Onde começa a segurança estrutural de um edifício? Por que os prédios, por mais altos que sejam, não correm o risco de cair? Essas perguntas, provavelmente, já passaram pela cabeça de muitos leigos da engenharia que avistam os enormes e arrojados edifícios nas grandes cidades brasileiras, como os de Goiânia por exemplo. A verdade é que a engenharia civil tem técnicas e práticas que asseguram uma margem de segurança nas fundações das construções, uma das fases mais importantes numa obra, sem a qual edificação alguma pode ser erguida, da mais simples a mais sofisticada. Uma dessas técnicas é a prova de carga, composta por ensaios técnicos, cujo o objetivo é validar, em campo, as premissas estabelecidas no projeto de fundação.
Em tal projeto são estudadas e avaliadas as características do solo, o uso da estrutura (residencial, comercial ou outros fins) e, principalmente, a carga a que será submetida. Após esses levantamentos, é então definida a majoração de um fator de segurança, conforme normas técnicas e legais sobre fundações, previstas pela Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). “A prova de carga tem o intuito de medir as características e resistências das fundações de uma obra, bem como avaliar se as mesmas estão adequadas ao projeto. Sua realização significa mais segurança para a obra, evitando riscos e prejuízos indesejáveis, inclusive, gastos futuros com reparos de estrutura”, explica o engenheiro civil Marco Antônio Carvalho, responsável pelas obras do Residencial Celebrate Vaca Brava, empreendimento da Dinâmica Engenharia que está sendo construído em Goiânia. Segundo o profissional, a prova de carga evita os chamados recalques (deslocamento) da fundação. “Os recalques diferenciais podem provocar fissuras em paredes, descolamento de revestimentos, entre outras avarias”, esclarece Marco Antônio.
A prova de carga estática é a técnica mais tradicional de ensaio para a determinação da capacidade de carga das estacas usadas no teste. No Brasil, a metodologia está normatizada pela ABNT (NBR 12.131:2006 Estacas – Prova de Carga Estática). Por meio desse procedimento, que dura em média 5 horas, o elemento da fundação é solicitado ou pressionado por um ou mais macacos hidráulicos, empregando-se um sistema de força ou reação estável. O tipo de ensaio mais comum é a prova de carga lenta, que envolve a aplicação de carregamentos de compressão à estaca, em estágios crescentes da ordem de 20% da carga de trabalho, registrando-se os deslocamentos correspondentes. Para tanto, é comum o uso de vigas metálicas e ancoragens embutidas no terreno, que são as estacas. “Nesse tipo de ensaio, a medição dos esforços é feita com uma célula de carga, posicionada no topo da estaca, que proporciona uma maior precisão e qualidade ao ensaio. Os deslocamentos são aferidos também no topo da estaca com o auxílio de deflectômetros digitais”, explica Marco Antônio de Carvalho.
Qualidade e otimização
Segundo o engenheiro, a prova de carga estática pode ser feita com dois objetivos: o controle de qualidade, neste caso as normas da ABNT prescrevem que as estacas sejam comprimidas em, no mínimo, 1,6 vez a sua carga de trabalho; ou então para subsidiar ou otimizar o projeto, e nesta situação a norma prescreve que as estacas sejam levadas a ruptura ou a um fator de pelo menos duas vezes a carga de trabalho prevista para a edificação.
O processo de prova de carga, além da compressão estática sobre as estacas, envolve outros dois importantes ensaios técnicos: o carregamento dinâmico (também previsto na ABNT) e o PIT da sigla em inglês Pile Integrity Test, que oferece dados sobre a integridade das estacas usadas. O modelo de estacas mais usado na construção civil é o de hélice contínua, em razão da redução de ruído, já que não necessita de bate-estacas, e da eliminação de vibrações, que podem ocasionalmente por danos em edificações vizinhas.
Histórico
Desde 2010, a prova de carga é obrigatório em todas a edificações, o que segundo o engenheiro civil Marco Antônio assegura a segurança de qualquer estrutura de alvenaria. “É um ensaio que simula a fundação com carga em atuação e tem-se um resultado esperado mais real”, completa.
No Brasil, a técnica de prova de carga foi trazida em 1981 pelo Instituto de Pesquisas Tecnológicas – IPT, com o objetivo de atender às necessidades de controle de qualidade na cravação de estacas das inúmeras plataformas marítimas offshore que a Petrobrás instalaria ao longo de toda a costa brasileira. Nas obras em terra, o procedimento foi pioneiramente utilizado numa grande obra industrial da Albrás no Estado do Pará, em 1983. Desde então milhares de fundações foram submetidas a estes ensaios que tiveram diversas denominações no Brasil, ao longo do tempo.
De acordo com o empresário de geotécnica Aliomar Arantes, responsável pela realização o teste de carga na obra do Celebrate, estudos para tornar as edificações mais seguras começaram em 1939 e, cada dia mais evoluem com intuito de oferecer mais segurança às edificações. “Testes como a prova de carga estática, são algumas das evoluções do ramo e se devem, e muito, à estudiosos da física”, explica o empresário.
No sistema, que consiste em um cilindro e bomba hidráulicos, um manômetro de controle de pressão e mangueiras de ligação de sistema hidráulico, uma das leis da física que trabalha é a 3ª Lei de Newton, que preconiza que a toda ação corresponde a uma reação de igual intensidade, mas que atua no sentido oposto. “Uso um sistema de reação quatro estacas que vou tracionar contra uma que vou comprimir. A carga é diretamente proporcional à área e inversamente proporcional a pressão”, explica.
Aliomar conta ainda que no processo é utilizada ainda a primeira lei do físico francês Pascal sobre a mecânica de fluídos. “Os pistões da bomba têm áreas pequenas de 10 mm de diâmetro. E adentra o cilindro onde a área é muito maior – cerca de mil vezes. O ensaio consiste em carga, recalque e tempo”, explica Aliomar.
