Ficha Tecnológica: Execução de Fundações Monolíticas para Pilares de Aço
Materiais
- Redes de armadura unificadas (fabricadas em fábrica, soldáveis)
- Varões de armadura (para armaduras espaciais)
- Espaçadores para o cobrimento de betão (plásticos, que permanecem no betão)
- Sistema de cofragem desmontável e reutilizável (painéis metálicos, grampos de aperto)
- Mistura de betão (pesado ou de granulometria fina, classe de resistência à compressão, por exemplo, C20/25, C25/30; classe de trabalhabilidade, com passaporte de qualidade ISO 22966 ou equivalente)
- Desmoldante para cofragem (especial, que não prejudica a aparência e a resistência do betão)
- Materiais para a cura do betão: serapilheira húmida, lona, serradura, areia
- Argamassa de cimento (proporção 1:2-1:3 para reparação de defeitos)
Equipamento
- Grua de montagem (para instalação de armaduras espaciais, cofragem e lançamento de betão)
- Equipamento de amarração e ferramentas (eslingas, garras, ferramentas manuais)
- Equipamento de soldadura elétrica (para montagem de armaduras espaciais, em conformidade com ISO 17660)
- Autobetoneiras (misturadores, para transporte da mistura de betão)
- Baldes para betão (com descarga lateral e comporta setorial, capacidade de 1 m³)
- Autobomba de betão (de alta produtividade, por exemplo, 80 m³/h)
- Espalhador de betão (com transportador de correia)
- Vibradores de imersão (para compactação da mistura de betão)
1. Área de Aplicação e Informações Gerais
Esta ficha tecnológica foi elaborada para trabalhos de execução de fundações monolíticas de betão armado, destinadas a pilares de aço, sob a condição de manutenção de temperaturas ambiente positivas. Como objeto tipo, foi adotada uma fundação com volume de até 50 m³ e altura de 5 m. Exemplos de soluções construtivas, sequências tecnológicas de execução de trabalhos e os respetivos indicadores técnico-económicos são apresentados com base na fundação da marca MF-1, que possui um volume de 50 m³, uma área de superfície de cofragem de 6078 m² e uma massa total de armadura de 2990 kg.
O conjunto de trabalhos regulamentados por esta ficha inclui: a montagem de sistemas de cofragem desmontável e reutilizável; a execução da armadura da fundação com a aplicação de redes de armadura standard; o processo de betonagem da fundação com o uso de gruas e baldes, bem como betonadoras ou autobombas de betão; a subsequente desmontagem da cofragem após o betão atingir a resistência necessária.
2. Trabalhos de Armadura
Antes do início dos trabalhos de montagem da armadura da fundação, devem ser concluídas na íntegra as seguintes operações preparatórias: o traçado preciso dos eixos de construção e a execução da base de betão; a entrega atempada e o armazenamento de todos os elementos de armadura necessários na zona de ação da grua de montagem; a preparação para o trabalho de todo o equipamento de amarração, ferramentas necessárias e equipamento de soldadura elétrica.
A montagem da armadura começa com a marcação cuidadosa dos locais de colocação das redes e a subsequente instalação de espaçadores para o cobrimento de betão com um espaçamento de 1 m. A armadura é executada com a aplicação de redes de armadura unificadas, fabricadas em condições de fábrica em máquinas de soldadura por pontos múltiplos. A colocação das redes é feita em direções mutuamente perpendiculares. A parte superior do pilar (cabeça do pilar/bloco de fundação) da fundação é armada com uma armadura espacial, que é instalada na posição de projeto com a ajuda de uma grua.
Os pórticos espaciais são montados numa área de montagem especialmente equipada. Inicialmente, são instaladas quatro redes verticais sobre calços, que são temporariamente fixadas com esticadores. Em seguida, as redes horizontais são soldadas a estas, e na parte inferior são colocados fixadores temporários, que serão removidos antes da montagem da cofragem. Após a instalação da armadura, são montados fixadores plásticos nas redes verticais com um espaçamento de 1 m, garantindo a espessura necessária do cobrimento de betão e permanecendo no maciço de betão.
Os trabalhos de montagem da armadura são realizados por uma equipa especializada, composta por quatro pessoas: um armador de 3º escalão, dois armadores de 2º escalão e um eletrossoldador de 5º escalão. A aceitação da armadura montada é feita antes do início da betonagem e é formalizada por um auto de vistoria de trabalhos ocultos, no qual devem ser indicados os números dos desenhos de execução, quaisquer desvios e a avaliação da qualidade da montagem. O método e a tecnologia de instalação dos parafusos de ancoragem são selecionados em estrita conformidade com os requisitos da documentação de trabalho.
- Marcação dos locais de colocação das redes de armadura e instalação de espaçadores para o cobrimento de betão com um espaçamento de 1 m.
- Colocação das redes de armadura em direções mutuamente perpendiculares.
- Montagem das armaduras espaciais da cabeça do pilar na área de montagem: instalação de quatro redes verticais sobre calços e sua fixação temporária com esticadores.
- Soldadura das redes horizontais às verticais e colocação de fixadores temporários na parte inferior, que serão removidos antes da montagem da cofragem.
- Instalação de espaçadores plásticos permanentes com um espaçamento de 1 m nas redes verticais após a montagem da armadura para garantir o cobrimento de betão.
3. Trabalhos de Cofragem
Antes do início dos trabalhos de montagem do sistema de cofragem, devem ser realizadas as seguintes operações obrigatórias: a instalação das redes de armadura e da armadura espacial deve estar completamente concluída; a verificação da integridade da cofragem entregue, de acordo com a especificação, deve ser efetuada; a montagem prévia de painéis, se prevista no projeto, deve ser realizada. Os elementos da cofragem que chegam ao estaleiro devem ser colocados na zona de ação da grua de elevação para facilitar a montagem.
Todos os componentes da cofragem devem ser armazenados na posição correspondente às condições de transporte, cuidadosamente separados por marcas e tamanhos. Recomenda-se armazenar grandes unidades de montagem em armazéns fechados ou sob um alpendre, garantindo proteção contra danos mecânicos e intempéries. Pequenas peças devem ser armazenadas no armazém, em embalagens. Para a execução de fundações, utiliza-se cofragem unificada desmontável e reutilizável.
Antes do início da montagem da cofragem desmontável e reutilizável, os painéis metálicos são montados em painéis de cofragem utilizando grampos de aperto especiais. As dimensões dos painéis formados são determinadas pelas áreas de projeto das superfícies das fundações. Após a instalação dos painéis de cofragem, procede-se à montagem de plataformas suspensas com escadas integradas para garantir acesso seguro e execução dos trabalhos. Os trabalhos de montagem da cofragem são realizados por uma equipa de dois montadores de 4º e 3º escalões.
A desmontagem da cofragem é realizada após o betão atingir a resistência de projeto, numa sequência rigorosa, indicada na documentação de trabalho e no plano de execução da obra. A cofragem deve possuir resistência, rigidez, imutabilidade geométrica e estanqueidade suficientes sob a ação de cargas tecnológicas, garantindo ao mesmo tempo a forma, as dimensões e a qualidade de projeto das estruturas a construir. A adesão mínima e a neutralidade química das superfícies de trabalho ao betão são obrigatórias, o que contribui para uma fácil desmontagem e prevenção de defeitos na superfície.
- Montagem dos painéis metálicos da cofragem em painéis de cofragem utilizando grampos de aperto.
- Instalação dos painéis de cofragem no local de projeto, considerando as dimensões geométricas da fundação.
- Montagem de plataformas suspensas com escadas nos painéis de cofragem instalados para garantir o acesso.
- Desmontagem da cofragem após o betão atingir a resistência necessária, rigorosamente na sequência indicada na documentação de projeto.
4. Trabalhos de Betonagem
Antes do início da betonagem, é necessário realizar uma série de medidas preparatórias: verificar a correta instalação da armadura e da cofragem; eliminar todos os defeitos detetados no sistema de cofragem; assegurar a presença e a correta instalação dos espaçadores, que garantem a espessura de projeto do cobrimento de betão. Todas as estruturas e seus elementos ocultados durante o processo de betonagem devem ser aceites por auto de vistoria de trabalhos ocultos. A cofragem e a armadura devem ser cuidadosamente limpas de entulhos, sujidade e ferrugem. Também é verificada a operacionalidade de todos os mecanismos, o bom estado dos equipamentos e ferramentas.
A entrega da mistura de betão ao local da obra é prevista em autobetoneiras. O lançamento da mistura de betão no local de aplicação pode ser realizado de três formas principais: por grua, utilizando baldes; por autobomba de betão; ou por espalhador de betão. Ao utilizar uma grua, é aplicado um balde projetado por um instituto de pesquisa especializado, com capacidade de 1 m³, equipado com descarga lateral e comporta setorial. Os trabalhos de betonagem com o uso de grua são realizados por uma equipa de dois betonadores de 4º e 3º escalões.
A segunda opção envolve o lançamento da mistura por autobomba de betão com uma produtividade de, por exemplo, 80 m³/h. A autobomba de betão é operada por uma equipa de duas pessoas: um operador de 5º escalão e seu assistente de 4º escalão. A seleção e o projeto da composição do betão são realizados pelo laboratório de construção. Para as autobombas de betão, é obrigatória uma bombagem de ensaio da mistura de betão e o teste de amostras. A terceira opção de lançamento da mistura de betão é feita por espalhador de betão. A sua operação é realizada por um operador de 5º escalão.
A betonagem das fundações é realizada por etapas: betonagem por camadas da primeira sapata da fundação, depois da segunda sapata, e conclui-se com a betonagem por camadas da cabeça do pilar. O intervalo entre o lançamento de camadas adjacentes da mistura de betão deve ser de, no mínimo, 40 minutos, mas não deve exceder 2 horas. Para alturas da cabeça do pilar superiores a 2 m, recomenda-se o uso de trombas verticais. A mistura de betão é lançada em camadas com espessura de 30 a 40 cm e compactada com vibradores de imersão. A parte de trabalho do vibrador é imersa na camada de betão previamente lançada em 5-10 cm. Nos cantos e junto às paredes da cofragem, a mistura de betão é adicionalmente compactada com vibradores de menor tamanho ou com varões de compactação manuais. Não é permitida a vibração apoiada na armadura durante o trabalho. A vibração numa única posição cessa quando a mistura para de assentar e aparece nata de cimento na superfície. O vibrador é retirado lentamente, sem desligar o motor, para um preenchimento uniforme do vazio sob a ponta. Após o lançamento do betão, é necessário criar condições ótimas de temperatura e humidade para a sua cura. As superfícies horizontais da fundação são cobertas com serapilheira húmida, lona, serradura ou areia, que são regularmente humedecidas, por um período determinado pelas condições climáticas e pelas indicações do laboratório de construção.
- Betonagem por camadas da primeira sapata da fundação.
- Betonagem por camadas da segunda sapata da fundação.
- Betonagem por camadas da cabeça do pilar da fundação.
- Lançamento da mistura de betão em camadas com espessura de 30-40 cm, respeitando os intervalos entre camadas (mínimo de 40 min, máximo de 2 h).
- Compactação da mistura de betão com vibradores de imersão, com submersão na camada previamente lançada em 5-10 cm e extração lenta.
- Compactação adicional nos cantos e junto às paredes da cofragem com o uso de vibradores pequenos ou varões de compactação manuais.
5. Controlo de Qualidade e Desvios Admissíveis
O controlo de qualidade operacional é parte integrante do processo de execução de fundações monolíticas e é realizado em todas as fases: preparatória, durante a betonagem (incluindo a preparação, transporte e lançamento da mistura), durante o período de cura do betão e desmoldagem, bem como na receção de estruturas de betão e betão armado prontas.
**Controlo de qualidade dos trabalhos de armadura:**
* **Trabalhos preparatórios:** Controlo visual da existência de documentos de qualidade (certificados) para os produtos de armadura, avaliação da qualidade da armadura e, se necessário, realização de medições e recolha de amostras para ensaios. Verificação da qualidade da preparação e das cotas da base de suporte, bem como da correta instalação e fixação da cofragem. Registo no diário de obra.
* **Instalação de produtos de armadura:** Inspeção técnica de todos os elementos para controlo da precisão da instalação dos produtos de armadura em planta e em altura, da fiabilidade da sua fixação e da magnitude do cobrimento de betão. Registo no diário de obra.
* **Receção dos trabalhos executados:** Controlo visual e dimensional da conformidade da posição dos produtos de armadura com o projeto, da magnitude do cobrimento de betão, da fiabilidade da fixação na cofragem, bem como da qualidade das uniões soldadas (ou amarradas) da armadura espacial. Formalizado por um auto de vistoria de trabalhos ocultos.
* **Ferramentas de controlo e medição:** prumo, fita métrica metálica, régua metálica. O controlo operacional é realizado pelo encarregado de obra (empreiteiro), o controlo de receção – pelos colaboradores do serviço de qualidade, encarregado de obra (empreiteiro), representantes da fiscalização do cliente.
**Controlo de qualidade dos trabalhos de cofragem:**
* **Trabalhos preparatórios:** Controlo visual da existência do passaporte da cofragem e do plano de execução da obra para a instalação e receção da cofragem. Verificação da qualidade da preparação e das cotas da base de suporte, da existência e do estado dos elementos de fixação e dos meios de andaimes. Registo no diário de obra.
* **Montagem da cofragem:** Inspeção técnica e controlo dimensional do cumprimento da ordem de montagem dos painéis, instalação dos elementos de fixação e das peças embutidas, da estanqueidade das uniões dos painéis (folgas não superiores a 2 mm), do cumprimento das dimensões geométricas e das inclinações de projeto das superfícies, da fiabilidade da fixação dos painéis.
* **Receção da cofragem:** Controlo dimensional da conformidade das dimensões geométricas da cofragem com o projeto, da sua posição em relação aos eixos de traçado (em planta e na vertical), da indicação das cotas de projeto do topo da estrutura a betonar. Inspeção técnica da correta instalação e fiabilidade da fixação das peças embutidas e de todo o sistema. Registo no diário de obra.
* **Ferramentas de controlo e medição:** fita métrica, prumo de construção, nível, teodolito, régua metálica. Controlo operacional – encarregado de obra (empreiteiro), topógrafo; controlo de receção – colaboradores do serviço de qualidade, encarregado de obra (empreiteiro), fiscalização do cliente.
**Controlo de qualidade da execução de fundações monolíticas (betonagem):**
* **Trabalhos preparatórios:** Inspeção técnica da correta instalação e fixação da cofragem e dos andaimes, prontidão dos mecanismos. Controlo dimensional da cota da base. Controlo visual da limpeza da base, do betão previamente lançado e da superfície interna da cofragem, do estado da armadura (ausência de ferrugem, óleo). Controlo dimensional da implantação da cota de projeto do topo da betonagem. Registo no diário de obra e nos autos de vistoria de trabalhos ocultos.
* **Lançamento da mistura de betão, cura, desmoldagem:** Controlo laboratorial da qualidade da mistura de betão. Inspeção técnica do estado da cofragem. Controlo dimensional da altura de queda da mistura, da espessura das camadas lançadas (30-40 cm), do passo de movimentação dos vibradores de imersão, da profundidade da sua imersão (5-10 cm na camada anterior), da duração da vibração (não menos de 2 vezes por turno). Controlo dimensional e laboratorial do regime de temperatura e humidade de cura, da resistência efetiva do betão e dos prazos de desmoldagem. Registo no diário de obra.
* **Receção dos trabalhos executados:** Controlo laboratorial da resistência efetiva do betão. Controlo visual da qualidade da superfície das estruturas e dos materiais aplicados. Controlo dimensional das dimensões geométricas e da conformidade da estrutura com os desenhos de execução. Formalizado por auto de receção dos trabalhos executados.
* **Ferramentas de controlo e medição:** prumo, teodolito, fita métrica, régua metálica, nível, régua de 2 m. Controlo operacional – encarregado de obra (empreiteiro), engenheiro do posto laboratorial; controlo de receção – colaboradores do serviço de qualidade, encarregado de obra (empreiteiro), fiscalização do cliente.
**Desvios Admissíveis:**
* Desvios das superfícies da vertical ou da inclinação de projeto em toda a altura das fundações: não mais de 20 mm.
* Desvios das superfícies horizontais em todo o comprimento do troço verificado: não mais de 20 mm.
* Inclinação das superfícies de apoio das fundações ao assentar pilares de aço sem argamassa de regularização: não mais de 0,0007.
* Irregularidades locais da superfície do betão ao verificar com uma régua de dois metros (exceto superfícies de apoio): não mais de 5 mm.
* Desvios do comprimento dos elementos: ±20 mm.
* Desvios da secção transversal dos elementos: +6 mm, -3 mm.
* Posicionamento dos parafusos de ancoragem:
* Em planta dentro do contorno do apoio: ±5 mm.
* Em planta fora do contorno do apoio: ±10 mm.
* Em altura do contorno do apoio: +20 mm.
* Diferença de cotas em altura na união de duas superfícies adjacentes: não mais de 3 mm.
A receção das estruturas é formalizada por auto de vistoria de trabalhos ocultos ou por auto de receção de estruturas responsáveis, em conformidade com as normas internacionais aplicáveis.
6. Requisitos para a Mistura de Betão e Materiais
Cada lote de mistura de betão, enviado ao consumidor, deve ser acompanhado de um documento de qualidade que contenha as seguintes informações: nome do fabricante, data e hora exata de expedição da mistura; tipo de mistura de betão e sua designação convencional; número da composição da mistura de betão, classe de resistência à compressão do betão (por exemplo, C20/25 ou C25/30); classe de densidade média (para betões leves); tipo e volume dos aditivos utilizados; maior dimensão do agregado; índice de trabalhabilidade da mistura de betão; número do documento de acompanhamento; garantias do fabricante, bem como outros indicadores necessários.
Os métodos de transporte da mistura de betão utilizados devem excluir completamente a possibilidade de entrada de precipitação atmosférica, de violação da homogeneidade da mistura, de perda de argamassa de cimento, bem como garantir a proteção da mistura contra os efeitos nocivos do vento e da luz solar direta durante o transporte. A duração máxima do transporte das misturas de betão é de 90 minutos, salvo indicação em contrário pelo laboratório de construção, tendo em conta a manutenção da qualidade exigida da mistura.
A mistura de betão segregada deve ser cuidadosamente remisturada no local dos trabalhos. No controlo de receção da mistura de betão no estaleiro, é necessário: verificar a existência do documento de qualidade e a integralidade dos dados nele indicados; através de inspeção visual, certificar-se da ausência de sinais de segregação e da presença das frações de agregado graúdo exigidas. Em caso de dúvidas sobre a qualidade da mistura, deve ser exigida uma verificação de controlo em conformidade com os procedimentos aplicáveis. O transporte e o lançamento das misturas de betão devem ser realizados por meios especializados, garantindo a preservação das propriedades especificadas da mistura de betão. É categoricamente proibido adicionar água no local de aplicação da mistura de betão para compensar a sua trabalhabilidade, pois isso reduz irreversivelmente as características de resistência do betão.
7. Orientações Gerais para a Execução dos Trabalhos
O controlo de qualidade dos trabalhos de betonagem é previsto em todas as fases chave: preparatória; durante a betonagem (incluindo a preparação, transporte e lançamento da mistura de betão); na fase de cura do betão e desmoldagem das estruturas; bem como na fase de receção de estruturas de betão e betão armado prontas ou partes de construções.
Na fase preparatória, é realizado o controlo de qualidade dos materiais utilizados para a mistura de betão e a sua conformidade com os requisitos das normas aplicáveis, a prontidão do equipamento de mistura, transporte e auxiliar, a correção da seleção da composição da mistura de betão e a determinação da sua trabalhabilidade (ou rigidez) de acordo com o projeto e as condições de trabalho. Antes do lançamento da mistura de betão, são verificadas as bases, a correta instalação da cofragem, das armaduras e das peças embutidas. As bases de betão e as juntas de trabalho devem ser limpas da película de cimento sem danificar o betão, a cofragem – de entulhos e sujidade, a armadura – da camada de ferrugem. A superfície interna da cofragem reutilizável é coberta com um desmoldante especial, que não afeta a aparência e a resistência da estrutura.
Durante o lançamento da mistura de betão, é controlado o estado dos andaimes, da cofragem, da posição da armadura, da qualidade da mistura lançada, o cumprimento das regras de descarga e distribuição da mistura, a espessura das camadas lançadas, o regime de compactação da mistura de betão, bem como a pontualidade e a correção da recolha de amostras para o fabrico de provetes de betão de controlo. A mistura de betão é lançada em camadas horizontais de espessura uniforme, sem interrupções, com direção sequencial de lançamento para um lado em todas as camadas. A espessura da camada é determinada em função do grau de armadura e dos meios de compactação utilizados. A profundidade de imersão do vibrador de imersão deve garantir a sua penetração na camada previamente lançada em 5-10 cm, e o passo de movimentação não deve exceder uma vez e meia o raio de ação. O lançamento da camada seguinte é permitido antes do início da presa da camada anterior. O nível superior da mistura lançada deve estar 50-70 mm abaixo do topo dos painéis da cofragem. A superfície das juntas de trabalho, criadas durante as interrupções, deve ser perpendicular ao eixo dos pilares. A retoma da betonagem é permitida quando a resistência do betão for de, no mínimo, 1,5 MPa.
Na fase de cura do betão, o conjunto de medidas de tratamento e a sequência de desmoldagem são estabelecidos no plano de execução da obra, com o cumprimento dos requisitos de manutenção do regime de temperatura e humidade, prevenção de deformações e fissuras, proteção contra impactos e perda de humidade. A circulação de pessoas sobre as estruturas betonadas e a instalação da cofragem das estruturas superiores é permitida após o betão atingir uma resistência de, no mínimo, 1,5 MPa. Os defeitos detetados após a desmoldagem (superfícies com agregados expostos, ninhos de brita) são limpos, lavados com água sob pressão e revestidos com argamassa de cimento na proporção 1:2-1:3. O controlo de qualidade do betão inclui a verificação da resistência efetiva à compressão (através de provetes de controlo, não menos de duas amostras por dia para cada composição, três provetes por série), bem como, se necessário, a resistência ao gelo e a impermeabilidade (não menos de uma vez a cada 3 meses ou em caso de alteração da composição). Os resultados do controlo são registados no diário de obra e nos autos de receção dos trabalhos.
8. Betonagem em Temperaturas de Ar Negativas
A execução de estruturas de betão e betão armado com temperatura média diária do ar exterior inferior a 5 °C e temperatura diária mínima inferior a 0 °C deve ser realizada com a aplicação obrigatória de medidas especiais, destinadas a assegurar a cura normal do betão e a alcançar, nos prazos definidos, a resistência de projeto, resistência ao gelo, impermeabilidade e outras propriedades exigidas, indicadas no projeto.
A preparação da mistura de betão deve ser feita em instalações de mistura de betão aquecidas. Para tal, utiliza-se água aquecida e agregados descongelados ou especialmente aquecidos, o que permite obter uma mistura de betão com uma temperatura não inferior à calculada. Contudo, a temperatura máxima admissível de aquecimento da água e da própria mistura de betão à saída do misturador não deve exceder os valores indicados na tabela abaixo. É permitida a utilização de agregados secos não aquecidos, desde que não contenham gelo nos grãos e torrões congelados.
| Tipo de Cimento | Temperatura máxima admissível da água, °C | Temperatura máxima admissível da mistura de betão à saída do misturador, °C |
|:--------------------------------------|:---------------------------------------------|:-----------------------------------------------------------------------------------|
| Cimento Portland, cimento siderúrgico,| 70 | 35 |
| cimento pozolânico (classes < 600) | | |
| Cimento Portland de presa rápida e | 60 | 30 |
| cimento Portland (classes ≥ 600) | | |
| Cimento aluminoso | 40 | 25 |
