betão n.24 Junho 2010
Qualidade
soante o número de amostras desse lote (ver Quadro 3).
A aplicação destes critérios é simples, pelo menos
enquanto o número das amostras efectuadas for inferior ou igual a 6. Caso contrário, a coisa torna-se
menos simples, pois é necessário agrupar os resultados em conjuntos de 6 e, caso o número de amos-
de resistência C35/45 e do qual foram efectuadas oito
amostras, com os seguintes resultados, ordenados
pela sua ordem cronológica:
fc1 = 50,1 MPa;
fc5 = 46,7 MPa;
fc2 = 49,3 MPa;
fc6 = 48,1 MPa;
fc3 = 52,4 MPa;
fc7 = 50,8 MPa;
fc4 = 51,2 MPa;
fc8 = 49,7 MPa.
Quadro 3 – Critérios de Identidade
Número “n”
de resultados
do lote
Critério 1
Critério 2
1
Não aplicável
fci ≥ fck - 4
2-4
fcm ≥ fck + 1
fci ≥ fck - 4
5-6
fcm ≥ fck + 2
fci ≥ fck - 4
tras não seja múltiplo de 6, aplicar a sobreposição
cronológica dos resultados. Sobre cada grupo de
resultados terão de se aplicar os critérios definidos
para “n” igual a 6.
Vejamos os seguintes exemplos:
Exemplo 1: Menos de 6 amostras
Considere-se um lote de uma determinada estrutura,
cujo betão é da classe de resistência C30/37 e do qual
foram efectuadas quatro amostras, com os seguintes
resultados:
fc1 = 39,3 MPa;
fc2 = 41,1 MPa;
fc3 = 37,8 MPa;
fc4 = 39,2 MPa.
Devemos sempre começar pelo critério 2: fci ≥ fck – 4,
que é aplicável a cada um dos resultados. Como facilmente se pode comprovar, todos os resultados deste lote satisfazem este critério. Caso contrário, o lote
seria imediatamente considerado não conforme e seriam necessárias medidas correctivas.
Já no que respeita ao critério 1, como neste lote foram
efectuadas quatro amostras, i.e.: n = 4, é necessário
verificar a seguinte expressão: fcm ≥ fck + 1. Face aos
resultados obtidos, fcm = 39,4 MPa, que é claramente
superior a (37 + 1) MPa, pelo que se constata que o
critério 1 é também satisfeito.
Desta forma, verifica-se que o betão aplicado neste
lote satisfaz ambos os critérios de identidade, pelo
que se pode concluir que cumpre os requisitos de resistência à compressão.
Exemplo 2: Mais de 6 amostras
Considere-se agora um lote cujo betão é da classe
Legenda:
fci = Resultado individual (MPa);
fcm = Média de “n” resultados do mesmo lote (MPa);
fck = Resistência característica especificada (MPa).
Uma vez que n = 8, vamos ter de agrupar os resultados
em conjuntos de seis, usando alguma sobreposição.
Assim, o primeiro grupo será constituído pelos resultados das amostras 1 a 6, enquanto o segundo grupo
englobará os resultados das amostras 3 a 8, existindo
assim uma dupla avaliação dos resultados das amostras 3 a 6, uma vez que são considerados nos dois
grupos.
Em cada um dos grupos será necessário aplicar os
dois critérios definidos para n = 6 e os resultados serão satisfatórios se forma cumpridos ambos critérios
nos dois grupos:
Grupo 1
Grupo 2
Critério 2: fci ≥ fck – 4
fc1 = 50,1 ≥ 41 Verifica
fc2 = 49,3 ≥ 41 Verifica
fc3 = 52,4 ≥ 41 Verifica
fc4 = 51,2 ≥ 41 Verifica
fc5 = 46,7 ≥ 41 Verifica
fc6 = 48,1 ≥ 41 Verifica
Critério 2:
fc3 = 52,4 ≥ 41 Verifica
fc4 = 51,2 ≥ 41 Verifica
fc5 = 46,7 ≥ 41 Verifica
fc6 = 48,1 ≥ 41 Verifica
fc7 = 50,8 ≥ 41 Verifica
fc8 = 49,7 ≥ 41 Verifica
Critério 1: fcm ≥ fck + 2
fcm = 49,6 ≥ 47 Verifica
Critério 1: fcm ≥ fck + 2
fcm = 49,8 ≥ 47 Verifica
Uma vez que são satisfeitos ambos os critérios de
identidade para os dois grupos, pode concluir-se que
o betão aplicado neste lote verifica os requisitos de
resistência à compressão.
A verificação do cumprimento dos critérios de identidade deve ser documentada, podendo muito facilmente preparar-se uma folha de cálculo para a efectuar automaticamente, bastando inserir os resultados
dos provetes.
Junho 2010 Betão n.24 21
Qualidade
Este registo deverá ser levado à consideração da
Fiscalização/Director Técnico de Obra, consoante o
caso, para que esta entidade possa confirmar que os
resultados dos ensaios de identidade de cada um dos
lotes pré-determinados são satisfatórios, conforme requerido pelo Artigo 8.º do Decreto-Lei n.º 301/2007.
Também esta confirmação deverá ficar registada, pois
vai ser essencial para a aceitação definitiva/ licenciamento da obra.
Em resumo:
a) Os ensaios de identidade são legalmente obrigatórios para o betão destinado a estruturas abrangidas
pelas Classes de Inspecção 2 e 3;
b) São igualmente obrigatórios para as estruturas
abrangidas pela Classe de Inspecção 1, quando tal
estiver requerido nas especificações de projecto;
c) A
ssim, antes do início da obra, deve ser preparado
um plano de amostragem para efeitos de ensaios
de identidade, envolvendo este plano a divisão da
22 Betão n.24 Junho 2010
estrutura em lotes e a identificação do número de
amostras a efectuar;
d) E
ste plano deve ser previamente aprovado pela
Fiscalização/Director Técnico de Obra, consoante
aplicável, antes de ser executado;
e) U
ma vez aprovado este plano, ele deve ser executado na integra; poderá haver necessidade de
efectuar alterações, mas estas deverão ser previamente aprovadas pela mesma entidade que aprovou o plano inicial;
f) C
ada amostra para efeitos de ensaios de identidade
deve ser constituída por um mínimo de dois provetes; no entanto, deverá ser ponderada a fabricação
de três provetes por amostra para prevenir a ocorrência de eventuais resultados não válidos;
g) U
ma vez obtidos e validados os resultados dos ensaios de identidade de um lote, deve verificar-se o
cumprimento dos critérios de identidade, de forma
a concluir sobre a adequação do betão aplicado
Qualidade
nesse lote; esta actividade deve ser efectuada em
cada lote definido anteriormente;
h) Os resultados destas verificações devem ser levados à consideração da Fiscalização/ Director Técnico de Obra, consoante aplicável, para que esta entidade os possa confirmar; esta confirmação deve
ficar registada, pois é essencial para a aceitação/licenciamento da obra.
5 - Considerações Finais
De acordo com a regulamentação actual, o produtor
do betão deve implementar os procedimentos necessários para a avaliação da conformidade do betão
produzido. Trata-se de uma disposição explícita no
Artigo 5.º do Decreto-Lei n.º 301/2007.
No entanto, o legislador considerou que tal não seria
suficiente para assegurar a qualidade do betão aplicado nas estruturas, pelo que no artigo subsequente
(artigo 6º) estabeleceu a necessidade de cada utilizador do betão dever efectuar uma segunda verificação
sobre o betão que lhe foi entregue, através da realização de ensaios de identidade.
Além disso, o legislador atribui aos ensaios de iden-
tidade tal importância que os resultados poderão
condicionar a aceitação/o licenciamento da obra,
consoante se trate de uma obra pública/obra privada,
respectivamente.
Por este motivo, o utilizador deverá ter este aspecto
em consideração, especialmente quando tiver que
ponderar sobre a entidade onde irão ser realizados
os ensaios de identidade, de forma a que quer na fase
de execução da obra, quer posteriormente, nunca sejam postos em causa os resultados obtidos, devendo
assim colocar-se ao abrigo de eventuais situações ilusórias, aparentemente simples e rentáveis, de algum
facilitismo e pretensa economia, que podem gerar
conflitos de interesses ou mesmo subverter inadvertidamente o espírito da lei.
Torna-se por conseguinte relevante dissociar claramente o papel, tipo de interferência, grau ou delimitação de responsabilidades, e teor de isenção absoluta de todos os intervenientes na cadeia do processo
construtivo que vai da concepção e especificação do
projecto, envolve a produção e colocação do betão,
prossegue com a execução da obra e respectiva fiscalização, e termina na sua utilização e conservação
funcional.
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