Estudo dos avanços tecnológicos na locação de

ESTUDO DOS AVANÇOS TECNOLÓGICOS NA LOCAÇÃO DE
OBRAS DE EDIFICAÇÕES
Eduardo Vidal Magalhães da Silva
Projeto de Graduação apresentado ao
Curso de Engenharia Civil da Escola
Politécnica, Universidade Federal do Rio
de Janeiro, como parte dos requisitos
necessários à obtenção do título de
Engenheiro Civil.
Orientador: Jorge dos Santos
Rio de Janeiro
Março de 2015
Agradecimentos
Dedico este documento a todos que torcem por mim. Especialmente àqueles que
me acompanharam durante esses anos especiais de minha vida, entendendo
alguns estresses e colaborando com o meu sucesso.
Aos meus pais Antônio Carlos e Ieda Vidal, deixo registrado o quanto eu os amo e
o quanto vocês são importantes na minha existência. Nada, absolutamente nada
conquistaria sem as vossas presenças. Uma com o coração doce e puro e o Outro
com o coração enorme e enérgico. Talvez seja essa a formula perfeita da boa
educação. Muito obrigado!
À minha Irmã Isabela Vidal, meu eterno agradecimento. Jamais esquecerei suas
massagens nas vésperas dos vestibulares. Você é essencial em minha vida e
estaremos juntos, como dois amigos fieis que se ajudam ao longo da existência.
Muito obrigado!
À minha vozinha Ernestina, que durante esse trabalho foi para o céu, registro aqui o
quanto eu a amo. Tantos dias foram necessários para eu decorar a tabuada, mas a
sua paciência e perseverança comigo ainda criança, junto com o seu exemplo de
educação e carinho, me fizeram um ser humano melhor. Muito obrigado.
Aos meus amigos da faculdade, registro a importância de vocês na minha vida
acadêmica e pessoal. Foram tantas provas, tantos trabalhos, tanta correria que o
incentivo e a ajuda de cada um de vocês serviram de combustível no decorrer
dessa longa estrada. Todos vocês, de alguma forma, são especiais pra mim. Em
especial ao Gabriel Leite que sempre esteve comigo, desde os tempos de colégio.
Aos meus “ex-amigos” quero agradecer tantas brigas e encontros animados que
tivemos durante esse tempo todo. Em especial, aos meus de infância: Daniel
Moreira, Gustavo Maia e Marcel Loredo. A influência dos amigos é importante na
vida de qualquer um e vocês, sem duvida nenhuma, me ajudaram a crescer.
ii
Aos meus companheiros do Grupo Espírita da Fé, registro a importância em minha
vida. Temos aprendido o verdadeiro sentido da vida e a importância de sermos
melhores a cada dia, com o objetivo único e exclusivo de sermos felizes.
Ao meu orientador desse trabalho, Professor Jorge dos Santos, agradeço
profundamente a sua atenção e educação desde os primeiros momentos. Muito
obrigado.
Por fim, cito uma frase de Santo Agostinho que resume uma excelente filosofia de
vida e o meu sentimento por cada um: “A medida do amor é amar sem medida”.
iii
Silva, Eduardo Vidal Magalhães
Estudo dos avanços tecnológicos na locação de obra de
edificações / Eduardo Vidal Magalhães da Silva - Rio de Janeiro:
UFRJ/ Escola Politécnica, 2015.
XIII, 69 f. : il.; 29,7 cm
Orientador: Jorge dos Santos
Projeto de Graduação - UFRJ/ Escola Politécnica/ Curso de
Engenharia Civil, 2015.
Referências Bibliográficas: p. 68-69
1. Locação de obra. 2. Estação total. 3. GPS. I. Santos, Jorge
dos. II. Universidade Federal do Rio de Janeiro, Escola Politécnica,
Curso de Engenharia Civil. III. Estudo dos avanços tecnológicos na
locação de obra de edificações
iv
Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica/ UFRJ como
parte dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Engenheiro Civil.
Estudo dos avanços tecnológicos na locação de obras de edificações
Eduardo Vidal Magalhães da Silva
Março/2015
Orientador: Jorge dos Santos
Curso: Engenharia Civil
A Indústria da construção se caracteriza pelo uso de técnicas executivas
convencionais e apresenta certa resistência na adoção de inovações. Esta
pesquisa tem por objetivo discutir a metodologia atual de locação em obras de
edificações e citar os procedimentos executivos em outros ramos da Engenharia
Civil. Falar da importância dessa etapa para a obtenção da conformidade de
edificações. Apresentar o procedimento executivo utilizado atualmente para locação
das estacas, estruturas e alvenarias, chamado de procedimento padrão de locação
de obra de edificações e discutir as suas vulnerabilidades, abordando
peculiaridades das construções e cuidados especiais que devem ser tomados para
evitar não conformidades executivas. O estudo destaca também as consequências
oriundas dos erros de locação, principalmente dos elementos estruturais e das
alvenarias e os prejuízos financeiros, ambientais e organizacionais gerados,
quando as não conformidades afetam a satisfação do cliente. Objetiva também
propor uma metodologia de locação de obras de edificações alternativa, mediante o
uso do Global Positioning System (GPS).
Palavras-chave: Locação de obras, edificações, estação total, GPS.
v
Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a partial fulfillment of
the requirements for the degree of Engineer.
Studies of technological advances to locate building works.
Eduardo Vidal Magalhães da Silva
March/2015
Advisor: Jorge dos Santos
Course: Civil Engineering
The building industry is characterized by using conventional executive techniques
and presents some resistance in adopting innovations. This research aims to
discuss the current methodology of location in building works; to mention the
executive procedures in other branches of civil engineering; to talk about the
importance of this stage to obtain quality in construction; to present the executive
procedure used nowadays to locate the piles, structures anda masonry, called
standard procedure of location of building works and to discuss their vulnerabilities
by addressing the peculiarities by special constructions and the care that should be
taken to avoid non executive quality. This study also presents the consequences
that come from the wrong location, specially the structures elements and the
masonry, and the financial, environmental and organizational losses generated
when the non quality affects the customer satisfaction. This research aims to also
propose a location methodology of alternatives building works, by using a Global
Positioning System (GPS).
Key-words: Location of civil works, buildings, total station, GPS.
vi
Sumário
1 Introdução...........................................................................................................................1
1.1 Importância do tema...................................................................................................1
1.2 Objetivos.....................................................................................................................2
1.3 Justificativa da escolha do tema.................................................................................2
1.4 Metodologia................................................................................................................3
1.5 Estrutura do trabalho..................................................................................................4
2 Contextualização................................................................................................................6
2.1 Etapa de locação de obra..........................................................................................6
2.2 Pré-requisitos necessários.........................................................................................6
2.3 Importância da locação de obra.................................................................................7
2.3.1
Locação das fundações................................................................................7
2.3.1.1
Fundações profundas..........................................................8
2.3.1.2
Fundações superficiais........................................................9
2.3.2
Locação dos elementos estruturais..............................................................9
2.3.3
Locação das vedações verticais..................................................................10
2.4 Peculiaridades das obras de edificações..................................................................11
2.4.1
Edifícios em concreto armado......................................................................11
2.4.2
Edifícios em concreto protendido.................................................................12
2.4.3
Edifícios com estrutura metálica..................................................................13
3 Método padrão de locação de obra de edificações..........................................................14
3.1 Método do gabarito – tabuas corridas.......................................................................14
3.1.1
Serviços que antecedem a locação.............................................................14
3.1.2
Equipamentos e ferramentas necessárias...................................................16
3.1.3
Etapas executivas........................................................................................16
3.1.4
Mão de obra utilizada...................................................................................20
3.1.5
Vulnerabilidades do processo......................................................................20
3.1.6
Vantagens e desvantagens do método........................................................23
3.1.7
Patologias geradas – Estudo de caso..........................................................24
3.1.7.1 Pilar da rampa da garagem.............................................................24
3.1.7.2 Pilares do Bloco 2...........................................................................28
3.2 Metodo dos cavaletes – Derivação...........................................................................29
3.2.1
Serviços que antecedem a locação.............................................................30
3.2.2
Equipamentos e ferramentas necessários...................................................30
vii
3.2.3
Etapas executivas........................................................................................31
3.2.4
Mão de obra utilizada...................................................................................32
3.2.5
Vulnerabilidades do processo......................................................................32
3.2.6
Vantagens e desvantagens do método........................................................32
4 Tecnologia disponível para locação de obra.....................................................................34
4.1 Medidores eletrônicos de distância (MEDs)..............................................................34
4.2 Teodolitos digitais.....................................................................................................35
4.3 Estações totais..........................................................................................................35
4.3.1
Uso da estação total na construção civil......................................................36
4.4 Sistema de posicionamento global – GPS................................................................40
4.4.1
Uso do GPS na construção civil...................................................................41
4.4.2
Limitação do uso do GPS/GNSS.................................................................42
4.5 A
tecnologia
GPS-RTK
como
alternativa
de
locação
de
obras
de
edificação...............................................................................................................................43
4.5.1
Apresentação da tecnologia GPS-RTK........................................................44
4.5.2
Tecnologia RTK/UHF...................................................................................45
4.5.3
Tecnologia RTK/GSM..................................................................................46
4.5.4
Comparação entre as tecnologias RTK/UHC e a RTK/GSM nas obras de
edificações.............................................................................................................................47
4.5.5
Vulnerabilidades do processo......................................................................47
4.5.6
Avaliação dos custos...................................................................................48
5 Incerteza de medições dos equipamentos de locação de obra de edificações................51
5.1 Precisão e erros da trena convencional....................................................................52
5.2 Precisão e erros da estação total..............................................................................53
5.3 Importância do processo de calibração ou renovação dos instrumentos.................54
6
Estudo de caso – Uso da estação total para conferência de locação e qualidade dos
elementos estruturais da edificação.......................................................................................56
6.1 Objetivo do estudo de caso.......................................................................................57
6.2 Metodologia Utilizada................................................................................................57
6.3 Contextualização do problema..................................................................................58
6.4 Ferramenta utilizada.................................................................................................60
6.5 Armazenamento de dados e geração de relatórios..................................................61
6.6 Resultados e melhorias no procedimento executivo.................................................62
6.7 Considerações finais do Estudo de Caso.................................................................64
7 Considerações Finais........................................................................................................65
7.1 Técnicas de locação de obra difundidas no mercado...............................................65
7.2 Uso da estação total como alternativa de locação de obra......................................65
viii
7.3 A tecnologia GPS/RTK como solução de locação de obra de edificação.................66
7.4 Sugestão para trabalhos futuros...............................................................................67
Referências Bibliográficas......................................................................................................68
ix
Lista de figuras
Figura 1: Análise mecânica do esforço normal transmitido às estacas devido a uma
excentricidade.............................................................................................................8
Figura 2: Interferência de recalque na estrutura devido a acréscimo de tensão na
vizinhança.................................................................................................................15
Figura 3: Esquema 3D do conjunto de tábuas corridas que formam o gabarito para
a locação da obra.....................................................................................................17
Figura 4: Esquema ilustrativo da locação de elementos estruturais na fôrma da laje
com o auxílio de trenas e lápis de carpinteiro..........................................................19
Figura 5: Alvenarias locadas e aguardando a realização da conferência para
executar a elevação..................................................................................................23
Figura 6: Projeto de fôrma da rampa de acesso ao subsolo do edifício
SELETTO.................................................................................................................25
Figura 7: Ilustração de uma não conformidade na locação do pilar P7B da rampa de
acesso ao subsolo do edifício SELETTO.................................................................26
Figura 8: Projeto de fôrma modificado da rampa de acesso ao subsolo do edifício
SELETTO.................................................................................................................27
Figura
9:
Projeto
de
fôrma
do
segundo
pavimento
do
edifício
SELETTO.................................................................................................................28
Figura 10: Representação do método dos cavaletes para locação de obras de
edificação..................................................................................................................29
Figura 11: Detalhamento da estrutura do cavalete utilizado para locação de
obra...........................................................................................................................31
Figura
12:
Exemplo
de
estações
totais
comercializadas
no
mercado....................................................................................................................36
Figura 13: Ilustração do processo de locação planimétrica com o uso da estação
total...........................................................................................................................37
Figura
14:
Utilização
da
estação
total
na
execução
da
estrutura
metálica....................................................................................................................40
Figura 15: utilização do GPS para locação de obra.................................................42
Figura 16: Técnica RTK / UHF.................................................................................44
x
Figura 17: Par de receptores GNSS ProMark 500 RTK L1/L2................................46
Figura 18: Comparação do custo médio entre os equipamentos para locação de
obra...........................................................................................................................50
Figura 19: Diferença entre precisão e exatidão........................................................52
Figura 20: Metodologia utilizada para conferir a locação e a qualidade dos
elementos estruturais de uma edificação após a concretagem................................58
Figura 21: Erros comuns envolvendo a locação e a qualidade da execução das
estruturas de edificações..........................................................................................59
Figura 22: Exemplo de relatório gerado pelo Software para desvios da face A de
Vigas de uma edificação...........................................................................................62
Figura 23: Comparação dos resultados de locação entre o 3º e o 4º Pavs da
edificação teste.........................................................................................................63
xi
Lista de tabelas
Tabela 1: Preço de equipamentos GPS com tecnologia RTK..................................49
Tabela 2: Classificação de estação total quanto a precisão.....................................54
Tabela 3: Arquivo de saída de dados registrados na Estação Total........................60
xii
Lista de Abreviaturas e Siglas
ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas
GNSS - Global Navigation Satellite System
GPS - Global Positioning System
MED - Medidor Eletrônico de Distancia
RTK - Real Time Kinematic
UHF - Ultra High Frequency
xiii
1. Introdução
1.1. Importância do tema:
A locação de obra consiste em transportar o projeto para o terreno, respeitando
todas as posições e dimensões pedidas em planta. Essa etapa é fundamental na
construção porque ela representa a perfeita materialização do projeto. Nesse
sentido, quando se erra, por exemplo, a posição de uma estaca, o arranjo de
cargas que é distribuído no terreno, se modifica e sobrecarrega mais uma estaca
do que outra dentro do mesmo bloco de coroamento.
Da mesma forma ocorre também na etapa de montagem das estruturas na qual
são posicionadas as fôrmas dos pilares, das vigas e das lajes. Esses elementos
estruturais são calculados para receberem uma determinada carga estrutural e a
locação correta é determinante para garantir a conformidade das mesmas. Erros
de posicionamento de peças estruturais podem sobrecarregar outros elementos
estruturais gerando patologias, podendo inclusive levar a estrutura ao colapso.
Em alguns casos, quando o erro é percebido a tempo, é necessário executar
reforço na estrutura, gastando-se tempo e dinheiro.
Na etapa de marcação das alvenarias, a perfeita materialização do projeto é
fundamental. Uma alvenaria locada errada diminui a dimensão de um
determinado cômodo e aumenta de outro. A planta de arquitetura é realizada
pensando na comodidade do usuário, nas possibilidades de uso de um
determinado ambiente e as dimensões devem ser rigorosamente respeitadas,
tanto por uma questão prática de usabilidade, quanto por uma questão filosófica
e extremamente importante que é a satisfação completa do cliente. Por outro
lado, mudanças dimensionais representam alterações na quantidade de metros
quadrados comercializados, gerando desgaste e problemas jurídicos junto aos
clientes.
1
Por fim, existe outra etapa de locação de obra que consiste no posicionamento
das furações na laje, antes da concretagem, onde está previsto em projeto a
passagem de instalações. Essas previsões são deixadas na fôrma para evitar
quebrar o concreto endurecido. Dessa forma, são locadas as caixas de
passagem de elétrica, os shafts, os ramais de esgoto e etc. Um erro, por
exemplo, do posicionamento de um vaso sanitário pode inviabilizar a instalação
do mesmo e obrigar o construtor a abrir um novo furo. Nesse mesmo sentido, o
posicionamento de uma caixa de passagem de elétrica pode descentralizar a
luminária no ambiente e obrigar o construtor a reposiciona-la.
Um dos desafios da Construção Civil é diminuir a quantidade de entulho gerada.
Segundo a Associação Brasileira para Reciclagem de Resíduos da Construção
Civil e Demolição (ABRECON), aproximadamente 66% do volume dos resíduos
sólidos urbanos é composto pelos Resíduos da Construção Civil (dobro do
volume de resíduos domiciliares). Uma das formas de se melhorar a geração de
entulho na indústria da construção é executar a locação correta em todas as
etapas.
1.2. Objetivos:
O Objetivo deste trabalho é analisar o atual modelo mais utilizado e considerado
padrão no mercado de construção de edificações para a locação de obras,
mostrando suas fragilidades e propondo melhorias. Identificar tecnologias
alternativas existentes e realizar um estudo de caso com a utilização da estação
total. Propor novas aplicações de uso do GPS na locação de obras de
edificações.
1.3. Justificativa da escolha do tema:
2
A Indústria da construção civil tem registrado problemas oriundos da má
execução da locação de obra. São fundações executadas erradas em
comparação ao projeto de fundações, elementos estruturais posicionados em
não conformidade com o projeto estrutural, alvenarias posicionadas em não
conformidade com o projeto de arquitetura e previsão para instalações
hidráulicas deslocadas nas lajes em não conformidade com os projetos de
instalações.
As não conformidades são oriundas de falhas promovidas por mão de obra
pouco qualificada, mas também das próprias vulnerabilidades apresentadas pelo
método de locação de obras mais utilizado pelas construtoras e considerada
pelo mercado como padrão. Nesse sentido, o estudo é a busca de melhorias em
métodos de locação de obra de edificações e a identificação de métodos
alternativos
que
utilizem
equipamentos
mais
precisos
e
reduzam
a
vulnerabilidade e assumam importância significativa.
1.4 Metodologia
Para o desenvolvimento deste trabalho, foi realizada uma revisão bibliográfica
como o apoio de livros, normas técnicas, catálogos de fabricantes, artigos de
revistas, sites na internet e da bibliografia utilizada ao longo do curso de
engenharia civil. Também foram obtidas informações de engenheiros que
atualmente estão à frente de projetos de construção de edificações e que
executam os métodos padrões para locações de obras e outros que buscam
alternativas para o processo.
Nesse sentido, será apresentado um estudo de caso feito a partir do uso do
método padrão de locação de obras, apresentando uma não conformidade e
suas consequências. Posteriormente, apresentaremos um estudo de caso com a
utilização da tecnologia para fazer a conferência da locação dos elementos
estruturais da edificação.
3
1.5. Estrutura do trabalho
Para melhor organização e permitir ao leitor maior compreensão dos conceitos
tratados, o conteúdo desse trabalho foi organizado em oito capítulos:
O capítulo 1 apresenta a introdução geral do tema sendo realizadas
considerações iniciais sobre o trabalho que englobam a importância e
justificativa do tema, os objetivos a serem alcançados, a metodologia adotada e
a estruturação do trabalho.
O capitulo 2 trata da contextualização do tema. Apresenta o que é a locação de
obra e a importância dessa etapa na construção. Aborda as peculiaridades de
alguns tipos de construção e os fatores intervenientes na locação de obras de
edificações. São abordados também alguns aspectos históricos da evolução da
locação de obras de edificações.
O capitulo 3 contempla a descrição da técnica mais utilizada pelas construtoras
para a locação de obras de edificações. Descreve como ela é aplicada, os
equipamentos utilizados, a mão de obra utilizada e sua especialização,
dificuldades executivas, falhas do processo e patologias geradas nas obras.
O capítulo 4 apresenta tecnologias existentes no mercado que podem ser
aplicadas na locação de obras de edificações. Aborda a qualificação da mão de
obra requerida, da exatidão, das tolerâncias, da precisão e da calibração.
Vantagens e desvantagens considerando a locação de edificações. Será
apresentado também a tecnologia GPS / RKT como alternativa para a locação
de obras de edificações. Destaca-se os aspectos práticos de sua aplicação, os
cuidados que devem ser tomados, as etapas que possibilitam a sua utilização, o
custo e as dificuldades encontradas na sua utilização. É feita uma análise
comparativa com a técnica convencional.
No capítulo 5 é discutida a incerteza de medição de equipamentos de locação
de obras.
4
O capítulo 6 apresenta um estudo de caso com a utilização de uma estação total
para conferir a locação feita pelo método padrão utilizado pela construtora em
uma obra de edificações. São apresentados e discutidos os erros encontrados,
as dificuldades encontradas e as melhorias conquistadas no sistema.
No capítulo 7 será composto pelas considerações finais do trabalho e serão
apresentadas sugestões para trabalhos futuros.
5
2. Contextualização
2.1. Etapa da Locação de Obra
A locação da obra é o processo de transferência da planta baixa do projeto da
edificação para o terreno, ou seja, os recuos, os afastamentos, os alicerces, as
paredes, as aberturas etc. Essa fase é importantíssima, pois determina o
perfeito posicionamento da construção no terreno.
Primeiramente, determina as posições corretas para executar as estacas e as
escavações necessárias para concluir a fundação do edifício. Num segundo
momento, pós-fundação, é a etapa de locar os elementos estruturais, ou seja, os
pilares, as vigas e as lajes. Quando necessário, ainda nessa etapa, surge à
necessidade de deixar previsões de passagem para instalações. Essas
previsões são indicadas pelo sistema de locação, pois os compartimentos do
empreendimento ainda não estão destacados. Por último, a marcação das
vedações verticais.
Na fase de execução da locação da obra deve se adotar o máximo rigor
possível. A presença do Engenheiro Civil nesta fase deve ser constante. Devese ter em mente que os elementos de locação deverão permanecer na obra por
um tempo razoável, até que se possa transferir para a edificação os pontos de
referência definitivos.
A obra deverá ser locada com rigor, observando-se o projeto quanto à
planimetria e à altimetria. Esta fase é tão importante que requer também um
projeto cujo objetivo é definir as escavações e a posição das fundações. A
planta de locação faz parte do conjunto de informações que compõe o projeto
arquitetônico, alem do estrutural, do hidráulico, do elétrico (PADUA, 2012).
2.2. Pré-requisitos necessários
6
Para dar o início à montagem do sistema de locação da obra e a locação
propriamente dita, é necessário que algumas etapas já tenham sido encerradas.
É interessante que o terreno esteja plano e nivelado de acordo com a primeira
laje. Isso para evitar bota fora de solo e danificar o sistema montado, além de
diminuir o fluxo de maquinas e caminhões no canteiro, preservando dessa
maneira, a estrutura de madeira montada in loco.
É importante também que o Engenheiro tenha definido os portões principais de
entrada e saída de caminhões, a logística de armazenamento de material dentro
do canteiro e tenha, portanto, um plano de ataque bem definido para iniciar a
construção. Saber o que vai acontecer em cada trecho do canteiro de obra é
fundamental para escolher o tipo de locação e a maneira como será feita a
locação da obra. Por exemplo, em um determinado local onde está previsto a
entrada e a saída de caminhões, não é possível instalar um gabarito de madeira,
sendo necessário estudar alternativas, como o uso de cavaletes temporários e
recursos tecnológicos como uma estação total, dependendo da complexidade da
construção.
2.3. Importância da locação de obra
Essa etapa é a que possibilita iniciar a execução propriamente dita da obra.
Depois de montado o sistema para locação da obra, inicia-se os serviços de
fôrma e execução das fundações, depois de fôrma e concretagem da estrutura e
posteriormente a marcação e elevação das vedações verticais. Dessa maneira,
a construção vai se desenvolvendo e ganhando a forma esperada pela
arquitetura.
2.3.1. Locação das Fundações
7
Essa etapa é a mais complexa de todas, pois é a primeira etapa de locação de
obra da edificação. Todas as demais referências de medição e locação da obra
utilizará como base a locação inicial e por conta disso, erros de gabarito, pé
direito, dimensionais, podem ocorrer. Nesse sentido, torna-se necessário não
haver não conformidades nas locações iniciais, para que as não conformidades
se acumulem durante as etapas da edificação.
2.3.1.1. Fundações profundas
A execução perfeita das estacas é fundamental para a sua eficiência e rigidez
estimadas em projeto. Se ela for executada fora do posicionamento, pode gerar
uma redistribuição de cargas (em caso de mais de uma estaca no mesmo bloco)
ou uma excentricidade no bloco de coroamento.
Figura 1: Ilustração do esforço normal transmitido às estacas devido a uma
excentricidade. Fonte: O Autor (2015)
8
Durante essa etapa, não é recomendável utilizar o sistema convencional de
locação, com o auxilio do gabarito, pois a movimentação das grandes máquinas
pelo terreno pode danificar a estrutura montada no canteiro.
Em grandes obras, costuma-se fazer a locação com o auxilio da topografia,
marcando a posição correta das estacas. Essa técnica é a mais indicada, pois
possui uma precisão maior do que o sistema convencional. Em alguns casos, é
interessante ter dois instrumentos de topografia posicionando simultaneamente,
aumentando a eficiência do posicionamento.
2.3.1.2. Fundações Superficiais
É necessário ter atenção à cota de arrasamento e ao posicionamento cartesiano
das sapatas para obter centralidade da carga proveniente do pilar. Uma
excentricidade do carregamento gera momento fletor na sapata. Como ela não
foi projetada para isso e não possuiu nenhuma viga de equilíbrio, a estrutura
pode romper.
Para esses casos, pode-se utilizar o sistema convencional, pois há uma menor
movimentação de máquinas pelo canteiro e o risco de danificar a estrutura de
locação é menor.
2.3.2. Locação dos elementos estruturais
Nessa etapa ocorrem o procedimento de fôrma, armação e concretagem das
vigas, dos pilares e das lajes. O correto posicionamento desses elementos vai
garantir a distribuição das cargas esperadas em projeto. Um erro de locação de
um pilar, por exemplo, sobrecarregará mais um do que outro.
9
Durante a execução das estruturas que servirão de fôrma para a concretagem
das lajes, é necessário deixar a previsão das instalações, ou seja, prever a
furação para passar as prumadas de esgoto, de águas pluviais, de água fria, os
shafts de elétrica, as caixas de passagem de elétrica e etc. É preciso deixar
essas previsões para evitar o retrabalho e a geração de entulho após a
concretagem. Se essas furações forem locadas erradas, será inevitável o
reposicionamento dos mesmos. As consequências são:
1. Utilização de mão de obra específica (marteleteiro)
2. Geração e gastos com entulho
3. Perda de material
4. Perda de tempo
5. Atraso na obra
6. Custos inesperados
2.3.3. Locação das Vedações verticais
As
vedações
verticais
constituem
elemento
fundamental
para
o
empreendimento. Elas delimitam os ambientes e proporcionam o arranjo que o
arquiteto desenhou para o espaço. Dessa maneira, a locação das vedações
verticais deve ser feita de maneira precisa, representando fielmente o projeto,
obtendo por consequência, ambientes com as exatas medidas da planta baixa.
Observa-se no mercado clientes insatisfeitos com as dimensões encontradas
nos seus imóveis. Apesar de o Código Civil prever uma margem de tolerância de
5% para mais ou para menos, as relações de consumo são regidas pelo Código
de Defesa do Consumidor que tende a beneficiar o comprador. A divergência no
entendimento sobre a margem de erro permite ao consumidor reclamar e
receber indenização em caso de metragem menor que a prometida.
10
2.4. Peculiaridades das obras de edificações
Existem alguns tipos de métodos construtivos para a estrutura de edificações.
Será abordado nesse capítulo três, dos mais utilizados que são os edifícios em
concreto armado, os edifícios em concreto protendido e os edifícios com
estrutura metálica. Serão apresentados nos três casos quais são os fatores que
determinam na escolha do método utilizado para locação de obra de edificações
e as atenções que devem ser tomadas.
2.4.1. Edifícios em concreto armado
Esse método construtivo é atualmente o mais utilizado em edificações. O Brasil
se destaca no cenário internacional como um país de obras fantásticas em
concreto armado, tanto pela grandiosidade das estruturas como pela criatividade
e arrojo em seus projetos (SOUZA, 2001). Essa técnica está tão desenvolvida
que a sua produção hoje é feita em série, dividindo-se em equipe de carpinteiros
que fazem as fôrmas, em equipe de armadores que farão o devido
posicionamento das barras de aço dentro das fôrmas e da equipe de
concretagem que fará o lançamento e o adensamento do concreto.
Durante esse ciclo, os responsáveis pela locação dos elementos estruturais
devem atuar de maneira precisa, marcando a posição para os carpinteiros
posicionarem as fôrmas. Recomenda-se que seja um profissional experiente,
como um técnico, um Mestre de Obras ou um Engenheiro. É importantíssimo
que haja uma conferência por uma outra equipe, garantindo a perfeição da
locação.
Para esse tipo de construção, é comum a utilização do método tradicional de
locação, que consiste na montagem de um gabarito dos eixos de referência no
perímetro do canteiro e transferir esse gabarito para a estrutura assim que
possível. É necessário ter a marcação do eixo de referência de projeto na fôrma
11
da laje e deixar um grampo de aço para, após a concretagem, ter a referência de
um eixo em cada direção para locar os elementos estruturais da laje superior e
as vedações verticais.
Para se evitar o retrabalho já aqui mencionado, é preciso ter atenção na
marcação das passagens de instalações pelas lajes e pelas vigas. Perfurar
esses elementos após o endurecimento do concreto é danoso à estrutura e gera
perdas por retrabalho. Nas garagens, muitas vezes, se torna necessário a
previsão de passagem de instalações através da seção da viga. A maioria delas
por conta dos sprinklers e dos ralos pluviais. É importante que essas esperas
sejam posicionadas antes da concretagem, sempre com um diâmetro maior que
o de passagem, preservando a seção do concreto armado.
2.4.2. Edifícios em concreto protendido
A utilização de armaduras protendidas em estruturas de concreto se consagrou
no Brasil, nas ultimas décadas, como técnica construtiva. Esse fato pode ser
comprovado através do grande número de obras civil realizadas, desde silos e
tanques, passando por pontes e viadutos, até edifícios de todos os tipos,
incluindo obras com mais de 40 anos (VERÍSSIMO, 1998). Foi a partir da
década de 1970 que se iniciou a utilização de cabos internos (cordoalhas)
ancorados por meio de cunhas. Esse sistema é interessante porque as
cordoalhas diminuem a densidade de barras de aço na laje e permite realizar
vãos maiores apoiados diretamente nos pilares (lajes planas).
Para esse tipo de construção, também é comum a utilização do método
tradicional de locação de obras. Vale a pena destacar que esse método
construtivo, por ter uma menor quantidade de vigas, facilita a locação dos
elementos estruturais, por se tratar de praticamente de pilares e vigas externas.
12
A locação deve ter uma atenção especial nesse método construtivo no
posicionamento das fôrmas das instalações prediais, ou seja, das passagens de
esgoto, shafts etc. É altamente não recomendável perfurar uma laje protendida.
A presença das cordoalhas tensionadas dentro do concreto dificulta a
perfuração, pois o rompimento de uma cordoalha pode causar riscos estruturais,
além de a nova protensão ser extremamente trabalhosa.
2.4.3. Edifícios com estrutura metálica
A partir da década de 50 e 60 se iniciou a utilização dessa técnica no Brasil. Ela
tem sido cada vez mais utilizada devido à rapidez de execução e montagem dos
elementos.
Primeiramente são montados os pilares e as vigas e posteriormente são
executadas as lajes. Para o posicionamento dos pilares e das vigas, nesse
sistema estrutural, é fundamental a utilização de um topógrafo e de uma estação
total no canteiro de obras.
Os elementos metálicos são içados com a ajuda de guindastes e gruas e
posicionados. Antes de interligar um elemento no outro - atualmente com a
utilização de cantoneiras e parafusos e não mais de solda devido a fatores
climáticos e da dificuldade de soldar em grandes alturas - o topógrafo deve
auxiliar o posicionamento, indicar o local certo e confirmar a interligação. Não há
possibilidade de se utilizar linhas mestras para esse tipo de modelo estrutural
devido a incapacidade de trabalhar com elas em grandes alturas sem a
presença das lajes.
Com o início da concretagem das lajes, o topógrafo deve marcar os eixos
principais de referência nas lajes para facilitar a marcação das vedações
verticais.
13
3. Método padrão de locação de obra de edificações
As construtoras, basicamente, utilizam uma metodologia para executar a
locação da obra de edificações. O método é o mais antigo e o mais utilizado.
Utilizam-se tabuas corridas na periferia da obra com os eixos do projeto
marcados in loco. Será abordado também o método dos cavaletes, que é uma
derivação do processo de tábuas corridas. O uso de equipamentos tecnológicos
para realizar a locação de obra de edificações tem ganhado espaço no mercado
e tem sido cada vez mais utilizados como ferramentas de auxilio e será
abordado no próximo capitulo.
3.1. Método do Gabarito – Tabuas corridas
Esse é o procedimento executivo mais utilizado para se fazer a locação de obra
de edificações. Consiste na marcação dos eixos do projeto em tábuas de
madeira – através de uma referência - que ficam estrategicamente posicionadas
na periferia do canteiro e toda a locação das fundações e da primeira estrutura é
feita a partir desse gabarito. Apenas é permitida a retirada do gabarito quando
os eixos principais são transferidos para a estrutura do prédio, tanto para locar o
restante da estrutura quanto para servir de referência para locar as vedações
verticais.
Existe um método derivado do método apresentado à cima que é o processo
dos cavaletes. Iremos abordar esse método ao final.
3.1.1. Serviços que antecedem a locação
(a) É importante que o terreno esteja limpo (capinado) e, preferencialmente,
arrasado na cota das fundações (estacas ou sapatas).
14
É preciso preservar o posicionamento e a estrutura do gabarito para confiar nas
marcações. Quanto menos movimentação de solo no canteiro, melhor. Até
porque, se ainda for necessário movimentar solo, é preciso transitar com
máquinas grandes como escavadeiras, mini-escavadeiras. Além do risco de
choque dessas máquinas com a estrutura dos gabaritos, se a máquina passar
perto dos pontaletes cravados, a compactação do solo ao redor vai movimentar
as tábuas corridas, como mostrado na figura abaixo.
Figura 2: Interferência de recalque na estrutura devido a acréscimo de tensão na
vizinhança.
Fonte: TEIXEIRA (1994)
Nessa figura observamos o recalque que ocorre nas estruturas A e B, devido a
compactação do solo entre as estruturas. De maneira análoga, quando um
equipamento transita pela área de influência dos pontaletes, a compactação do
solo gera danos na sua estrutura e, por consequência, altera o posicionamento
do mesmo.
(b) É necessário conseguir a referência inicial que pode ser um ponto
definido no terreno ou uma parede de construção vizinha ou uma
referência próxima.
A referência é importante porque será a partir dela que serão marcados os eixos
do projeto no canteiro de obras, ou seja, que será montado o gabarito.
15
(c) Estudar e conhecer os projetos
É preciso conhecer os projetos para traçar um plano de ataque para a obra.
Dessa forma, toda a logística de construção e apoio deve ser prevista para
iniciar a montagem do gabarito. Uma vez marcado os eixos, não se pode retiralo e recoloca-lo sem a devida conferência a partir da referência. É necessário
estar definido o local de entrada e saída de caminhões, os locais de
armazenamento de suprimentos, o refeitório, o escritório, o vestiário, banheiro,
circulação de pessoas e máquinas.
(d) Todos os equipamentos e ferramentas necessários para a montagem do
gabarito e para a realização da locação devem estar providenciados.
3.1.2. Equipamentos e ferramentas necessárias
1. Teodolitos e níveis;
2. Nível de mangueira;
3. Trena de 30 ou 50 metros;
4. Linhas de nylon;
5. Nível de pedreiro;
6. Pontaletes de pinho de 3” x 3”;
7. Tábuas de pinho de 1” de espessura e largura de 15, 20 ou 30 cm;
8. Prumo de centro;
9. Tinta esmalte (cores vermelha e branca)
10. Marreta, martelo e pregos.
3.1.3. Etapas executivas
16
Tendo todos os equipamentos, ferramentas e materiais necessários e os prérequisitos atendidos, é o momento de iniciar a montagem do sistema inicial de
locação, com a montagem dos gabaritos.
(a) Montagem do gabarito
São cravados pontaletes de madeira de 1 em 1 metro ou de 1,5 em 1,5 metro ao
redor da periferia do canteiro. Após a cravação dos pontaletes, pregar as tabuas
corridas (ou travessas) nos pontaletes de madeira, perfeitamente alinhada, como
na figura abaixo. É necessário nessa etapa, utilizar nível a laser ou mangueira
de nível para auxiliar na manutenção do nível, além de garantir o perfeito
esquadro. Quando o terreno tiver caimento elevado, a tabela passará a ser feita
em degraus, acompanhando a configuração do mesmo, mas sempre em planos
horizontais nivelados (AZEREDO, 1997).
Figura 3: Esquema 3D do conjunto de tábuas corridas que formam o gabarito para a
locação da obra.
Fonte: Azeredo (1997).
17
Com a estrutura pronta, é necessário marcar os eixos do projeto nas travessas
de madeira. É imprescindível ter o acompanhamento do Engenheiro responsável
pela produção da obra e de um profissional experiente na frente do serviço. Se
tiver previsto no orçamento, a ajuda de um topógrafo nessa etapa é fundamental
para ter mais precisão. A partir do marco referencial, Transferem-se os eixos do
projeto e marca-se inicialmente com o lápis de carpinteiro nas travessas. Após a
conferência das marcações, é preciso pintar com tintas marcantes para garantir
durabilidade.
(b) Locação dos elementos de fundação
Para locar os elementos da fundação, é preciso retirar do projeto as
coordenadas cartesianas do elemento e marcar no gabarito. Estica-se uma linha
de nylon, nas duas direções simultaneamente. O cruzamento entre elas será a
locação do elemento. Para transferir esse cruzamento para o terreno, é
necessário utilizar um prumo de centro.
(c) Transferência dos eixos para a estrutura da edificação
Concluída a locação das fundações, é preciso transferir os eixos do gabarito de
madeira para a estrutura da edificação, permitindo a retirada da estrutura de
madeira e a organização do canteiro. Por questão de praticidade, é transferido
apenas um eixo em cada direção para a estrutura da edificação. É preciso
escolher um eixo que tenha menos interferência com as vedações verticais e
com os elementos estruturais. Dessa forma, minimiza as criações de eixos
complementares nos pavimentos. Na fôrma das lajes, é deixado um grampo de
aço para, após a concretagem, servir de mestra pros eixos no pavimento.
18
À medida que os pavimentos vão sendo concretados, é preciso ir transferindo os
eixos para a laje de cima. Para tanto, é necessário utilizar um prumo de centro e
pegar o eixo da laje de baixo, já concretada, para a superior. Caso o edifício seja
baixo, torna-se possível e recomendável ter como referência a primeira laje e
transferir sempre a partir dela, minimizando o erro acumulado. Essa etapa deve
ser realizada por um colaborador experiente e caprichoso. Quanto mais alto for o
edifício, maior o erro propagado.
(d) Marcação dos elementos estruturais da edificação e das vedações
verticais
Para fazer a locação dos elementos estruturais do edifício e das vedações
verticais, utilizam-se linhas de nylon esticadas de um lado ao outro (linhas
mestras) e as marcações são feitas com o uso de trena, lápis de carpinteiro e
esquadro, como ilustra a imagem abaixo.
Figura 4: Esquema ilustrativo da locação de elementos estruturais na fôrma da laje com
o auxílio de trenas e lápis de carpinteiro. (Fonte:
<http://www.clickinterativa.com.br/rooftop/execucao-de-alvenaria-marcacao/>.
Acesso
em: 12 Dezembro 2014.)
O nível das lajes e das vigas costuma ser determinado com nível a laser ou com
nível de mangueira, tomando como referência o piso da laje inferior.
19
3.1.4. Mão de obra utilizada
Durante todas essas etapas, é preciso ter a atuação de profissionais
competentes e experientes nesse tipo de execução. É preciso formar duas
duplas. A primeira responsável pela locação e a segunda pela conferência. A
primeira dupla deve ser formada por um Mestre de Obra - caso a obra tenha - ou
um Encarregado de Obra e um carpinteiro, pois os processos envolvem
montagem de estrutura em madeira. A segunda dupla deve ser formada pelo
Engenheiro responsável pela produção ou algum auxiliar que ele venha a ter e
outro carpinteiro.
3.1.5. Vulnerabilidades do processo
Essa metodologia utilizada para locação de obra é a mais utilizada e, por
consequência, a mais bem dominada pelas construtoras e pelos agentes
construtores. Por conta de ser uma técnica dominada, os erros são menores,
mas ainda existem. Nessa etapa de construção, é imprescindível erradicar os
erros para obter sucesso na edificação.
Em todas as etapas de locação de obra de edificações, existe o risco de o
colaborador errar a medida na trena. Como são várias medidas tiradas uma
depois da outra, um momento de distração pode fazer o funcionário errar a
locação. Por isso, é imprescindível ter concentração e realizar a conferência
após as marcações.
(a) Falhas durante a locação das estacas
20
Durante a etapa de locação das fundações, pode acontecer do terreno não estar
perfeitamente nivelado e ainda precisar movimentar material. Isso acontece pela
pressa do construtor, querendo iniciar a execução das fundações.
Se a fundação for do tipo estaca cravada, deve tomar cuidado com a
movimentação do bate-estacas, uma máquina extremamente pesada, que
poderia danificar a estrutura dos gabaritos. Vale a pena citar que a cravação de
estacas gera vibrações no terreno e essa vibração pode modificar o
posicionamento dos gabaritos. Recomenda-se que os pontaletes sejam
cravados no mínimo 50 cm no solo e as tabuas corridas sejam rigorosamente
fixadas.
Caso seja necessário retirar o gabarito para a passagem de algum equipamento,
é preciso reposiciona-lo com o mesmo rigor de antes. É comum vermos a
retirada e o reposicionamento realizados com pressa e as falhas podem ser
grandes.
(b) Falhas durante a locação da estrutura
Uma vez que os eixos foram transferidos para a estrutura da edificação, a
locação dos elementos estruturais deve ser feita tomando como referência o
eixo principal.
Nesse processo, as falhas decorrem basicamente quando as medidas são
puxadas a partir de referencias diferentes. O correto é o locador esticar a trena
sempre da linha de eixo principal. Em alguns casos, essa linha está distante do
ponto do elemento locado e ele toma como referência outro elemento já locado.
Por exemplo, para locar um pilar, ele retira do projeto a distancia desse pilar
para outro, já posicionado, e não do eixo de referencia. Essa técnica é altamente
não recomendável pois quando se erra uma vez, o erro é propagado pela
edificação.
21
Outra falha comum nesse processo ocorre quando existem obstáculos que não
permitem o locador esticar a linha de um lado a outro da laje. Ao invés de retirar
os obstáculos (em alguns casos não sendo possível) ele desloca o eixo e
compensa na cota do projeto. Essa medida deve ser feita com muita cautela,
pois uma conta feita errada gera a falha.
É importante citar que o carpinteiro, na hora de formar o pilar, a viga e a laje,
deve considerar a espessura da fôrma, compensando a marcação feita pelo
locador.
(c) Falhas durante a locação das alvenarias
Nessa etapa ocorre o maior número de erros de locação. Existe uma tendência
hoje do mercado de terceirizar a mão de obra, por uma série de motivos, mas
principalmente para empreitar um serviço e ter o custo da obra mais bem
controlado e diminuir as despesas administrativas.
Na execução da marcação das alvenarias, a mão de obra terceirizada costuma
tarefar o marcador, ou seja, remunera-lo de acordo com a sua produção. A
consequência disso é uma produção rápida e nem sempre bem feita. Cabe ao
construtor, conferir toda a locação da primeira fiada, antes de elevar a alvenaria.
Isso é extremamente importante. Após a elevação da alvenaria, torna-se muito
mais difícil a conferência por conta dos obstáculos causados pelas mesmas.
A marcação da alvenaria deve ser iniciada com o pavimento totalmente limpo e
organizado, como mostra a figura abaixo. Caso contrario, será necessário
deslocar o eixo e compensar as distancias no projeto, aumentando a
probabilidade de erros. Esse recurso é largamente utilizado em grandes
pavimentos. Quanto maior a distância da marcação para a parede, maior a
chance de acumular falhas.
22
Figura 5: Alvenarias locadas e aguardando a realização da conferência para executar a
elevação. Fonte: (<http://www.pdg.com.br/imovel-print.php?idEmpreendimento=415>.
Acesso em 14 Dezembro 2014.)
Da mesma forma que na locação dos elementos estruturais da edificação, as
vedações verticais devem ser locadas sempre a partir do eixo referencial fixados
na laje. Jamais marcar uma parede a partir de outra para não acumular erro.
Isso ocorre com frequência. Em caso de grandes pavimentos, é necessário
transferir - do gabarito de madeira para a edificação - mais de um eixo na
mesma direção.
3.1.6. Vantagens e desvantagens do Método
(a) Vantagens
O método dos gabaritos é mais barato em relação à utilização de tecnologia
para a locação de obra. Ele gera um referencial planimétrico e altimétrico. Serve
23
para a locação de fundações profundas ou superficiais, elementos estruturais da
edificação e para vedação vertical. Possui uma boa precisão em comparação ao
método dos cavaletes, mencionado abaixo.
(b) Desvantagens
Ele pode interferir na logística da obra, no que tange a escavação, entrada de
equipamentos, entrada de caminhões, sequência executiva. Um trecho onde não
foi possível montar o gabarito, deve ser executado posteriormente. Utiliza-se
uma quantidade grande de madeira, um suprimento cada vez mais caro e
valorizado na construção civil.
Deve ser executado com o máximo de cuidado e requer funcionários experientes
e capazes de exercerem essa função.
3.1.7. Patologias geradas – Estudo de caso
Será apresentado nesse tópico dois casos de falhas nas locações dos
elementos estruturais do Edifício SELETTO, construído pela Construtora
Norberto Odebrecht, na Barra da Tijuca.
Para executar a locação, foi usado o método apresentado nesse capítulo, com a
utilização de tábuas corridas na etapa de concretagem das primeiras lâminas e
posteriormente, os eixos principais foram transferidos do gabarito de madeira
para a estrutura da edificação.
3.1.7.1. Pilar da rampa da garagem
O Pilar P7B, central da rampa da garagem, que faz o acesso do segundo para o
primeiro subsolo foi locado errado pelo Encarregado de Obra, responsável pelo
24
setor. O projeto original mostra a locação correta do elemento, como mostrado
na figura 6.
Figura 6: Projeto original de fôrma da rampa de acesso ao subsolo do edifício SELETTO.
Fonte: O Autor (2015)
Podemos observar que o Pilar P7B está centralizado com o eixo L e deslocado
em 61 cm em relação aos eixos dos pilares P122 e P123.
A execução do mesmo foi feita em não conformidade com o projeto de locação.
O pilar P7B foi locado com o seu centro alinhado aos pilares P122 e P123, ou
seja, com um erro de 61 centímetros como mostra a figura 7.
25
Figura 7: Ilustração de uma não conformidade na locação do pilar P7B da rampa de
acesso ao subsolo do edifício SELETTO.
Fonte: O Autor (2015)
O pilar P7B é um elemento que transfere cargas desde os pavimentos tipo até
às fundações. A carga proveniente do mesmo, com a locação errada em 61
centímetros, geraria uma excentricidade não levada em consideração no projeto.
O erro de locação foi descoberto pelo Mestre de Obras. A causa foi erro de
leitura de projeto. A pressa e a confiança fez com que o Encarregado de Obra
errasse o posicionamento.
Como o deslocamento foi na direção longitudinal da rampa, a solução
encontrada pelos projetistas estruturais e pelo arquiteto foi aumentar a seção do
26
pilar P7B no sentido da rampa, não alterando a funcionabilidade da rampa, como
mostra a imagem abaixo.
Figura 8: Projeto de fôrma modificado da rampa de acesso ao subsolo do edifício
SELETTO.
Fonte: O Autor (2015)
No solo da região existem camadas grandes de solos compressíveis. Por conta
disso, foi necessário criar uma fundação com alta rigidez. Segundo BARATA
(1986), para solos com alta compressibilidade, é fundamental projetar uma
fundação rígida para que a interação solo-estrutura não gere recalques
diferenciais excessivos. A solução utilizada para o projeto de fundações do
Edifício Seletto Business DOC foi Estacas do tipo Franki com radier de 60
centímetros. Uma fundação bastante rígida, calculada para ter recalques
diferenciais mínimos. Por conta da alta rigidez das fundações, a alteração que
27
foi feita nas cargas que chegam às fundações não foi suficiente para demandar
um reforço na mesma.
3.1.7.2. Pilares do Bloco 2
Toda a linha de pilares (P26B, P27B, P28B, P29B e P30B) do segundo
pavimento do bloco 2 foi deslocada 10 centímetros em direção ao eixo W. A
figura 9 representa o projeto original.
Figura 9: Projeto de fôrma do segundo pavimento do edifício SELETTO.
Fonte: O Autor (2015)
A marcação da fôrma foi feita pelo Encarregado de Obra, responsável pelo local.
Após a conferência pelo engenheiro de produção, ficou constatado a não
conformidade.
Seguindo as recomendações da ISO 9001 para não conformidades reais, foi
feita a correção imediata para resolver o problema, ou seja, foi feita a correção
da locação das fôrmas e estudou-se as causas raiz para o problema não ocorrer
novamente. Descobriu-se que o eixo W não pode ter sido tomado como
referência, pois havia obstruções no canteiro que impediam esticar a linha de
28
nylon. Com isso, o Encarregado de Obras, transferiu as cotas de outro eixo, do
eixo X e errou na marcação.
3.2. Método dos cavaletes – Derivação
O método dos cavaletes é uma derivação do método apresentado à cima.
Consiste na montagem da estrutura de marcação do alinhamento dos elementos
que serão locados, como mostra a figura 10. Ele é utilizado quando não há
possibilidade de montar a estrutura das tábuas corridas ao longo da periferia
completa da obra ou quando a construção tiver trechos espaçados de
construção e não houver necessidade de existirem eixos desenhados que não
serão utilizados para locação de nenhum elemento de obra. Por exemplo, na
construção de um galpão, apenas é necessário ter a locação no alinhamento
das fundações e não é preciso distribuir eixos pela periferia do canteiro. Na
construção de um edifício de pequeno porte, é mais prático marcar os
alinhamentos das fundações, dos elementos estruturais e das alvenarias, não
havendo sentido marcar todos os eixos do projeto de arquitetura.
Figura 10: Representação do método dos cavaletes para locação de obras de edificação.
Fonte: Concurso do Tribunal Regional Eleitoral do Amapá (2011)
29
3.2.1. Serviços que antecedem a locação
No método dos cavaletes é necessário ter a região dos cavaletes isolada
durante o processo de marcação dos eixos e da locação da obra devido à
fragilidade da estrutura dos mesmos. Qualquer movimentação de solo próximo
ao local, ou até mesmo um pontapé, pode facilmente alterar a posição original.
O engenheiro deve definir um plano de ataque para a locação e dessa forma,
apenas os eixos que serão utilizados na locação serão desenhados na madeira
do cavalete. Por exemplo, se o plano de ataque for iniciar a locação das sapatas
de uma determinada região A da obra, os cavalete serão montados apenas
nessa localidade e o restante da obra continua aberta para outros serviços,
como por exemplo, movimentação de solo com uso de equipamentos.
3.2.2. Equipamentos e ferramentas necessários
O método apresentado é mais simplificado que o método anterior apresentado.
Dessa forma, ainda que seja recomendado o uso de uma estação total para o
correto posicionamento dos cavaletes no canteiro de obras, o processo costuma
ser realizado apenas com o uso das ferramentas básicas de aferição.
1. Nível de mangueira;
2. Trena de 30 ou 50 metros;
3. Linhas de nylon;
4. Nível de pedreiro;
5. Estacas de madeira (3 x 3) cm
6. Travessas de madeira
8. Prumo de centro;
9. Tinta esmalte (cores vermelha e branca)
30
10. Marreta, martelo e pregos.
3.2.3. Etapas executivas
(a) Montagem dos cavaletes
A montagem dos cavaletes é feita com duas estacas de madeira, cravadas no
solo e uma travessa pregada sobre elas (AZEREDO, 1997), como mostra a
figura 11.
Figura 11: Detalhamento da estrutura do cavalete utilizado para locação de obra
Fonte: (<http://www.ecstconstrucoes.com/2014/06/locacao-da-obra.html>.
Acesso
em: 18 Dezembro 2014.)
(b) Posicionamento dos cavaletes
Os alinhamentos são fixados por pregos cravados em cavaletes. Esses
alinhamentos constituem a locação dos elementos de obra, ou seja, das
fundações, depois dos elementos estruturais e, por último, das alvenarias.
É preciso ter o máximo de cuidado para não modificar esses alinhamentos.
Deslocando-se o cavalete sem que tal seja notado, a parede ficará fora do
alinhamento previsto, assim como o nivelamento será precário (AZEREDO,
1997).
31
Dessa forma, o próprio posicionamento dos cavaletes constitui a locação dos
elementos de construção.
3.2.4. Mão de obra utilizada
Os responsáveis pelo serviço devem ser capazes de trabalhar com as
ferramentas mencionadas à cima. No mercado, costuma-se utilizar um
carpinteiro experiente, pois assim como no método de locação de obra
apresentado em 3.1, uma não conformidade é sinônimo de retrabalho ao longo
da construção.
3.2.5. Vulnerabilidade do processo
AZEREDO (1997) determinou que a maior fonte de não conformidades no
processo dos cavaletes está no deslocamento dos cavaletes após a marcação e
cravação dos mesmos no terreno. Os cavaletes podem ser facilmente
deslocados por batidas de carrinhos de mão, pontapés, movimentação de solo.
A perda do alinhamento gera paredes fora de esquadro e no decorrer da obra,
será necessário recuperar o esquadro da parede utilizando um ponto mais
grosso no emboço. A consequência é o gasto de mais material ou então na
perda de qualidade.
3.2.6. Vantagens e desvantagens do método
(a) Vantagem
A vantagem do uso do método dos cavaletes em relação ao método das tábuas
corridas está no custo do processo. O método dos cavaletes utiliza uma menor
32
quantidade de material e requer uma mão de obra menos experiente em relação
ao método do gabarito, pois a montagem do primeiro não é tão complexa
quando a do segundo.
Em pequenas obras, é possível montar os cavaletes em um nível baixo em
relação ao solo, ou seja, a 20, 30, 40 centímetros do solo. Dessa forma, se
ganha precisão no processo de transportar a locação de um elemento para o
terreno, com a utilização do prumo.
(b) Desvantagem
A desvantagem do processo está na vulnerabilidade quanto às interferências no
posicionamento do cavalete. Essas estruturas costumam ser frágeis e facilmente
deslocáveis.
Esse método apenas é recomendado para pequenas edificações, onde não haja
muitos elementos a serem locados. Fundações complexas, com blocos de
coroamentos, estruturas da edificação com muitos elementos e edifícios com
muitas alvenarias, requerem um sistema de locação mais complexo e inviabiliza
o processo dos cavaletes.
33
4. Tecnologia disponível para locação de obra
Apoiados no desenvolvimento da eletrônica e da computação nas ultimas
décadas, surgiram os equipamentos eletrônicos para medir ângulos e distâncias,
proporcionando
um
grande
avanço
nas
tecnologias
de
obtenção
e
processamento dos dados de campo. O emprego dos distanciômetros
eletrônicos viabilizou a medição de maiores distâncias com grande precisão
(TAVARES, 1998 apud SOUZA, 2001). O aparecimento das estações totais,
reunindo num único equipamento um teodolito eletrônico e um distanciômetro
eletrônico é considerado como um marco extremamente significativo em toda a
história da topografia.
4.1. Medidores eletrônicos de distância (MEDs)
Segundo RODRIGUES (2003), o distanciômetro é um instrumento eletrônico
acoplado ao teodolito e alimentado por uma bateria. O operador mirava em um
prisma refretário no ponto topográfico e disparava um raio laser infravermelho do
instrumento que retornava ao mesmo com a velocidade da luz (297.600 K/S),
registrando, assim, a distância percorrida com uma precisão de tr6es casas
decimais.
O aparecimento do distânciômetro eletrônico (MED) foi um dos mais importantes
avanços em instrumentação de toda a história da topografia (WOLF &
BRINKER, 1994). O primeiro MED foi construído pelo físico sueco Erik
Bergstrand em 1948 e foi resultado de pesquisas dedicadas a melhorar os
métodos para medir a velocidade da luz. O aparecimento dos MEDs
revolucionaram a técnica dos procedimentos utilizados nos levantamentos
topográficos (SCHOFIELD, 1993).
34
De acordo com SILVA (1993), além de facilitar a medição, os MEDs permitiram
melhorar a qualidade das medidas. A precisão saltou da ordem do milímetro
para décimos de milímetros.
Esse instrumento era utilizado para fazer levantamentos topográficos. Não era
portanto utilizado para realizar locação de obra. Foi necessário incrementar os
equipamentos topográficos para que os mesmos servissem como equipamentos
de
locação.
Segundo
RODRIGUES
(2003),
a
maior
dificuldade
dos
distânciometros estava no tamanho da sua bateria. A mesma pesava mais de
quarenta quilos e era necessário ser transportada por algum veículo ou animais.
4.2. Teodolitos Digitais
Fundamentada nos teodolitos ótico-mecânico durante vários séculos, a
topografia sofreu, depois do aparecimento dos MEDs, uma segunda inovação
importante que foi o aparecimento dos teodolitos eletrônicos na década de 70
(SILVA, 1993). A diferença básica entre os teodolitos eletrônicos e os teodolitos
clássicos é da substituição do leitor ótico de um circuito graduado por um
sistema de captadores eletrônicos. Uma outra característica importante é a
existência de um compensador eletrônico que permite corrigir, de forma
automática, os erros de calagem do eixo vertical do instrumento (SILVA, 1993).
Os teodolitos eletrônicos possibilitaram a conexão direta aos MEDs dando
origem às estações totais.
4.3. Estações totais
Uma estação total combina três componentes básicos: um MED, um teodolito
eletrônico e um microprocessador, formando um equipamento único (WOLF &
BRINKER, 1994). As estações totais podem medir automaticamente ângulos
horizontais e verticais e distâncias inclinadas e calcular instantaneamente as
35
distâncias horizontais e verticais e apresentar os resultados em um visor de
cristal liquido. Os dados podem ser armazenados em dispositivos do próprio
equipamento ou em coletores de dados externos.
A figura 12 apresenta algumas das estações totais existentes no mercado.
Figura 12: Exemplo de estações totais comercializadas no mercado
Fonte: SOUZA (2011)
4.3.1. Uso da Estação Total na construção civil
As estações totais permitem a locação de pontos no campo a partir da medida
de ângulos e distâncias ou coordenadas. O instrumento calcula, com base na
posição do prisma, a magnitude e direção do mesmo para atingir a posição
36
desejada, como mostra a figura 13. Inicialmente, grava-se na estação total a
posição que ela se encontra e essa posição servirá como referência para todas
as outras. Após esse passo, cria-se na estação total um ponto novo a ser locado
no canteiro e marca as coordenadas do mesmo na memória interna do
equipamento. Essas coordenadas são retiradas do projeto de locação.
Figura 13: Ilustração do processo de locação planimétrica com o uso da estação total.
Fonte: VIEGA (2000 apud SOUZA 2001)
O próximo passo é encontra-lo no canteiro com o auxilio da estação total. Isso é
feito em duas etapas:
1 – Alinhamento do ângulo horizontal até zero.
Com as coordenadas do ponto salvas na estação total, o operador precisa zerar
o angulo horizontal. Dessa forma, é determinado o alinhamento do ponto a ser
encontrado.
2 – Distância da estação total até o prisma refletor.
Essa etapa é a mais demorada do processo, pois exige uma boa comunicação
entre o operador da estação total e do operador do prisma refletor. Quando a
37
estação total calcula a distância até o prisma através do comendo “distance”
clicado pelo operador, ela vai dizer a distância da estação total até o prisma. Se
essa distância foi negativa, significa que o prisma deve se afastar da estação
total. Caso a distância seja positiva, o prisma deve se aproximar da estação
total.
Esse processo claramente requer paciência e dedicação dos operadores, visto a
demora de uma medição para a outra e das inúmeras tentativas até encontrar a
locação correta de determinado elemento.
Essa tecnologia tem sido cada vez mais utilizada pelas construtoras em obras
de edificações por conta do aumento do seu domínio, da sua precisão e
confiabilidade no processo. Essa tecnologia é mais cara em comparação ao
método convencional de locação de obras, apresentado neste trabalho, porque
requer equipamentos caros e mão de obra especializada. Entretanto, nas etapas
de execução da fundação, principalmente, essa tecnologia tem se mostrado
eficiente.
A execução de fundações profundas normalmente é feita com o terreno
desnivelado, onde a montagem das tábuas corridas seria prejudicada. Nesses
casos em que a planimetria é mais importante, o uso da estação total é
fundamental para locar com precisão a posição das estacas.
No caso de edificações com subsolos, a opção de executar as estacas antes do
bota-fora tem sido cada vez mais utilizada pelas construtoras para facilitar a
movimentação do equipamento de execução das estacas, normalmente muito
grandes. Posteriormente, é feita a retirada do solo até o nível da primeira laje e
as estacas são arrasadas até as cotas de projeto, ou seja, dos blocos de
coroamento. Nesse caso, a montagem dos gabaritos pra executar as estacas e
posteriormente realizar a desmontagem para fazer bota fora e a nova montagem
para executar as lajes do subsolo também não é a melhor opção pelo gasto de
38
mão de obra e material para se ter um serviço com menor exatidão e maior
tempo de execução.
Uma economia nessa etapa da obra não é desejável do ponto de vista que uma
não conformidade com o projeto de locação das estacas pode gerar prejuízos
muitos maiores do que as economias.
Para essas características de edificação é recomendável utilizar uma estação
total:
a) Terrenos desnivelados;
b) Utilização de fundações profundas;
c) Edificação com subsolo;
d) Obras de grande porte, com muitas estacas.
Após a execução das fundações, e inicio da concretagem da primeira laje, é
necessário, muitas vezes, montar o sistema de tábuas corridas para auxiliar em
locações futuras e transferir os eixos do projeto para a estrutura da edificação.
Nessa etapa, é importante que a topografia faça essas marcações, para
aproveitar a precisão e confiabilidade dos equipamentos.
Dessa forma, atualmente, as construtoras têm utilizado na produção de obra a
topografia para locar as fundações e para montar os gabaritos de madeira, ou
seja, é uma mistura de tecnologia com técnica antiga. Após o início de
concretagem das lâminas, a locação passa a ser feita pelos eixos do projeto
marcados nas lajes.
Nas obras de estrutura metálica, a estação total tem se tornado o componente
principal para realizar a locação da estrutura. As peças são içadas e o topógrafo
indica a posição correta para o montador. Construções em estrutura metálica
exigem precisão milimétrica. Quem garante essa conformidade de medidas é a
equipe de topografia, que trabalha no canteiro em tempo integral. São eles os
39
responsáveis por conferir o nivelamento, alinhamento e prumo da estrutura,
obedecendo aos padrões de qualidade.
A topografia é utilizada ainda nas obras de infraestrutura, como pontes,
barragens, estradas, portos etc. A sua grande vantagem está na precisão e
confiabilidade. Nas obras de grande porte é preciso ter esses instrumentos para
acelerar a execução das estruturas sem perder qualidade. Além disso, trabalhase com grandes distâncias, dificultando a utilização de ferramentas como trenas
e linhas de nylon.
Na figura 14, podemos observar a execução de uma estrutura metálica com o
auxílio de uma estação total trabalhando em tempo integral com a equipe de
montagem dos elementos estruturais.
Figura 14: Utilização da estação total na execução da estrutura metálica.
Fonte: (<http://construcaoemtemporecorde.com.br/diariodaobra/a-organizacao-docanteiro-da-obra/>.
Acesso em 3 Janeiro 2015.)
4.4. Sistema de Posicionamento Global – GPS
40
O GPS é um sistema de navegação por satélite desenvolvido pela Força Aérea
dos EUA durante as décadas de 70 e 80 e colocado em operação na década de
80. De acordo com HOFMANN-WELLENHOF ET AL (1997), o GPS foi
estabelecido basicamente para proporcionar ao usuário a capacidade de
determinar a sua posição, expressa, por exemplo, pela latitude, longitude e
altitude. Pode ser usado em quaisquer condições meteorológicas para
determinar posição, velocidade e tempo em relação a um sistema de referência
definido para qualquer ponto sobre ou próximo da superfície da terra (WOODEN
1985 apud SEGANTINE, 1999). Tem se constituído no melhor sistema de
navegação implantado a nível mundial, ternando-se uma grande revolução na
arte de posicionar qualquer objeto sobre ou próximo à superfície terrestre
(SEGANTINE, 1999).
HOFMANN-WELLENHOF ET AL (1997) apresentam da seguinte forma, os
fundamentos do sistema: o GPS pode ser entendido como um sistema de
medição de distâncias a partir da posição de um satélite no espaço até um ponto
de posição não conhecida na superfície da terra, mar, ar ou espaço. Estas
distâncias são medidas a partir de um sinal horário transmitido pelo satélite que
também transmite simultaneamente a sua posição estimada. As distâncias são
derivadas da medida do tempo de deslocamento e velocidade ou da medida da
fase do sinal emitido.
4.4.1. Uso do GPS na construção civil
Na construção civil a sua utilização tem sido em obras abertas, como na
construção de rodovias, ferrovias, portos, obras de infraestrutura, por conta da
utilização de sinais enviados pelos satélites e da necessidade de estar em um
campo aberto para o sistema ser mais eficaz.
41
Os aparelhos possuem precisões baixa para a locação de edificações. O
equipamento Leica Zeno 10, por exemplo, possui precisão da ordem de 0,4m.
Na figura 15, observa-se um operador locando a posição de uma rede de
abastecimento de água.
Figura 15: utilização do GPS para locação de obra. Fonte:
(<http://www.agrimensordofuturo.com/post.cfm?post=Como%20utilizar%20o%20seu%20
GPS%2FGNSS%20RTK&id=4>.
Acesso em 4 Janeiro 2015.)
4.4.2. Limitação do uso do GPS / GNSS
Em teoria, o GNSS apresenta posições de ponta em 3d pelo dia inteiro (24
horas), sob quaisquer condições climáticas. Entretanto, apesar disso, o sistema
tem algumas restrições (SEGANTINE, 2001).
A captação dos sinais emitidos pelo sistema GNSS e uma atividade realizada
quase em sua totalidade a “ceu-aberto”. Geralmente, as antenas receptoras são
42
posicionadas em locais que não exista obstrução para a captação de sinais, ou
seja, locais onde se deseja conhecer suas coordenadas. Devem-se evitar locais
que de alguma forma existam obstáculos que dificultem a recepção integral dos
sinais pelas antenas ou objetos que interfiram na qualidade do sinal
originalmente adotado. Estes efeitos certamente interferem na qualidade do
resultado final das coordenadas dos pontos medidos. (TONIOLO et al., 2013).
4.5. A tecnologia GPS / RTK como alternativa de locação de obras de
edificações
Na prática com o GPS você pode fazer dois tipos de levantamento. O mais
comum é o pós-processado, com a utilização de pelo menos um par de
receptores. Um na base (ponto previamente conhecido)
e outro de
levantamento. O profissional percorre os pontos a levantar gravando
informações transmitidas pelos satélites por um intervalo de tempo, pelo
processo de posicionamento conhecido como “stop and go” . Após o término dos
trabalhos de campo, descarregam-se as leituras gravadas nos dois receptores
em um computador e processa os dados em um programa específico, só aí irá
saber se obteve êxito nos resultados calculados, ou terá que repetir parte do
serviço de campo (RIBAS, 2010).
O outro tipo de levantamento é o chamado RTK. Um receptor GPS RTK (Real
Time Kinematic) é aquele que provê o posicionamento relativo cinemático em
tempo real. É uma técnica que vem evoluindo rapidamente e que permite ao
operador obter informações, diretamente no campo, sem a necessidade de pósprocessamento, e atingir uma posição centimétrica (RODRIGUES, 2012).
A tecnologia do GPS é largamente utilizada pelos civis e consiste em um
aparelho receptor de sinais enviados dos satélites e através deles, calcula-se a
posição do equipamento com referências geodésicas. Ou seja, ele é capaz de
registrar a posição do equipamento através das coordenadas globais. Apenas
43
esse processo não é suficiente para locar pontos no terreno, uma vez que não
há possibilidade de encontrar uma cota conhecida de projeto. Ou seja, esse
processo é suficiente para registrar pontos e não para loca-los. A tecnologia
RTK é a solução para essa limitação e permite uma troca de informações
“online” com o operador.
4.5.1. Apresentação da tecnologia GPS – RTK
Essa solução requer dois equipamentos receptores trabalhando juntos. A
tecnologia GPS RTK permite trocar informações entre o equipamento receptor
posicionado em uma referência fixa do canteiro com um equipamento receptor
móvel utilizado para executar a locação dos pontos. A figura 16 ilustra esse
processo de troca de dados. Essas informações são trocadas de maneira
“online”, através de sinais de rádio ou com o uso da tecnologia GSM. Os
próprios aparelhos com essa tecnologia possuem um emissor e um receptor
para esses tipos de ondas. Segundo GUANDALINI (2012) no Brasil, 95% da
utilização da tecnologia GPS RKT é feita com ondas de rádio.
Figura 16: Técnica RTK / UHF
44
Segundo SEGANTINE (2005), o RTK é baseado nos seguintes preceitos:
1- Na transmissão de dados de correção (fase e pseudodistancia) oriundos de
uma estação de referencia para antenas remotas utilizadas por usuários, em
tempo real;
2- Na resolução das ambiguidades das antenas receptoras remotas de forma
“on the way” ou “on the fly”;
3- Na determinação segura de vetores, entre a estação de referencia e as
posições da antena remota, em tempo real ou quase real.
4.5.2. Tecnologia RTK / UHF
Essa solução para locação de obras de edificações envolve o uso de um
aparelho GPS, que possua a tecnologia RTK / UHF. UHF (Ultra High Frequency)
é uma tecnologia difundida que usa ondas de rádio para trocar informações
entre os receptores GPS.
A estação base retransmite a fase da portadora que ela mediu, e as unidades
móveis comparam suas próprias medidas da fase com a recebida da estação de
referência. Isto permite que as estações móveis calculem suas posições
relativas com precisão milimétrica, ao mesmo tempo em que suas posições
relativas absolutas são relacionadas com as coordenadas da estação base.
Esta técnica exige a disponibilidade de pelo menos uma estação de referência,
com as coordenadas conhecidas e dotadas de um receptor GNSS e um rádiomodem transmissor, como mostra a figura 17. A estação gera e transmite as
correções diferenciais para as estações móveis, que usam os dados para
determinar precisamente suas posições.
45
Figura 17: Par de Receptores GNSS ProMark 500 RTK L1/L2.
Fonte: (<http://www.agrimensordofuturo.com/?p=4>.
Acesso em 18 Janeiro 2015)
Na locação de obras de edificações, não é necessário instalar um transmissor
de radio externo. Os aparelhos GPS com tecnologia RTK/UHC possuem um
transmissor interno de aproximadamente 1 watt de potencia, que abrange uma
distância de, em média, 4 quilômetros. Sendo assim, para locação de
edificações, atende a necessidade.
4.5.3. Tecnologia RTK / GSM
A técnica RTK / GSM surgiu na Alemanha, em 2003. Neste país, é muito caro
utilizar um canal de rádio devido a pouca oferta de canais e restrições pelo
governo. Dessa forma, foi desenvolvida a técnica que utiliza sinais GSM (Global
System for Mobile Communication). Essa técnica utiliza sinais de telefonia
celular para fazer a comunicação entre as receptoras base e a móvel. Dessa
forma, não utiliza ondas de rádio e precisa que haja antenas de celular em seu
raio de alcance.
46
Na união europeia estima-se que o uso da técnica RTK / GSM é de 95%
enquanto que a técnica RTK / UHF apenas 5%. O mercado americano chegará
nesta proporção no final de 2013; no Brasil o uso da técnica RTK / GSM não é
superior a 1% quando comparado ao uso da técnica RTK / UHF. Esta vem
sendo utilizada devido a não dependência de nenhum serviço adicional, exceto
seus próprios equipamentos (GUANDALINI, 2012).
4.5.4. Comparação entre as tecnologias RTK/UHC e a RTK/GSM nas
obras de edificação
A tecnologia UHC é mais antiga que a tecnologia GSM. A primeira utiliza
transmissores de rádio para fazer a intercomunicação entre as receptoras do
GPS e a segunda utiliza um chip GSM nas receptoras - o mesmo utilizado nos
celulares - para emitirem um sinal até a antena de telefonia e essa retransmitir o
sinal para a segunda. O diferencial da tecnologia GSM está na possibilidade de
fazer comunicação em grandes distâncias e com obstáculos entre as receptoras.
Como os sinais GSM são emitidos pela receptora e retransmitidos pela antena
de telefonia, basta que no local tenha cobertura GSM. Em obras grandes, onde
há obstáculos no meio, como montanhas, muitas árvores, construções, essa
opção é a única para viabilizar o processo.
A tecnologia UHC, que utiliza os sinais de radio para realizar as correções de
posicionamento entre as receptoras GPS, possuem no mercado equipamentos
com os transmissores de rádio embutidos que possuem alcance de
aproximadamente 4 quilômetros. Sendo assim, nas obras de edificação, em sua
maioria, essa tecnologia é suficiente.
4.5.5. Vulnerabilidades do processo
47
A solução para locação de obras de edificação apresentada, com o uso da
tecnologia GPS/RTK, se mostra interessante quando avaliamos a rapidez e
facilidade, a confiabilidade nas medidas e a precisão do mesmo. Entretanto,
essa tecnologia tem uma deficiência que inviabiliza o procedimento em algumas
etapas de locação das edificações.
A vulnerabilidade do processo está na incapacidade do aparelho em se conectar
aos sinais GNSS quando encoberto por um anteparo. Quando esse anteparo é o
concreto armado, a receptora não consegue se conectar aos sinais transmitidos
do satélite e acende uma luz vermelha indicando estar sem serviço.
Foi apresentado neste trabalho que as etapas de locação de obras se dividem
basicamente em 3 momentos diferentes da construção: Locação das fundações,
locação das estruturas e marcação das alvenarias. Sendo assim, por conta
dessa vulnerabilidade da tecnologia, torna-se dificultosa a marcação das
alvenarias.
Entretanto, para a locação das fundações e para a etapa da locação das fôrmas
que servirão de molde para os elementos estruturais, é possível utilizar essa
tecnologia. Na primeira, se trabalha com o campo aberto, em um canteiro de
obras ainda exposto. Na segunda etapa, na locação dos elementos estruturais,
trabalha-se em cima da laje já concretada na etapa anterior e permite com isso,
utilizar a tecnologia. Entretanto, é necessário avaliar os obstáculos entre uma
estação receptora e outra para não bloquear os sinais de rádio. Caso hajam
obstáculos, pode ser necessário utilizar a tecnologia GSM para implementar o
sistema de locação, ganhando rapidez.
4.5.6. Avaliação dos custos
48
A avaliação dos custos é importante para ter a capacidade de decidir por uma ou
por outra tecnologia, diante da necessidade do usuário. Na tabela 1 constam
preços com alguns produtos GPS com a tecnologia RTK.
Tabela 1: Preço de equipamentos GPS com tecnologia RTK
Marca
Tecnologia
Preço
TOPCON HIPER II
UHF e GSM
R$45.000
LEICA Viva GS14
UHC e GSM
R$143.000
SOKKIA Grx-2
UHC e GSM
U$32.000
TRIMBLE r4
UHC
U$20.000
Fonte: Catálogo de revendedores diversos (2015)
O uso de GPS com tecnologia RTK para a locação de edificações ainda é caro
devido a tecnologia ser relativamente nova no Brasil. Entretanto, a rapidez do
processo é um fator decisivo na hora de escolher essa tecnologia. Tanto por
conta da alta produção, quanto pelas medições confiáveis que o equipamento
oferece.
Numa obra de edificações, onde há prazos apertados para o construtor, devido à
entrega das unidades para os clientes, ganhar tempo nas etapas construtivas
pode fazer com que uma tecnologia aparentemente cara, possa compensar.
A prática do aluguel desse equipamento é mais utilizada. Além do aluguel do
equipamento, as fornecedoras indicam a mão de obra para operar.
A figura 18 representa um comparativo entre os custos da tecnologia GPS RTK
com o uso de estação total para executar a locação de obra.
49
Figura 18: Comparação do custo médio entre os equipamentos para locação de obra
Fonte: POLEZEL, W., 2011, Quando e porque vale a pena investir na tecnologia GPS
RTK?
Segundo POLEZEL (2011), a locação de obra realizada com a tecnologia GPS
RTK pode ser até 5 vezes mais barata que utilizando uma estação total e
caderneta de campo. Segundo ele, isso se deve basicamente à agilidade do
procedimento e a menor quantidade de pessoas envolvidas. Para executar a
locação com o auxílio de uma receptora GPS, apenas são necessárias duas
pessoas, enquanto na outra serão necessárias quatro.
50
5. Incerteza de medição dos equipamentos de locação de obra de
edificações
Durante as etapas de locação de obra, tanto durante a execução das estacas
quanto no posicionamento das fôrmas para concretagem dos elementos
estruturais e da marcação das vedações verticais, é extremamente necessário
que as ferramentas utilizadas para tais serviços tenham exatidão adequada e
que desempenhem, ao longo do processo, aferições confiáveis.
A trena manual é a ferramenta mais utilizada para fazer medições dentro do
canteiro de obras de edificações. O seu uso é simples e não requer mão de obra
especializada. Outra ferramenta que tem ganhado espaço e sendo utilizada nas
locações de obras de edificações de grande porte são as estações totais que
aparecem no mercado como uma boa solução para tal, por conta da maior
precisão em relação à trena convencional. Nesse caso, é necessária uma mão
de obra especializada para manusear o instrumento.
No processo de locação de obra, segundo recomendação de 2013 da COMASA,
é requerida uma exatidão de 3 milímetros ou 0,3 centímetro para preservar as
diretrizes de projeto e não alterar consideravelmente os projetos de locação.
Para tanto, as trenas convencionais devem ser constantemente renovadas ou
calibradas e as ferramentas de auxílio, como por exemplo, o lápis de carpinteiro
utilizado para fazer as marcações no chão, deve passar por manutenções
periódicas.
Segundo Alves (2010), Exatidão denota uma absoluta aproximação das
quantidades de medidas aos seus valores verdadeiros. Ou seja, é o desvio
padrão dos valores medidos e dos valores nominais ou de projeto. Ainda
segundo Alves (2010), a precisão refere-se ao grau de refinamento ou a
coerência de um grupo de medições e se avalia com base na magnitude das
discrepâncias. Se forem feitas múltiplas medições da mesma quantidade e surgir
51
pequenas discrepâncias, isso reflete uma alta precisão. A figura 19 ilustra essa
diferença.
Figura 19: Diferença entre precisão e exatidão.
Fonte: ALVES (2010)
5.1. Precisão e erros da trena convencional
A trena convencional é basicamente uma fita graduada que apresenta divisões
de metro, centímetro e milímetro. Usada para medição direta de distâncias entre
dois pontos topográficos sobre alinhamentos (Orth, 2008). Sendo assim, a sua
menor medida corresponde a 1 milímetro e corresponde às expectativas
necessárias para as atividades de locação.
A precisão das trenas convencionais diminui com o aumento da distância
aferida. A trena com fita de fibra de vidro está disponível em 10, 20, 30 ou 50
metros no mercado. O comprimento e a resistência do material a torna perfeita
para grandes construções. Conta com roldana plástica acoplada, o que torna a
trena longa ainda mais forte.
Durante a locação é necessário esticar a trena com o máximo de tensão
possível entre os operadores. Isso porque a trena de fibra de vidro possui uma
elasticidade natural e necessita ser tensionada para que os valores aferidos
52
correspondam à realidade. Caso contrário, a trena poderá ficar enrugada e gerar
uma não conformidade na medida aferida.
Além desse fator que altera significamente a precisão das medidas, existe outro
que se refere ao procedimento de locação. Durante o uso da trena convencional,
costuma-se utilizar como apoio nas marcações um lápis de carpinteiro para
desenhar as posições no local. Esse lápis deve estar perfeitamente apontado
para que a marcação feita seja realizada com precisão e não acumule erros
durante o processo.
5.2. Precisão e erros da estação total
As estações totais estão ganhando espaço na construção civil por apresentarem
melhorias no procedimento de locação de obra. Nas obras de infraestrutura, ou
seja, rodovias, pontes, estradas, portos, hidrelétricas entre outras em campo
aberto, ela domina o sistema de locação. A típica Estação Total EDM (Eletronic
Distance Meter) pode medir distâncias com precisão de cerca de 0,1 milímetros,
mas a maioria das aplicações requer precisão de 1,0 milímetro. Essas estações
totais usam um prisma de vidro como refletor para o sinal EDM.
Segundo a norma brasileira NBR13133:1994 (Execução de levantamentos
topográficos), classificar consiste em distribuir em categoria ou grupos a partir de
um sistema de classificação. Tal norma define as divisões que devem ser
enquadradas nos instrumentos baseados no desvio padrão de um conjunto de
observações obtidas seguindo uma metodologia própria (NBR 13133, 1994).
Será apresentado na tabela 2 de classificação dos instrumentos que estão
envolvidos nesta norma: Medidores eletrônicos de distâncias (MED).
53
Tabela 2: Classificação de estação total quanto a precisão
Fonte: Norma ABNT NBR 13133:1994
Sendo assim, as estações totais utilizadas para a locação de obra de
edificações, devem ser, segundo a norma brasileira, de precisão alta (classe 3).
Durante o processo de locação com o uso de uma estação total, é utilizado
sempre um ponto de referência para locar os elementos. Eventualmente, esse
ponto de referência pode não ter visão direta para todos os elementos locados e,
dessa forma, é preciso criar outros pontos de referência, que chamamos de
poligonal. Nesse processo de criar uma poligonal, é preciso conferir se os
valores da mesma está abaixo do erro mínimo e assim, gerar valores confiáveis.
5.3. Importância do processo de calibração ou renovação dos
instrumentos
O uso dos equipamentos os desgasta e perde precisão ao longo do tempo.
Sendo
assim,
é
extremamente
importante
calibrar
periodicamente
os
instrumentos de medida ou renova-los. Desde as ferramentas básicas como o
esquadro, o lápis de carpinteiro e as trenas convencionais até os equipamentos
sofisticados como as estações totais.
54
O processo de calibração de uma trena convencional é simples. Consiste na
limpeza da ferramenta com benzina, éter ou álcool isopropílico. Em um local
com temperatura constante, tencionar a trena com um peso na ponta ao lado de
um instrumento laboratorial de medidas calibrado. Com uma lupa, o calibrador
analisa e compara as diferenças com os padrões de aceitação.
Na prática de construção, não se costuma calibrar as ferramentas básicas
porque são instrumentos que quebram e perdem com uma frequência razoável
no canteiro de obras. Dessa forma, é importante a renovação constante para
não gerar não conformidades no processo de locação de obras.
55
6. Estudo de caso – uso da estação total para conferência de locação
e qualidade dos elementos estruturais da edificação
As exigências do mercado de edificações com respeito à busca de novas
tecnologias de locação de obra e a necessidade de criar mecanismos menos
frágeis e mais eficazes para tal etapa motivaram esse estudo de caso. A ideia de
produzir cada vez mais e aliar a rapidez com a perfeição pede uma fiscalização
rigorosa e precisa, no que diz respeito à gestão da qualidade.
Nesse sentido, será apresentado um estudo de caso que se trata da utilização
de uma estação total para conferir a locação e a qualidade dos elementos
estruturais da estrutura da edificação, ou seja, as vigas, as lajes e os pilares. As
estações totais, já apresentadas neste trabalho, possuem tecnologia avançada,
com emissores de ondas eletromagnéticas e processadores internos para
cálculo de coordenadas. Dessa forma, após a concretagem e a desfôrma dos
elementos estruturais, um operador utilizava a estação total para registrar as
coordenadas dos elementos concretados.
Em paralelo ao registro das coordenadas executadas in situ, retira-se do projeto
- com auxílio do programa AUTO CAD, o valor dessas medidas e tanto os
valores executados no campo quanto os valores esperados em projeto são
armazenados num software desenvolvido pela empresa parceira desse projeto.
Esse programa gera relatórios oriundos do confronto entre os valores teóricos
retirados do projeto e os valores reais executados no campo. Esse relatório é
uma análise do como está a locação e a qualidade das fôrmas de concretagem.
Os resultados são devolvidos para as equipes diretamente envolvidas no
trabalho de campo e servem de alerta para os erros sucessivos na montagem
das fôrmas.
Na prática do mercado, as estações totais têm sido utilizadas para a locação de
grandes fundações, não sendo utilizadas para as etapas seguintes de locação
56
como, por exemplo, na locação dos elementos estruturais da edificação e das
vedações verticais. Isso se deve à dificuldade de se trabalhar com esse
equipamento em um ambiente denso de pessoas, ferramentas e materiais. Além
dessa dificuldade, existe a restrição de acesso a todos os locais da laje com a
estação total devido à presença ainda de escoras das fôrmas.
6.1. Objetivo do estudo de caso
O objetivo é utilizar a tecnologia para conferir a locação dos elementos
estruturais da edificação e aferir a qualidade dos mesmos, bem como testar a
estação total no que diz respeito a sua aplicabilidade nas locações em cima dos
pavimentos da edificação e avaliar o seu desempenho devido às dificuldades
encontradas no que tange os obstáculos existentes no canteiro de obras e que
dificultam a utilização desse equipamento.
Foram avaliados dois aspectos: Primeiro no que diz respeito à eficácia da
estação total para locar as fôrmas que serão utilizadas para concretar os
elementos estruturais; Segundo será avaliada a eficiência do processo de
registrar os valores executados, confrontar esses valores com os valores de
referência do projeto e o retorno do resultado para os diretamente envolvidos no
processo de execução com o objetivo de aumentar a qualidade dos elementos
concretados e diminuir o retrabalho.
6.2. Metodologia utilizada
A Metodologia utilizada foi definida a partir de entrevistas realizadas com os
profissionais atuantes na construção de edificações, principalmente com os
colaboradores diretamente envolvidos no serviço de locação de obra. Foi
necessário entender os mecanismos de execução. As dificuldades encontradas
e
as
soluções
de
engenharia
encontrada
para
cada
dificuldade.
57
Experimentações no campo foram necessárias para desenvolver uma
ferramenta capaz de convergir os dados registrados com os dados do projeto de
locação de fôrmas. A figura 20 explicita as etapas percorridas até a validação do
sistema.
Figura 20: Metodologia utilizada para conferir a locação e a qualidade dos elementos
estruturais de uma edificação após a concretagem.
Fonte: O Autor (2013)
Após experimentações no campo, foi desenvolvida uma ferramenta capaz de
confrontar os valores teóricos de projeto com os valores práticos registrados no
campo. Sendo assim, a ferramenta desenvolvida respondia com precisão de
milímetros as diferenças de locação.
Aplicando a ferramenta através dos dados registrados e validando junto à
Empresa parceira, obtivemos resultados consideráveis que serão apresentados.
6.3. Contextualização do problema
Devido à necessidade de produzir cada vez mais em menor tempo, torna-se
necessário criar mecanismos de controle de qualidade. Após a preparação das
fôrmas que servirão de molde para o concreto armado e depois da desforma é
necessário conferir a execução. A conferência deve ser feita imediatamente
58
antes da concretagem para corrigir erros grosseiros e evitar retrabalho e
também após a desforma para que os erros possam ser descobertos e não
serem propagados nos pavimentos a cima.
Na execução da estrutura da edificação, acontece uma série de erros que
devem ser sanados ainda na etapa de estruturas para evitar gastos excessivos
de recursos nas etapas seguintes, como ilustra a figura 21.
Figura 21: Erros comuns envolvendo a locação e a qualidade da execução das
estruturas de edificações.
Fonte: O Autor (2013)
Quando os erros de locação são da ordem de 1 ou 2 centímetros e ocorrem de
maneira não uniforme em um determinado elemento, ou seja, o elemento é
concretado fora de prumo ou fora de esquadro, são necessários gastos com
recursos, como por exemplo, gasto excessivo com emboço na estrutura ou na
alvenaria para recuperar o esquadro e não apresentar não conformidades nas
etapas de acabamento da edificação.
59
É necessário desenvolver mecanismos que diminuam essas não conformidades
ao longo da execução da edificação para reduzir os recursos gastos para manter
o padrão de qualidade.
6.4. Ferramenta utilizada
A ferramenta comumente utilizada para conferir as locações é a trena
convencional já apresentada neste trabalho. Para conferir a qualidade dos
elementos são necessárias algumas ferramentas: O prumo de face para medir o
prumo do elemento; O esquadro do elemento comumente é verificado com a
utilização um esquadro de alumínio, tendo ainda outros recursos; O nível dos
elementos são verificados com um nível de bolha.
Neste trabalho será apresentada a estação total como recurso de verificação da
locação e da qualidade dos elementos através do sistema de coordenadas
internas que o equipamento tem capacidade de registrar e posteriormente
transmitir ao computador, como mostra a tabela 3, em que ilustra um trecho do
arquivo no formato .txt gerado pelo equipamento topográfico. Ela estabelece a
origem de um espaço (3D) e através do laser mirado em um ponto específico
armazena sua coordenada.
Tabela 3: Arquivo de saída de dados registrados na Estação Total
Fonte: O Autor (2013)
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A coordenada desse ponto indica se há alguma irregularidade nos elementos
(Vigas, Lajes e Pilares). Para tanto, é necessário medir alguns pontos em cada
face de cada elemento para estudar o comportamento pós concretagem. Cada
coordenada é comparada com a sua coordenada do projeto de locação e, dessa
forma, o sistema desenvolvido tem a capacidade de confrontar os dados e emitir
relatórios.
6.5. Armazenamento de dados e geração de relatórios
O Software desenvolvido pela Empresa parceira tem a opção de importar o
arquivo .Txt gerado pela estação total com as coordenadas dos elementos
medidos e armazenar.
Paralelamente a essa etapa, é necessário carregar nesse Software as
coordenadas de projeto de cada elemento medido em campo. É estabelecido
um eixo de referência no projeto e esse eixo será utilizado como origem tanto
para as medições no campo quanto para os valores teóricos do projeto de
locação dos elementos estruturais.
Armazenando os valores teóricos e os valores reais, o Software confronta esses
dados e exibe relatórios que verificam a locação dos elementos e
consequentemente a qualidade dos mesmos, como mostra a figura 22.
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Figura 22: Exemplo de relatório gerado pelo Software para desvios da face A de Vigas
de uma edificação.
Fonte: O Autor (2013)
Para desvios de até 0,4 centímetros para mais ou para menos, o relatório exibe
o número na cor azul. Para desvios de 0,5 até 0,9 centímetros, o relatório exibe
os números na cor vermelha. Para diferenças de 1,0 até 1,9 centímetros, o
relatório exibe os desvios na cor verde. E, por fim, para desvios a cima de 2,0, o
relatório exibe números na cor preta.
Dessa forma é possível notar as diferenças entre os valores de locação pedidos
no projeto e dos executados no campo. Inicialmente é possível fazer uma
análise visual da qualidade do produto executado.
6.6. Resultados e melhoras no procedimento executivo
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Após o confrontamento dos valores teóricos e dos valores reais e da geração
dos relatórios referente aos desvios na locação dos elementos estruturais da
edificação, é necessário responder à equipe de execução das fôrmas, que
serviram de molde pros elementos aferidos, o resultado do serviço executado
por eles.
O objetivo é apresentar os desvios aferidos e buscar entender a origem dos
mesmos. Sendo assim, os desvios grosseiros não deverão ser repetidos nos
pavimentos tipo a cima.
Dessa forma, foi possível diminuir os desvios aferidos ao longo da execução da
estrutura nos pavimentos tipo, como ilustra a figura 23.
Figura 23: Comparação dos resultados de locação entre o 3º e o 4º Pavs da edificação
teste
Fonte: O Autor (2013)
Ao longo do processo é necessário conversar com os profissionais diretamente
envolvidos na tarefa, como o Mestre de Obras, os Encarregados e os
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colaboradores de linha para identificar a causa raiz da não conformidade
encontrada.
6.7. Considerações Finais do Estudo de Caso
As ferramentas desenvolvidas geraram resultados satisfatórios no que diz
respeito à qualidade das locações dos elementos estruturais da edificação.
Erros grosseiros, da ordem de 3 centímetros foram basicamente eliminados
devido à conferência em tempo real da execução e do retorno à equipe de linha.
A estação total não costuma ser utilizada para locação dos elementos estruturais
e das vedações verticais da edificação, devido à dificuldade de se trabalhar com
a mesma no local onde há trafego intenso de pessoas, materiais, ferramentas e
equipamentos. Sendo assim, a trena é apresentada no mercado com uma
solução aparentemente mais rápida.
Esse trabalho destaca a real possibilidade de utilizar a estação total junto com a
etapa de fôrma e armação da estrutura da edificação, desde que haja
organização e treinamento da equipe de linha. Sendo assim, a estação total se
apresenta como uma excelente ferramenta de locação ou de conferência de
locação não apenas na etapa de fundação, mas também nas etapas seguintes,
contrariando a prática do mercado.
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7. Considerações Finais
7.1. Técnicas de Locação de Obra Difundidas no Mercado
As atuais técnicas difundidas no mercado tem se mostrado eficientes para
determinadas obras de edificações, principalmente para as obras pequenas e
que possuem fundação direta. Quando a complexidade da edificação aumenta,
o uso de tecnologia pode ser feito de maneira complementar, principalmente nos
primeiros momentos, para locação das fundações profundas.
O uso de tecnologia para locação de obras de edificações, ou seja, o uso da
estação total, tem se restringido à locação das fundações, não sendo utilizada
para a locação da estrutura da edificação em concreto armado nem das
vedações verticais. O único tipo de estrutura em que se utiliza a estação total
como auxílio na locação é a estrutura metálica, devido à precisão requerida no
processo e à possibilidade de trabalhar com esse equipamento no nível do
terreno ao longo da montagem dos perfis estruturais.
Os métodos convencionais, que utilizam ferramentas simples e procedimentos
complexos podem gerar erros perigosos que podem arruinar um projeto inteiro.
As etapas de locação de obra devem ser tratadas com bastante atenção pelo
Engenheiro responsável pela atividade devido às vulnerabilidades estudadas
neste trabalho. Sendo assim, novos procedimentos executivos devem ser
pensados para ganhar velocidade e confiabilidade no processo.
7.2. Uso da Estação Total como Alternativa de Locação de Obra
Foi apresentado neste trabalho um estudo de caso envolvendo o uso da estação
total para a conferência da locação dos elementos estruturais de uma edificação.
Concluímos que as aferições foram feitas de maneira adequada e, dessa forma,
foi possível pensar nesse equipamento como alternativa tanto para locação dos
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elementos estruturais em concreto armado quanto para posicionar as vedações
verticais.
A dificuldade nesse processo está em manter um canteiro de obras organizado e
treinar uma equipe que saiba trabalhar respeitando o operador do equipamento.
Ainda assim, esse procedimento possui fragilidades. Tanto em relação aos
obstáculos presentes no pavimento da edificação - que dificulta o acesso e a
mira da estação total, quanto pela dificuldade natural de locar o ponto medindo
distâncias com o prisma refletor de raios eletromagnéticos. É necessário medir
várias vezes até encontrar a distância exata.
7.3. A Tecnologia GPS/RTK como Solução de Locação de Obra de
Edificação
Não foi encontrado no mercado o uso dessa tecnologia em obras de edificação.
Ela é utilizada em obras de infraestrutura como rodovias, pontes e hidrelétricas.
Essa tecnologia revoluciona a técnica de locação uma vez que apresenta de
maneira instantânea a posição de um determinado ponto a partir de outro
previamente conhecido. Ou seja, se a transmissora base for posicionada na
origem dos eixos que compõem o projeto de locação, a transmissora móvel
pode registrar qualquer coordenada pedida em projeto de maneira simples.
A dificuldade dessa tecnologia se deve à dependência direta dos sinais de
satélite e, atualmente, não conseguem trabalhar com algum anteparo a cima da
receptora. Dessa forma, fica inviabilizado o uso dessa tecnologia para locação
dos elementos estruturais e das vedações verticais, ou seja, não há
possibilidade de trabalhar com ela dentro de um pavimento.
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Durante a locação das fundações, a praticidade e a precisão dessa solução
deve ser testada com mais aprofundamento, pois possui um potencial
considerável de desenvolvimento.
7.4. Sugestões para Trabalhos Futuros
Como sugestão para trabalhos futuros, é interessante pensar em um novo
modelo de locação, em que haja dentro do canteiro de obras um sistema próprio
de coordenadas. Esse sistema deve ser capaz de registrar na sua memória
interna a origem de referência da obra. Essa origem servirá como base para
locação das fundações, dos elementos estruturais e das vedações verticais.
Uma receptora base ficará fixada no mesmo local durante todo o período de
obra e deverá trocar informações com a receptora móvel. A partir da coordenada
de origem do projeto de locação já registrada na receptora base, ela deverá
informar de maneira “online” as coordenadas da obra que a receptora móvel se
encontra.
As receptoras trocarão informações entre elas, podendo ser em ondas
eletromagnéticas, e não precisarão estar conectadas à satélites, pois não
precisarão de um georreferenciamento.
Dessa forma, será eliminada a maior vulnerabilidade que é a dependência da
conexão com satélites para o georreferenciamento das receptoras, permitindo a
utilização dessa tecnologia para locação dos elementos estruturais e das
vedações verticais da edificação.
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