Caso6 | Balzer 2020
Desabamento de galpão industrial pré-fabricado
Este extenso e minucioso trabalho teve como propósito de examinar, vistoriar, avaliar e atestar as condições de todos os Galpões construídos pelos requeridos no complexo industrial da Autora, inclusive e especialmente o galpão que ruiu, de forma a esclarecer aos quesitos apresentados.
A Requerente informou que contratou no ano de 2008 a primeira requerida, sob a responsabilidade técnica do segundo, o projeto, a fabricação e a montagem de quatro galpões industriais. Alega que em fevereiro de 2010, quando já desempenhava as suas atividades industriais no interior das mencionadas edificações, um dos galpões entrou em colapso, após a ocorrência de chuvas e ventos.
Os prejuízos causados consistiram de: a) remoção e consertos do maquinário atingido; b) paralisação das atividades; c) escoramento dos demais galpões com aparente risco de colapso; d) construção de um novo galpão.
Tendo a Autora contratado um Laudo Técnico para o esclarecimento das causas do sinistro, concluiu-se que as tesouras que davam sustentação e suporte à cobertura do galpão colapsaram "por plastificação do banzo superior, tendo como efeito secundário a ruptura dos pilares adjacentes, culminando com a desestabilização geral da edificação", efeitos esses que decorreriam do subdimensionamento da estrutura de cobertura.
Informa ainda a Autora, que os outros 3 (três) galpões que também foram construídos pelos requeridos apresentam falhas de projeto e estruturais idênticas as do galpão que ruiu. Estes galpões estariam sendo utilizados provisoriamente com suas estruturas escoradas.
Em contestação, a primeira Requerida impugna todos os fatos narrados na inicial, informando que não existiu qualquer irregularidade na execução dos projetos ou construção dos galpões objeto da perícia, e que o sinistro ocorreu em razão de fenômenos climáticos extraordinários e imprevisíveis, conforme noticiado, tratando-se de caso fortuito e de força maior, inexistindo qualquer risco de colapso nos outros três galpões.
Do Objeto da Perícia
Tratam-se de 4 (quatro) edificações pertencentes ao complexo industrial da Autora, localizado em xxxxx - figuras abaixo.
O Galpão que ruiu possuía estrutura mista, com fundação em concreto moldado no local, pilares de concreto pré-moldado e cobertura com telhas metálicas, sobre estruturas de aço tipo tesouras, com pé-direito de 9,00 metros, de formato retangular, medindo 42,00 m por 110,00 m :
Para o dimensionamento das estruturas foram considerados os seguintes materiais e suas respectivas propriedades:
· Resistência característica do concreto (fck) = 20MPa;
· Aço para concreto armado CA-25 (consoles), CA-50 e CA-60;
· Barras redondas ASTM A36 fy = 250 MPa;
· Barras roscadas ASTM A588 fy = 345 MPa;
· Classe de agressividade ambiental I; Fck≥ 20MPa, cobrimento nominal = 2,5 cm e Relação
água/cimento ≤ 0,65;
· Aço para vigas de transição ASTM A588 fy = 345 MPa;
· Aço para banzos das tesouras treliçadas laminadas ASTM A588 fy = 345 MPa;
· Aço para banzos de tesouras treliçadas dobrados SAC 350 fy = 350 MPa;
· Aço para montantes e diagonais de tesouras treliçadas dobrados SAC 350 fy= 350 MPa;
· Aço para terças de cobertura e fechamento CF21 = 210 MPa;
· Parafusos ASTM A325 fu = 825 MPa (para todas as ligações);
· Parafusos ASTM A307 fu = 415 MPa (somente onde anotado);
· Solda com eletrodo E-70XX fu=492 MPa.
Para o dimensionamento das estruturas foram considerados as seguintes Normas Técnicas e bibliografia:
· NBR 6118/2004 – Projeto de estruturas de concreto – Procedimento;
· NB 9062/2007 – Projeto e execução de estruturas de concreto pré-moldado;
· NBR 8800/1986 – Projeto e execução de estruturas de aço de edifícios;
· NBR 14762/2001 – Dimensionamento de estruturas de aço constituída por perfis formados a frio;
· NBR 8681/2003 – Ações de segurança nas estruturas – procedimento;
· NBR 6120/1980 – Cargas para cálculo de estruturas;
· NBR 6123/1988 – Forças devido ao vento em edificações;
· AWS D1. 1/02 – Norma para soldas (Resumo Cap. 3);
· Bellei, Ildony Hélio – Edifícios industriais de Aço, SP: PINI, 2006
Imediatamente após a ocorrência do sinistro, a Autora solicitou ao Engenheiro Civil XXXXX (Assistente Técnico da Requerente) a realização de vistoria e elaboração de laudo técnico sobre as causas do colapso da estrutura. Além da documentação e registro fotográfico já constante nos Autos, o Assistente Técnico da Autora forneceu à perícia, ainda, 789 (setecentos e oitenta e nove) imagens digitais da edificação, obtidas entre os dias 10/02/2010 e 27/05/2010, ou seja, desde o segundo dia após o sinistro, até a remoção das estruturas do local, além de um vídeo do momento em que ocorreu o colapso, captada pelo CFTV (Circuito Fechado de TV) da Autora. Referido material consta no "DVD" do Anexo 2 do Laudo.
As imagens fornecidas demonstram que, efetivamente, ocorreu a plastificação dos banzos superiores das tesouras no trecho próximo à cumeeira, e o rompimento de diagonais sob os pilares de apoio, imobilizando grande parte da estrutura conforme demonstrado na figura 13 abaixo:
Não há controversa sobre as condições atmosféricas no momento do sinistro, uma vez que os dados apresentados pela Autora e Requeridos, apurados com base nas estações meteorológicas locais, e noticiário vinculado na imprensa escrita, convergem para a mesma dedução, de que no dia do sinistro houve um fenômeno atípico, porém de baixa intensidade, com rajadas de vento em torno de 90 km/h.
O registro fotográfico do entorno da edificação sinistrada (fls. 104/108), obtido quatro dias após o sinistro (12/02/2010) permite constatar que não houve destelhamento das edificações próximas, quedas de postes e placas de sinalização, queda de árvores ou outros grandes danos, exceto o desmoronamento da estrutura objeto da perícia, o que corrobora com a informação dos serviços de meteorologia.
Da vistoria pericial
No local foram conferidas as medidas dos perfis de aço dos componentes disponibilizados para a perícia, utilizando-se de micrômetros e paquímetros. Ressalva-se que nos projetos disponibilizados pela Autora nos Autos, não consta as bitolas dos componentes das tesouras, fato este já informado no laudo da Autora (fls. 61).
Para fins de confrontação com os dados da Autora, para o levantamento dos remanescentes da estrutura, adotou-se a identificação das barras através da numeração dos nós, conforme modelo reproduzido na figura 25 abaixo:
A confrontação dos dados obtidos nos levantamentos "in loco"com aqueles constantes nos projetos fornecidos pelo segundo Requerido, permitiu inferir que as barras não foram executadas de acordo com o dimensionamento previsto no projeto disponibilizado ao perito pelo projetista (Segundo Requerido):
Dos ensaios realizados
Para verificação da resistência dos materiais empregados na estrutura, foi realizada a coleta de uma amostra com elementos para ensaios mecânicos de tração, de barras que não apresentavam deformações.
Constatou-se para a amostra das barras de perfis laminados "L", retiradas dos banzos da treliça, tensão limite de escoamento em média 9,5% abaixo da especificação de projeto, e para a amostra de perfil dobrado "U", empregado nos montantes e diagonais, resistência à tração em média 12,3% abaixo das especificações – Quadros 3 e 4 abaixo:
A análise do projeto teve como objetivo o comportamento da estrutura sob um carregamento aproximado ao ocorrido no momento do sinistro. O esforço resistente de cálculo de cada componente ou o conjunto da estrutura deve ser igual ou superior ao esforço solicitante de cálculo.
Para a retroanálise foi adotado o Sistema de Unidades Internacional (SI); propriedades dos materiais especificadas nos projetos; e geometria dos elementos da estrutura metálica em duas situações:
a) medidas obtidas "in loco" do material reservado para a perícia; e
b) medidas obtidas no projeto apresentado pelo segundo Requerido;
Os materiais utilizados nos cálculos foram extraídos dos projetos apresentados:
O barracão que ruiu era constituído pelos seguintes elementos estruturais:
Blocos moldados "in-loco" sobre estacas pré-fabricadas, ambos em concreto armado;
Mesoestrutura:
Pilares de concreto armado pré-fabricados;
Fechamento laterais com placas pré-fabricadas e telhas metálicas.
Tesouras metálicas do tipo Prazz com lanternim;
Telhas metálicas trapezoidais.
Apresentava forma retangular e tinha como dimensões, aproximadamente, 42,0 m nas faces frontais (noroeste e sudeste), 110,0 m nas laterais (nordeste e sudoeste) e um pé direito de 9,0 m de altura. As faces nordeste e noroeste eram anexas a outras edificações, fazendo parte de um complexo com sete edificações industriais.
A estrutura é formada por pórticos engastados na base, conforme a memória de cálculo do projeto, apresentada nos autos às fls 166/186, porém, será considerada no nó 55 uma barra metálica engastada, representando a ligação dessa tesoura com a tesoura vizinha (treliça metálica do barracão GM1.4). O modelo é composto por elementos de 2 nós, tipo barra frames, para representar os componentes da tesoura
Largura aproximada entre eixos de colunas = 1000 cm;
Comprimento entre eixos de colunas = 4180 cm;
Altura das colunas = 900 cm.
A seção transversal na altura da base dos pilares de concreto armado, onde é a região mais solicitada, está exemplificada na figura abaixo. A face interna representa a face que está voltada a parte interna do barracão, enquanto que a externa esta voltada para a parte exterior.
A seção tipo do pilar exterior era conforme ilustrado abaixo. A sua área de concreto era de 25x50 cm e de aço 17,48 cm2 (4 Ø20 + 4 Ø12,5).
Carga Peso Próprio – CPP
O levantamento das cargas de peso próprio foi realizada através dos projetos apresentados, dispostos na Tabela 2 abaixo. A carga de peso próprio das barras estruturais da tesoura é reconhecida diretamente pelo software de análise estrutural.
Cargas Acidentais (NBR 8800-1986)
A NBR 8800 solicita que seja estimada uma sobrecarga de 25,0 kgf/m2 na cobertura. O que pode ser observado no registro fotográfico da cobertura sinistrada e em vistoria ao novo barracão, construído no lugar do sinistrado, é que a sua sobrecarga era constituída por eletrocalhas e luminárias industriais, portanto será estimado uma carga de 0,5 kgf/m2.
O fator topográfico S1 leva em consideração as variações do relevo do terreno.
As construções estão localizadas numa região fracamente acidentado, ou seja, .
Fator Rugosidade do terreno, dimensões da edificação e altura sobre o terreno (S2):
O fator S2 considera o efeito combinado da rugosidade do terreno, da variação da velocidade do vento com a altura acima do terreno e das dimensões da edificação ou parte da edificação em consideração.
Rugosidade do terreno:
Categoria IV: Terrenos cobertos por obstáculos numerosos e pouco espaçados, em zona florestal, industrial ou urbanizada.
Dimensões da edificação:
Altura sobre o terreno:
Do Quadro 9 obtemos os valores do fator S2 para cada ponto de altura com relação ao nível do solo, esses valores estão descritos na Tabela 3.
Fator Estatístico (S3):
O fator estatístico S3 é baseado em conceitos estatísticos, e considera o grau de segurança requerido e a vida útil da edificação.
Conforme a NBR 61232 temos:
Grupo 2: Edificações para hotéis e residências. Edificações para comércio e indústria com alto fator de ocupação – S3 = 1,00.
Coeficiente de pressão interno (Cpi) para paredes e telhado:
Para o Coeficiente de pressão interno será considerado uma edificação com quatro paredes igualmente permeáveis, ou seja Cpi = -0,3 ou Cpi = 0, o que for mais desfavorável a estrutura, conforme orientação da NBR 6123 (item 6.2.5).
Coeficiente de pressão (Cpe) e de forma externos para as paredes:
Altura relativa: h/b = 9/155= 0,058
Relação a/b = 1,11
Coeficiente de pressão (Cpe) e de forma externos para o telhado:
As combinações das ações para o cálculo foram definidas com o intuito de simular as condições reais ocorridas no dia do sinistro, sendo assim, não foram aplicados os coeficientes de minoração de carga solicitados em norma.
Retroanálise considerando as barras com as medidas obtidas "in loco"
Considerando a geometria dos materiais da amostra reservada da estrutura no local, constatou-se que 9 (nove) barras componentes da estrutura, sendo 8 (oito) do banzo superior das tesouras, e 1 (uma) diagonal -abaixo, apresentaram aproveitamento da resistência >100%, notadamente a barra da diagonal N72/N55, que apresentou aproveitamento da resistência superior a 200%.
Considerando a geometria dos materiais do projeto apresentado à perícia – , observa-se-se que apenas a barra da diagonal N72/N55, na ligação com a tesoura existente do barracão adjacente, apresentaria aproveitamento da resistência superior a 100%
Os cálculos não deixam dúvidas quanto a inconsistência no detalhe projetado para a ligação das tesouras com as estruturas existentes (prancha M08) - figura D1 ao lado, o que contribuiu para a ocorrência do sinistro, devido ao rompimento da barra N72/N55.
Da análise dos pilares que romperam
Os pilares que romperam foram analisados nos termos da NBR 6118, conforme arquivo "Análise dos Pilares" contido no Anexo 1 do laudo.
Os resultados obtidos indicaram que os pilares estavam adequados às normas técnicas e as cargas solicitadas pela estrutura, tendo os mesmos rompidos na base por flexo-compressão, devido a carga horizontal provocada no seu topo, quando ocorreu o colapso da estrutura metálica.
Diante do exposto, pôde-se concluir que:
O galpão da Autora que ruiu no dia 08/02/2010, apresentava componentes estruturais com capacidade de resistência aos esforços solicitantes muito abaixo do efetivamente necessário para garantir a estabilidade e a segurança da edificação, dentro dos parâmetros das normas técnicas brasileiras;
O apoio das tesouras do galpão que ruiu, nos pilares dos barracões vizinhos, com a "ligação" nas tesouras existentes, sem a utilização de consoles, demonstrou-se bastante inconsistente, e em conjunto com a seção transversal executada, revelaram-se incapazes de dotar a estrutura de rigidez de conjunto para resistir às solicitações da ação do vento por sucção;
Muito embora os registros de vento indiquem que a velocidade máxima de vento que sucedeu-se no município no dia do sinistro, tenha sido de aproximadamente 70% do limite previsto nas normas técnicas brasileiras para o dimensionamento da estrutura, não há dúvidas de que o fenômeno meteorológico ocorrido solicitou o carregamento acima do seu limite de resistência, desencadeando o colapso;
A simulação do comportamento estrutural da edificação sinistrada com ferramentas computacionais, considerando ventos de aproximadamente 50% do limite previsto pelas normas técnicas brasileiras, já indicam uma estrutura frágil, que não atende as condições de segurança;
A retroanálise da estrutura sinistrada indica os locais com maior aproveitamento da resistência dos materiais, ou seja, onde a taxa de utilização do componente supera os limites previstos pelas características intrínsecas dos materiais utilizados, para resistir aos esforços solicitantes;
O registro fotográfico apresentado às fls. 74/96, das condições da edificação após o sinistro, permite identificar que ocorreu o rompimento e a plastificação das tesouras nos locais onde os cálculos indicam que as barras ultrapassariam o limite de resistência, corroborando com as conclusões acima;
Muito embora os projetos do barracão sinistrado apresentado nos Autos não contenham as informações geométricas dos componentes das tesouras da estrutura metálica, o projetista (segundo Requerido) forneceu à perícia a planta com o detalhamento das tesouras, contendo especificações de dimensionamento divergentes dos verificados nos elementos remanescentes da estrutura;
De outra forma, muito embora os barracões remanescentes, projetados e executados pelas Requeridas, apresentem seus componentes com características geométricas em conformidade aos projetos, a análise estrutural indicou que os mesmos também não atendem aos carregamentos previstos pelas normas técnicas, estando portanto subdimensionados;
Atualmente o barracão sinistrado encontra-se reconstruído integralmente por terceiros, e os barracões remanescentes encontram-se escorados provisoriamente, aguardando intervenção de reforço estrutural.