MOURA_Cobrimento de armaduras em estruturas de concreto armado - análise comparativa entre o valor especificado em projeto e o executado em obras no município de Sinop-MT

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Cobrimento de armaduras em estruturas de concreto armado: análise comparativa

entre o valor especificado em projeto e o executado em obras no município de

Sinop-MT

Cover to reinforcement in reinforced concrete structures: comparative analysis

between the value specified in the project and executed in works in the municipality of

Sinop-MT

Carlos Diogo de Moura1_{, Karen Wrobel Straub}2

Resumo: A espessura do cobrimento de armadura é um dos principais fatores que afetam a durabilidade das estruturas de concreto armado. Por não ser um parâmetro bem controlado durante o desenvolvimento de uma obra, a alta variabilidade dos valores de cobrimento influencia negativamente na qualidade final das estruturas. O presente estudo teve por objetivo a comparação entre o cobrimento de armaduras executado em estruturas de concreto armado e seus respectivos valores especificados em projeto. Foram realizadas visitas às obras e, com o auxílio de um pacômetro digital, mediu-se os valores dos cobrimentos após a concretagem. Após a coleta de dados, foi utilizado um modelo estatístico para analisar a variabilidade dos erros percentuais dos cobrimentos. Isso proporcionou a comparação dos resultados e a busca por correlações entre os valores medidos e o tipo de elemento estrutural (pilares e vigas), a qualidade do controle de execução e o uso de espaçadores. Observou-se que aproximadamente 93% de todos os valores de cobrimento avaliados estavam abaixo dos valores indicados nos projetos, o erro percentual médio foi de 54% para menos. Dos elementos estruturais avaliados, as vigas apresentaram piores resultados. O cobrimento médio foi 42% maior em obras com nível de controle A e com uso de espaçadores.

Palavras-chave: cobrimento; concreto armado; espaçador; durabilidade.

Abstract: The thickness of the cover to reinforcement is one of the main factors that affect the durability of the reinforced concrete structures. Because it is not a well-controlled parameter during the development of a work, the high variability of the cover values influences negatively the final quality of the structures. The present study had the objective the comparison between the cover to reinforcement executed in reinforced concrete structures and their respective values specified in project. Visits to the works were carried out and, with the aid of a digital pacometer, the values of the coverings after concreting were measured. After data collection, a statistical model was used to analyze the variability of percentage errors of the coverings. This provided a comparison of the results and the search for correlations between the measured values and the type of structural element (columns and beams), the quality of execution control and the use of spacers. It was observed that approximately 93% of all cover values evaluated were below the values indicated in the projects, the mean percentage error was 54% less. Of the evaluated structural elements, the beams presented worse results. The average cover was 42% higher in works with control level A and with use of spacers.

Keywords: concrete cover; reinforced concrete; spacer; durability. 1 Introdução

O setor da construção civil no Brasil vem se desenvolvendo em ritmo acelerado nos últimos anos, por esse motivo, é necessário que haja um controle de qualidade na execução das obras que seja capaz de acompanhar essa evolução, além da necessidade de uma melhora no nível de detalhamento dos projetos (LIBERATI et al., 2014).

Atualmente, seja por falta de mão de obra qualificada, falta de normas específicas ou por falta de fiscalização, o número de manifestações patológicas nas estruturas de concreto é muito grande, ocasionando um altíssimo custo não previsto no orçamento das obras, fazendo com que muitas empresas tenham prejuízo.

Helene et al. (2011) aponta que um dos fatores que influenciam diretamente no número de manifestações patológicas e na durabilidade das estruturas de concreto armado é a deficiência na espessura do cobrimento de armadura. O cobrimento é a camada de concreto que envolve e protege o aço, sendo exigido

uma espessura mínima, que irá proteger química e fisicamente as barras de aço frente às influências do meio ambiente. O cobrimento insuficiente é a principal causa de corrosão das armaduras, que por sua vez, é uma das principais manifestações patológicas nas estruturas de concreto armado.

Existem diversos motivos que contribuem para a baixa qualidade do controle de execução do cobrimento de armadura. Dentre os quais destacam-se os curtos prazos de execução, a falta de uma norma específica para a disposição de espaçadores, a falta de mão de obra qualificada, a falta de fiscalização da execução e o baixo nível de detalhamento dos projetos. Frequentemente o cobrimento exigido não é verificado, uma vez que não é dada a devida importância por parte das construtoras (SILVA, 2012).

Desta forma, a pesquisa visou analisar e comparar a variabilidade dos valores de cobrimento de armadura executados, em relação aos valores de cobrimento especificados nos projetos estruturais em obras no município de Sinop. Observando a correlação com os tipos de elementos estruturais (viga e pilar), com o nível de controle de execução e com o uso ou não de espaçadores.

1_{Graduando, Universidade do Estado de Mato Grosso,} Sinop-MT, Brasil, E-mail: thecarlosmoura@hotmail.com

2_{Professora Mestre, Universidade do Estado de Mato Grosso,} Sinop-MT, Brasil, E-mail: karen.straub@unemat.br

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2 Fundamentação teórica

2.1 Estudos correlatos

Recentemente, estudos foram realizados com o objetivo de analisar a influência de alguns fatores na espessura final do cobrimento. Tais como, diâmetro da armadura, disposição de espaçadores, distância entre pontos de amarração e nível de controle da execução. Segundo Dal Molin et al. (2014), o diâmetro da armadura influencia no cobrimento final de lajes, sendo que, sob as mesmas condições, quanto maior o diâmetro da armadura, maior a probabilidade de se atender ao cobrimento mínimo de projeto. A necessidade de espaçadores durante uma concretagem não é fixa, ela varia, entre outras coisas, com o tipo de armadura. De forma indireta, armaduras menos rígidas, com menor diâmetro, necessitam de mais espaçadores, menos espaçados, para garantir um mesmo cobrimento atingido por armaduras mais rígidas, com maior diâmetro.

Outro estudo realizado por Dal Molin et al. (2015), aponta que a distância entre os espaçadores e a distância entre os pontos de amarração influenciam no cobrimento final do elemento estrutural, porém não existe interação entre estes fatores, de forma que, ambos trabalham independentemente. Os dois fatores são inversamente proporcionais ao cobrimento, ou seja, quanto menor as distâncias, maiores os cobrimentos alcançados.

Conforme Weber (2014), o nível de controle da qualidade de execução também apresenta influência significativa sobre a espessura final do cobrimento, quanto melhor o nível de controle, menor será a chance de se obter valores de cobrimento abaixo dos valores de projeto. Entretanto, um nível de controle da qualidade de execução classificado como excelente não é o suficiente para se obter valores de cobrimento considerados satisfatórios, para isso, é necessário também o uso de uma metodologia na disposição de espaçadores.

Outros estudos confirmam a contribuição do cobrimento de armaduras para a durabilidade e segurança das estruturas de concreto. Segundo Helene et al. (2011), uma diminuição de meio centímetro na espessura do cobrimento pode resultar em uma redução da vida útil da ordem de 10 a 15 anos. Awoyera et al. (2014), afirmam que além de ser fundamental para a durabilidade da estrutura, a espessura do cobrimento também é importante em situações de incêndio. Em vigas submetidas a temperatura de 700º C, com cobrimentos de 10 mm, 15 mm, 20 mm e 25 mm, resultaram em reduções de resistência à tração das armaduras de 62%, 54%, 49% e 47%, respectivamente.

2.2 Durabilidade de estruturas de concreto armado

Muitas são as definições de durabilidade, porém a maioria converge para a resistência dos elementos frente as ações ambientais. A NBR 6118 (ABNT, 2014) define durabilidade como a capacidade de a estrutura resistir às influências ambientais previstas e definidas no início dos trabalhos de elaboração do projeto estrutural.

Conforme Araújo (2010), nas atuais normas de projeto, a durabilidade é um dos aspectos de maior relevância quando se trata de concreto armado. As exigências

quanto a esse tema estão tornando cada vez mais rígidas, tanto na fase de projeto, quanto na fase de execução da estrutura. Essas novas exigências são motivadas, em grande parte, pela falta de atenção de projetistas e construtores quando se trata de durabilidade. Esse descuido tem contribuído para a deterioração precoce de diversas estruturas relativamente novas.

Ainda segundo o autor, as exigências relacionadas à durabilidade têm como objetivo garantir a conservação das características das estruturas ao longo de toda sua vida útil, período onde não devem ser necessárias obras de manutenção ou reparo estrutural. Geralmente, as normas de projeto levam em consideração uma vida útil mínima de 50 anos, podendo ser necessário estabelecer uma vida útil maior para obras de maior importância.

Devido aos crescentes problemas de degradação precoce observados nas estruturas, das necessidades competitivas e das novas exigências de sustentabilidade no setor da construção civil, observa-se, nos últimos anos, uma tendência global no sentido de privilegiar os aspectos de projeto voltados à durabilidade e à extensão da vida útil das estruturas de concreto armado e protendido (HELENE et al., 2011). A qualidade e durabilidade são essenciais para que as empresas da construção civil sejam bem-sucedidas, pois os consumidores estão tão preocupados com a qualidade e durabilidade quanto com o preço das edificações (TAKATA, 2009).

A preocupação com a durabilidade dos empreendimentos, tanto por parte dos construtores quanto dos consumidores, pode ser notada pelo fato de que, atualmente, é usualmente aceito que ao se projetar estruturas, as características de durabilidade devam ser avaliadas com o mesmo cuidado que aspectos como propriedades mecânicas e custo inicial. Os custos de reparos e substituições em estruturas devido a falhas nos materiais constituem parte substancial do orçamento total das construções. Em países industrialmente desenvolvidos, estima-se que 40% do total dos recursos da indústria da construção são destinados ao reparo e manutenção das estruturas já existentes e apenas 60% em novas instalações (MEHTA & MONTEIRO, 2008).

Segundo Amorim (2010), apesar do concreto armado ser um material que possui excelente desempenho, é inevitável que com o passar dos anos ocorra a perda de suas características e de desempenho estético e funcional. Sua durabilidade vai depender da maneira que foi elaborado, desde a fase de projeto até o produto final, seguindo as fases de inspeções e manutenções ao longo da vida útil.

Na consideração de durabilidade, devem ser levados em conta os mecanismos mais importantes de deterioração das estruturas de concreto. Além disso, devem-se considerar as ações físicas e químicas relacionadas à agressividade do meio ambiente (ARAÚJO, 2010).

Segundo Helene et al. (2011), em estruturas de concreto armado, o aço é a parte mais sensível em relação às ações do meio ambiente e por essa razão as armaduras devem ser protegidas por uma camada de cobrimento. Essa camada de concreto é altamente alcalina (pH de aproximadamente 12,6), entretanto, também é afetada pelo processo de envelhecimento,

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podendo culminar com a despassivação das armaduras.

Dessa forma, o cobrimento tem uma contribuição fundamental para a vida útil das estruturas, sendo assim, é imperativo que essa camada seja projetada e executada corretamente.

2.2.1 Ações do meio ambiente

As condições ambientais são importantíssimas para o desenvolvimento dos projetos. A durabilidade sob um conjunto de condições não significa necessariamente a mesma sob outro conjunto, portanto, costuma-se incluir uma referência geral ao ambiente ao definir-se durabilidade (MEHTA & MONTEIRO, 2008). Deve ser levada em conta a proximidade de centros industriais, regiões costeiras ou regiões onde ocorrem abalos sísmicos (TAKATA, 2009).

Conforme a NBR 6118 (ABNT, 2014), a agressividade do meio ambiente está relacionada às ações físicas e químicas que atuam sobre as estruturas de concreto, não dependendo das ações mecânicas, variações volumétricas devido à temperatura, retração hidráulica e quaisquer outras perspectivas no dimensionamento das estruturas de concreto armado.

Nos projetos estruturais, a agressividade ambiental deve ser classificada em uma escala de I a IV, sendo avaliada segundo as condições de exposição da estrutura ou de suas partes, conforme a Tabela 1.

Tabela 1. Classes de agressividade ambiental. Classe de agressividade ambiental Agressividade Classificação geral do tipo de ambiente para efeito de projeto Risco de deterioração da estrutura

I Fraca Rural Insignificante Submersa

II Moderada Urbana Pequeno

III Forte Marinha Grande Industrial IV Muito forte Industrial Elevado Respingos de maré Fonte: Adaptado de ABNT, 2014.

Ainda segundo a norma, a durabilidade das estruturas é altamente dependente da espessura e qualidade do concreto do cobrimento. Em virtude disso, os projetos devem estabelecer parâmetros mínimos a serem atendidos em função da classe de agressividade. Conforme a classe de agressividade aumenta, a relação água/cimento máxima diminui, e a resistência mínima do concreto aumenta.

2.3 Manifestações patológicas no concreto armado

Na construção civil o termo patologia é empregado quando o desempenho, na capacidade mecânica, funcional ou estética, de uma estrutura não está conforme planejado (SOUZA & RIPPER, 2009). As manifestações patológicas nas estruturas de concreto armado são esperadas, pois, com o passar do tempo, o concreto deteriora-se, visto que não é um material inerte ao meio ambiente. O que não deve ocorrer é a perda de durabilidade e funcionalidade das

estruturas. Elas devem ser projetadas para desempenhar seu papel ao longo de toda a sua vida útil (HELENE et al., 2011).

Segundo Souza e Ripper (2009), os materiais e componentes têm sua qualidade e forma de aplicação normatizados, entretanto, o controle de execução tem se mostrado bastante falho, não sendo aplicada uma metodologia de fiscalização. Falhas humanas durante a execução são frequentes, na maioria dos casos devido à falta de qualificação profissional.

Conforme Takata (2009), a execução, montagem das fôrmas e o posicionamento das armaduras muitas vezes ocorrem sem nenhuma fiscalização, com um baixo nível de controle de qualidade. Esses fatores aliados à baixa qualidade da mão de obra e aos curtos prazos de execução, resultam em situações muito favoráveis à erros. O que contribui para o aparecimento de patologias ao longo da vida útil das estruturas. Em vários países, estudos têm sido desenvolvidos no sentido de quantificar, identificar ou diagnosticar as manifestações patológicas nas estruturas de concreto. A corrosão de armadura é, na maioria dos casos, a manifestação patológica mais incidente (TINOCO & FIGUEIREDO, 2002).

2.3.1 Corrosão da armadura

Segundo Tinoco e Figueiredo (2002), as deficiências de projeto, especificações e características inadequadas do concreto, falhas de execução, falhas de manutenção e as ações do meio ambiente, são apontadas como as principais causas responsáveis pela ocorrência da corrosão de armadura no concreto. É, portanto, uma das patologias mais sérias, custosas e difíceis de serem resolvidas.

A corrosão de armadura, no contexto da engenharia civil, se aplica na deterioração do aço imerso no concreto, provocando perda da aderência do aço com o elemento estrutural, redução da seção transversal da armadura e acúmulo de produtos de corrosão. Esses produtos podem ocupar um volume maior do que o metal original do qual foram derivados, gerando tensões internas que podem causar fissuração, descamação e delaminação da camada de cobrimento, conforme ilustrado na Figura 1 (NEWMAN & CHOO, 2003).

Figura 1: Representação esquemática das deteriorações induzidas pela corrosão. Fonte: Adaptado de Neville, 2016.

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2.3.2 Influência do cobrimento de armadura

Conforme Dal Molin et al. (2015), a espessura do cobrimento é fundamental para a proteção da armadura, outro fator que possui grande importância sobre a durabilidade é a qualidade do concreto de cobrimento, no que diz respeito à sua porosidade. A camada de cobrimento protege a armadura de forma física, através da estanqueidade, e química, através da formação de uma película passivadora devido à alta alcalinidade e ação isolante do concreto. Sendo que o cobrimento insuficiente é o maior fator influente na corrosão prematura de armaduras, que por sua vez é a manifestação patológica mais comum nas estruturas de concreto armado e a mais onerosa em termos de manutenção.

Em locais onde o cobrimento não é executado de maneira correta, a corrosão progressiva gera tensões que causam fissuras no concreto, podendo causar o lascamento da camada de cobrimento. Essas fissuras normalmente acompanham a direção das armaduras, e podem apresentar manchas marrom-avermelhadas no concreto (TAKATA, 2009).

Ainda conforme o autor, é necessário que haja reparo nos elementos estruturais que passam por um processo de corrosão. Para isso, é feita uma análise e limpeza adequada do aço exposto e posteriormente é realizada a reconstrução do cobrimento com concreto bem adensado, com a finalidade de impedir ataques de agentes externos e recompor a seção original do elemento estrutural.

2.4 Cobrimento de armaduras

Conforme Bastos (2006), cobrimento de armadura é camada de concreto responsável pela proteção da armadura num elemento estrutural. Essa camada inicia-se na face mais externa da barra de aço e se estende até a superfície externa do elemento em contato com o meio ambiente.

O concreto do cobrimento de armadura tem a função de dar proteção mecânica, química e física ao concreto armado, impedindo a formação de células eletroquímicas que promoveriam a corrosão. A barreira formada entre o meio ambiente externo e a armadura de aço é essencial para a garantia do funcionamento adequado da estrutura. A proteção física se dá por impermeabilidade e existirá quando o concreto possuir boa compacidade, boa homogeneidade e elementos internos adequados. Quimicamente, a armadura é protegida quando é conferido ao concreto de cobrimento um caráter alcalino (MARAN, 2015). 2.4.1 Espaçadores

Os espaçadores têm como função principal garantir a espessura de cobrimento especificada em projeto. São utilizados durante a fase de execução e são posicionados entre as armaduras e a fôrmas, fazendo com que as barras permaneçam fixas durante a concretagem (MARAN, 2015). Esses espaçadores podem ser confeccionados na própria obra ou podem ser comprados da indústria (TAKATA, 2009).

Os dois tipos de espaçadores mais utilizados atualmente nas obras são os de argamassa e os de plástico. Os de argamassa possuem a vantagem de poderem ser confeccionados na própria obra e serem econômicos. Espaçadores de plástico proporcionam grande aderência ao concreto, pois possuem formato

específico para isso, porém, o custo, quando comparados aos de argamassa, é maior (SILVA, 2012). Conforme Barreto (2014), por serem de baixo custo e de fácil colocação, os espaçadores de plástico, Figura 2, estão bem difundidos no mercado. Seus modelos e formas variam dependendo do elemento estrutural a ser concretado. Os quatro modelos mais utilizados atualmente no mercado são os tipos: circular, centopeia, cadeirinha e cavalete (ou garra).

Figura 2: Espaçadores circulares posicionados em armadura de pilar da obra 7. Fonte: Autoria própria, 2017. 2.4.2 Cobrimento mínimo

O valor do cobrimento mínimo de armadura vem evidenciado no projeto estrutural e seu cálculo leva em conta a classe de agressividade ambiental, conforme a Tabela 2. Muitas vezes, é interessante que se tenha um cobrimento de armadura maior que o mínimo requisitado, fazendo com que se busque a garantia de durabilidade, contanto que isso não afete significativamente o custo nem o desempenho estrutural do elemento (CAMPOS, 2013).

Tabela 2. Correspondência entre a classe de agressividade ambiental e o cobrimento nominal para Δc = 10 mm.

Tipo de estrutura Componente ou elemento Classe de agressividade ambiental (Tabela 1) I II III IV Cobrimento nominal (mm) Concreto armado Laje 20 25 35 45 Viga/pilar 25 30 40 50 Elementos estruturais em contato com o solo 30 40 50 Concreto protendido Laje 25 30 40 50 Viga/pilar 30 35 45 55 Fonte: Adaptado de ABNT, 2014.

O projeto deve considerar o cobrimento nominal estabelecido na NBR 6118:2014, que consiste em um cobrimento mínimo acrescido de uma tolerância de execução de 10 mm. Entretanto, quando houver um

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adequado controle de qualidade e limites rígidos de tolerância da variabilidade das medidas durante a execução, permite-se reduzir a tolerância de execução em 5 mm.

Conforme a NBR 6118 (ABNT, 2014), A espessura do cobrimento está sempre referida à superfície da armadura externa, em geral à face externa do estribo. O cobrimento nominal de uma determinada barra deve ser sempre maior que o diâmetro da própria barra, ou metade do diâmetro da bainha no caso de concreto protendido.

Por se tratar de um dos pontos críticos relativos à funcionalidade do cobrimento de armadura, a qualidade do concreto de cobrimento deve ser controlada rigidamente. São requisitadas especificações sobre o tipo de material que será utilizado no concreto.

A NBR 6118 (ABNT, 2014) limita a dimensão máxima característica do agregado utilizado no concreto, o agregado graúdo deve ser menor ou igual a espessura do cobrimento acrescida de 20%.

Ainda conforme a norma, ambientes urbanos se enquadram na classe de agressividade II. Portanto, para obras executadas na cidade de Sinop, o cobrimento mínimo é de 30 mm para pilares e vigas, e 25 mm para lajes. Porém, caso haja um rígido controle de qualidade quanto ao cobrimento e as exigências sejam explicitadas nos desenhos dos projetos, permite-se, então, reduzir esses valores em 5 mm.

3 Metodologia

Os métodos empregados na realização da pesquisa são semelhantes aos dos trabalhos realizados por Silva (2012), Campos (2013) e Weber (2014).

3.1 Levantamento de dados

A avaliação foi realizada em obras de variados tipos no município de Sinop, considerado polo regional do norte de Mato Grosso. Sendo a quarta maior cidade do estado e também uma das que mais crescem nos últimos anos, com uma população estimada em 129.916 mil habitantes (IBGE, 2015).

As medições foram realizadas entre os meses de fevereiro e maio de 2017, em oito obras executadas com estrutura convencional em concreto armado. A escolha das obras visou abranger variados portes, diferentes níveis de controle de qualidade da execução e diferentes padrões de qualidade do empreendimento, assim como dependeu do acordo de cooperação com os responsáveis pelas obras. Todas as obras analisadas estão localizadas no município de Sinop-MT, conforme a Figura 4.

3.1.1 Equipamentos utilizados

Para a realização das medições, foi necessário o uso de um aparelho denominado pacômetro digital, marca Bosch, modelo D-tect 150 (Figura 3), cujo o princípio de funcionamento é a tecnologia magnética de indução de pulso. A medição é obtida através do campo magnético criado sobre uma superfície condutora, gerando uma corrente parasita, que por sua vez induz um campo magnético na direção oposta, sendo então este campo utilizado pelo pacômetro para detectar as barras. Esse método não é afetado por materiais não condutivos como o concreto (PROCEQ, 2008).

Figura 3: Pacômetro digital. Fonte: Autoria própria, 2017. Segundo Barnes & Zheng (2008), o sistema de processamento de dados do pacômetro permite detectar localização exata da barra, estimar o seu diâmetro e a espessura de cobrimento. A precisão para a medição da espessura da camada de cobrimento é de ± 3 mm em uma faixa de profundidade de até 60 mm.

3.1.2 Medições

Foram coletados valores da espessura do cobrimento após a desforma dos elementos estruturais. Para cada obra, foram 30 diferentes pontos de medição em pilares e 30 em vigas. As medições foram feitas em diferentes pontos escolhidos de forma aleatória e distribuída para cada elemento estrutural. Os valores de cobrimento executados foram obtidos com auxílio do pacômetro digital e os valores de projeto foram obtidos através da consulta aos projetos estruturais.

Figura 4: Localização das obras em Sinop. Fonte: Adaptado de MapQuest, 2017.

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3.1.3 Medição em pilares

Foram analisados ao menos 3 pilares em cada obra, sendo de 5 a 10 medições para cada pilar. Em algumas obras, foi necessário analisar até 6 pilares, em função da irregularidade da superfície dos mesmos, o que impossibilitava realizar muitas medições em um único elemento. Foram coletados valores de cobrimento em pontos distribuídos em todas as faces, devido a possibilidade de deslocamento da armadura.

3.1.4 Medição em vigas

As medições em vigas seguiram os moldes das medições em pilares: de 3 a 6 vigas analisadas por obra e de 5 a 10 medições para cada elemento. Foram coletadas medidas de cobrimento em pontos aleatoriamente distribuídos entre as faces laterais e inferiores das vigas.

3.1.5 Nível de controle da qualidade de execução A determinação do nível de controle foi feita subjetivamente, seguindo os métodos utilizados por Silva (2012), Campos (2013) e Weber (2014). Foram analisados critérios relevantes relacionados ao controle da qualidade de execução, especificamente: presença do Engenheiro Civil responsável; organização do canteiro de obra; utilização de EPI pelos funcionários; condições de limpeza no pavimento analisado; certificação de qualidade da empresa; metodologia na disposição dos espaçadores.

Estes critérios de avaliação, permitiram quantificar e qualificar as obras em 3 níveis de controle: A, B e C, conforme a Tabela 3.

Tabela 3. Classificação do nível de controle. Critérios atendidos Nível de controle

0 a 2 C

3 ou 4 B

5 ou 6 A

Fonte: Autoria própria, 2017.

3.2 Histogramas e análises

Os dados levantados foram analisados estatisticamente, com o auxílio de um programa de planilha eletrônica. Foi organizado um banco de dados capaz de proporcionar a elaboração de histogramas, demonstrando a frequência dos erros percentuais dos valores de cobrimento de armadura medidos em relação aos valores de projeto. Esses erros percentuais foram calculados pelos valores de cobrimento medidos divididos pelos valores de cobrimento em projeto subtraídos de uma unidade, conforme a equação:

Erro = (cmedido

cprojeto− 1) ×100% (Equação 1)

Os valores positivos correspondem a espessura de cobrimento medido maior que o projetado, os valores negativos correspondem ao cobrimento menor que o de projeto e os valores de 0% de erro percentual correspondem aos cobrimentos iguais aos de projeto. Para facilitar a visualização das frequências, os erros percentuais foram arredondados para múltiplos de 5%. A partir dos histogramas, foram realizadas análises e interpretações, com o propósito de entender como a variável cobrimento de armadura está sendo controlada nas obras. A elaboração dos histogramas foi

realizada em diferentes agrupamentos de dados, devido à busca por correlações em função da qualidade do controle da execução, do tipo de elemento estrutural (pilares e vigas) e do uso ou não de espaçadores.

4 Análise dos resultados

4.1 Resultados individuais das obras

4.1.1 Obra 1

A Tabela 4 apresenta o resumo das medições realizadas na obra 1. Destaca-se que a média do cobrimento atingido, tanto nas vigas quanto nos pilares, ficou muito abaixo do esperado, ficando próxima da metade do valor indicado no projeto.

Tabela 4. Resumo das medições da obra 1.

Item Pilar Viga

Cobrimento de projeto (cm) 2,50 3,00 Média dos cobrimentos medidos (cm) 1,04 1,51 Desvio padrão (cm) 0,48 0,84 Erro percentual médio -59% -50%

O valor de 2,5 cm atribuído para o cobrimento dos pilares, é inferior ao normatizado pela NBR 6118:2014, que é de 3 cm para a classe de agressividade II. Essa redução só seria permitida caso houvesse um controle adequado de qualidade e limites rígidos de tolerância da variabilidade das medidas durante a execução, conforme o item 7.4.7.4 da referida norma.

A Figura 5 apresenta o histograma com a distribuição das frequências dos erros percentuais dos cobrimentos medidos na obra 1. Verificou-se que 100% das medições em pilares e 93% das medições em vigas ficaram abaixo dos valores indicados nos projetos.

Figura 5: Histograma dos cobrimentos da obra 1. Fonte: Autoria própria, 2017.

4.1.2 Obra 2

O resumo das medições da obra 2, representado pela Tabela 5, indica que o cobrimento médio dos elementos estruturais não correspondeu ao valor projetado, sendo que as vigas foram os elementos mais afetados, com erro médio de -62%.

0 1 2 3 4 5 40% 30% 20% 10% 0% -10% -20% -30% -40% -50% -60% -70% -80% -90% -100% Fr e q u ê n c ia

Erro percentual do cobrimento medido

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Item Pilar Viga

O histograma com a distribuição das frequências dos erros percentuais dos cobrimentos da obra 2, representado pela Figura 6, indica que 93% das medições, tanto nas vigas quanto nos pilares, ficaram abaixo do valor projetado. Destaca-se que, em dois casos, a armadura da viga estava visivelmente exposta ao meio externo, já apresentando sinais de corrosão, como pode ser visto na Figura 7. Esses casos são representados no histograma pelo erro de -100%.

A baixa qualidade da mão de obra e a não utilização de espaçadores de armadura podem ser apontados como as principais causas desses resultados.

Figura 7: Viga com armadura exposta ao meio externo. Fonte: Autoria própria, 2017.

4.1.3 Obra 3

A obra 3 obteve os melhores resultados dentre as obras analisadas, entretanto, o cobrimento médio ainda não foi satisfatório. Apesar do cobrimento médio dos pilares estar dentro da tolerância de execução, as medições foram muito dispersas, apresentado o maior desvio padrão em relação às demais obras. O resumo das medições é apresentado pela Tabela 6.

Item Pilar Viga

No histograma com a distribuição das frequências da obra 3, Figura 8, é possível visualizar a alta dispersão dos resultados obtidos. Também nota-se que, 77% das medições em pilares e 90% das medições em vigas ficaram abaixo do valor de projeto.

A Obra 3 fez uso de uma metodologia própria na disposição de espaçadores, porém, essa metodologia não foi o suficiente para se obter resultados satisfatórios. Para melhorá-los, seria necessário utilizar mais espaçadores, menos espaçados, além de um cuidado maior no posicionamento das armaduras nas fôrmas.

4.1.4 Obra 4

O resumo das medições da obra 4, representado pela Tabela 7, indica que as medições foram muito dispersas e que as médias, tanto para os pilares quanto para as vigas, ficaram abaixo da metade dos valores indicados nos projetos estruturais.

Item Pilar Viga

O histograma com os cobrimentos medidos da obra 4, representado pela Figura 9, indica que 93% das medições em pilares e 97% das medições em vigas apresentaram valores abaixo do valor de projeto. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 40% 30% 20% 10% 0% -10% -20% -30% -40% -50% -60% -70% -80% -90% -100% Fr e q u ê n c ia

Frequência Pilar Frequência Viga

0 1 2 3 4 40% 30% 20% 10% 0% -10% -20% -30% -40% -50% -60% -70% -80% -90% -100% Fr e q u ê n c ia

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Na Obra 4, a falta de espaçadores de armadura pode ser apontada como a principal causa dos valores insatisfatórios.

4.1.5 Obra 5

A obra 5 apresentou os piores resultados dentre todas as obras estudadas, os estribos estavam visivelmente expostos em grande parte dos elementos estruturais, como mostrado na Figura 10.

Figura 10: Pilar com armadura exposta ao meio externo. Fonte: Autoria própria, 2017.

A Tabela 8 apresenta o resumo das medições da obra 5. Destaca-se que o cobrimento médio não atingiu sequer um quinto do valor indicado nos projetos.

Item Pilar Viga

Apenas duas medições, de 60 realizadas, apresentaram valor igual ou superior ao esperado. Todas as medições em pilares ficaram na faixa entre 45% e 100% de erro percentual negativo, conforme o histograma apresentado pela Figura 11.

A obra 5 apresentou má qualidade no concreto utilizado e falhas na concretagem, Figura 12, além de não utilizar espaçadores e montar as fôrmas com seções menores que as indicadas nos projetos. Devido a isso, foi a única obra estudada em que se pode afirmar com certeza oferecer risco à segurança da estrutura, enquanto nas outras obras só se pode afirmar a perda considerável da durabilidade.

Figura 12: Falhas encontradas na obra 5. Fonte: Autoria própria, 2017.

4.1.6 Obra 6

A obra 6 apresentou a maior diferença no cobrimento em função do tipo de elemento estrutural. Os pilares apresentaram cobrimento médio de 2,17 cm enquanto as vigas apresentaram 0,99 cm, conforme o resumo das medições representado pela Tabela 9.

Item Pilar Viga

A diferença nas medições entre os pilares e vigas fica clara na Figura 13. 80% das medições em pilares 0 1 2 3 4 5 6 7 8 40% 30% 20% 10% 0% -10% -20% -30% -40% -50% -60% -70% -80% -90% -100% Fr e q u ê n c ia

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 40% 30% 20% 10% 0% -10% -20% -30% -40% -50% -60% -70% -80% -90% -100% Fr e q u ê n c ia

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apresentaram valores abaixo do cobrimento projetado, enquanto nas vigas esse valor subiu para 100%.

O principal motivo para a falha no cobrimento das vigas foi o deslocamento lateral da armadura, uma vez que os valores medidos aumentavam ou diminuíam consideravelmente ao longo dos elementos, demostrando que a armadura estava em “S” no interior da fôrma no momento da concretagem.

4.1.7 Obra 7

Dentre as obras estudadas, a obra 7 apresentou o segundo melhor resultado geral e os melhores valores para os pilares, conforme a Tabela 10.

Item Pilar Viga

Analisando a Figura 14, verificou-se que 80% das medições em pilares e 97% das medições em vigas apresentaram valores abaixo do valor especificado em projeto.

A maior parte das medições dos pilares estava dentro da tolerância de execução, já para as vigas, ocorreu o contrário. Por ser uma obra de grande porte, as vigas estão sujeitas a altos carregamentos, o que gera uma alta taxa de armadura, dificultando a montagem das fôrmas e o posicionamento correto das armaduras. Outro motivo que pode ter levado aos valores insatisfatórios foi a falta de um Engenheiro Civil presente constantemente na obra.

4.1.8 Obra 8

A Tabela 11 apresenta o resumo das medições realizadas na obra 8. Verifica-se que a obra apresentou a menor dispersão nas medições em vigas, com desvio padrão de 0,44 cm. No entanto, a média para as vigas atingiu apenas metade do cobrimento esperado, e nos pilares a média foi ainda menor, com menos de um terço do valor esperado.

Item Pilar Viga

A Figura 15 apresenta o histograma dos cobrimentos medidos na obra 8. Destaca-se que todas as medições ficaram abaixo do valor projetado e que 9 medições em pilares apresentaram erro percentual de -100%, ou seja, armadura exposta ao meio externo, Figura 16, efeito direto de falhas na metodologia de disposição de espaçadores.

Figura 16: Pilar com estribos expostos ao meio externo. Fonte: Autoria própria, 2017.

0 1 2 3 4 5 6 7 40% 30% 20% 10% 0% -10% -20% -30% -40% -50% -60% -70% -80% -90% -100% Fr e q u ê n c ia

0 1 2 3 4 5 6 40% 30% 20% 10% 0% -10% -20% -30% -40% -50% -60% -70% -80% -90% -100% Fr e q u ê n c ia

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 40% 30% 20% 10% 0% -10% -20% -30% -40% -50% -60% -70% -80% -90% -100% Fr e q u ê n c ia

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4.2 Resultados por tipo de elemento estrutural

A Figura 17 apresenta o histograma geral com a distribuição das frequências dos erros percentuais dos cobrimentos medidos em todas as obras. Foram 240 medições em vigas e 240 em pilares, totalizando 480 medições.

Dentre as 8 obras estudadas, 5 apresentaram piores valores nas vigas e 3 apresentaram piores valores nos pilares. O erro percentual médio no cobrimento dos pilares foi de -50% e 90% de suas medições apresentaram valores abaixo do valor de projeto. Para as vigas, o erro percentual médio foi de -58% e 95% das medições ficaram abaixo do valor projetado. Analisando isoladamente cada elemento estrutural, verificou-se que, dentre as obras estudadas, as vigas representaram a maior quantidade de medições com cobrimento inadequado, bem como apresentaram maior erro percentual médio comparado aos valores dos pilares.

Figura 17: Histograma geral dos cobrimentos. Fonte: Autoria própria, 2017.

4.3 Resultados por nível de controle da qualidade

A Tabela 12 apresenta os critérios de determinação do nível de controle que foram atendidos por cada obra, assim como o nível de controle de qualidade alcançado, tomando como base a Tabela 3.

Tabela 12. Determinação do nível de controle das obras. Obra 1 2 3 4 5 6 Nível de controle

1 ✓ ✓ ✓ B 2 ✓ C 3 ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ A 4 ✓ ✓ ✓ B 5 ✓ ✓ C 6 ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ A 7 ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ A 8 ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ A

Nota: 1: presença do Engenheiro Civil responsável; 2: organização do canteiro de obra; 3: utilização de EPI pelos

funcionários; 4: condições de limpeza no pavimento; 5: certificação de qualidade da empresa; 6: metodologia na disposição dos espaçadores. Fonte: Autoria própria, 2017.

4.3.1 Nível de controle C

Foram classificadas com nível de controle da qualidade C as obras 2 e 5. A Figura 18 apresenta o histograma com a distribuição das frequências dos erros percentuais dos cobrimentos medidos nessas obras. Verificou-se que 95% das medições apresentaram valores abaixo do valor projetado e que o erro médio para os pilares foi de -65% e para as vigas -72%.

Figura 18: Histograma dos cobrimentos das obras com nível de controle C. Fonte: Autoria própria, 2017. 4.3.2 Nível de controle B

A Figura 19 apresenta o histograma dos cobrimentos medidos nas obras 1 e 4, que foram classificadas com nível de controle da qualidade B. Destaca-se que 96% das medições ficaram abaixo do valor de projeto, e que o erro percentual médio, tanto para os pilares quanto para as vigas, foi de -55%.

Figura 19: Histograma dos cobrimentos das obras com nível de controle B. Fonte: Autoria própria, 2017. 4.3.3 Nível de controle A

Foram classificadas com nível de controle da qualidade A as obras 3, 6, 7 e 8, nessas obras, 90% das medições estavam abaixo dos valores indicados nos projetos estruturais. O erro percentual médio para os pilares foi de -39% e para as vigas -53%, conforme o histograma das medições representado pela Figura 20.

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 40% 30% 20% 10% 0% -10% -20% -30% -40% -50% -60% -70% -80% -90% -100% Fr e q u ê n c ia

0 2 4 6 8 10 12 14 40% 30% 20% 10% 0% -10% -20% -30% -40% -50% -60% -70% -80% -90% -100% Fr e q u ê n c ia

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Figura 20: Histograma dos cobrimentos das obras com nível de controle A. Fonte: Autoria própria, 2017. Observou-se que o valor médio do cobrimento aumenta conforme o nível de controle melhora, entretanto, a porcentagem de valores abaixo do valor projetado não varia significativamente, confirmando os resultados obtidos por Silva (2012) e Campos (2013).

4.4 Resultados por uso de espaçadores

4.4.1 Obras com uso de espaçadores

Apenas as obras que foram classificadas com nível de controle de qualidade A utilizaram espaçadores de armadura, ressalta-se que esse critério não foi considerado como obrigatório para atingir tal classificação. Desta forma, o histograma das obras com nível de controle A, Figura 20, também é o histograma para as obras com uso de espaçadores. 4.4.2 Obras sem uso de espaçadores

A Figura 21 apresenta o histograma para as obras que não utilizaram espaçadores. Verificou-se que 95% das medições estavam abaixo do valor projetado, e que o erro percentual médio para os pilares foi de -60% e para as vigas foi de -64%.

Figura 21: Histograma dos cobrimentos das obras que não utilizaram espaçadores. Fonte: Autoria própria, 2017. O uso de espaçadores demostrou aumento de 42% no cobrimento final, além de reduzir, mesmo que pouco, a porcentagem de valores abaixo do valor projetado, confirmando o resultado obtido por Weber (2014).

5 Conclusões

Todas as oito obras estudas apresentaram resultados insatisfatórios quanto ao cobrimento de armadura. Através da análise dos dados coletados em todas elas, para todos os elementos estruturais, nota-se que 93% das medições ficaram abaixo do valor especificado em projeto, e que o erro médio foi de -54%. Levando em conta a tolerância de execução (Δc = 10 mm), verificou-se que 79% das medições não atenderam ao requisito mínimo para o valor do cobrimento, que consiste no valor de projeto subtraído da tolerância de execução permitida pela NBR 6118:2014.

Ao analisar a variabilidade dos valores em função do tipo de elemento estrutural, concluiu-se que as vigas apresentaram valores ligeiramente piores que os pilares. 95% das medições em vigas apresentaram valores abaixo do esperado, enquanto nos pilares esse valor foi de 90%, para o erro percentual médio, os valores foram de -58% e -50%, respectivamente. Quanto ao nível de controle da qualidade, concluiu-se que quanto melhor o controle, menor é o erro percentual médio do cobrimento, entretanto, o nível de controle classificado como A não foi o suficiente para garantir valores satisfatórios. Para as obras com nível de controle C, o erro médio foi de -68%, para nível de controle B foi de -55% e para nível de controle A foi de -46%. A porcentagem de valores abaixo do cobrimento projetado não variou muito em função do nível de controle, ficando entre 90% e 96% para os 3 níveis. Analisando a variabilidade do cobrimento em função do uso de espaçadores, verificou-se que nas obras onde foram utilizados, 90% das medições apresentaram valores abaixo dos valores indicados nos projetos, e que o erro percentual médio foi de -46%. Já nas obras onde não se utilizou espaçadores, esses valores foram de 95% e -62%, respectivamente. Portanto, o uso de espaçadores demonstrou influência positiva no valor final do cobrimento.

Agradecimentos

Agradeço aos meus pais, Neuza de Moura e Ivo Dallabrida de Moura, ao meu padrasto, Orlando Oliveira, e a todos os outros familiares por todo o apoio prestado e por terem acreditado em minha capacidade. Aos amigos que auxiliaram na pesquisa, Juliana Batista, Hyago Müller e Aksou Victor. Aos amigos que que me acompanharam durante toda a jornada acadêmica, Mario Allan, Douglas Koyama, Gustavo Matheus, Mauri Antunes e Ronaldo Maçaneiro. A minha orientadora, Karen Straub, pela colaboração e sabedoria transmitida. E finalmente, a Universidade do Estado de Mato Grosso, pela oportunidade acadêmica.

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0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 40% 30% 20% 10% 0% -10% -20% -30% -40% -50% -60% -70% -80% -90% -100% Fr e q u ê n c ia

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