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Perícia E Avaliação De Impactos Gerados Pela Propagação De Vibrações De Um Bate-Estaca Na

Avenida Jackson Lago

Dezembro/2018

ISSN 2179-5568 – Revista Especialize On-line IPOG - Goiânia - Ano 9, Edição nº 16 Vol. 01 Dezembro/2018

Perícia e Avaliação de Impactos Gerados pela Propagação de Vibrações

de um Bate-Estaca na Avenida Jackson Lago

Paulo Casé Andrade Fernandes Ribeiro - [email protected]

Auditoria, Avaliações e Perícias

Instituto de Pós-Graduação - IPOG

Resumo

O presente estudo de caso visa elucidar os impactos gerados por um bate-estaca na execução das

obras de arte da Av. Jackson Lago, outrora Av. IV Centenário, no trecho próximo à intersecção

com a Av. dos Franceses, onde a cravação de estacas pré-moldadas foi apontada como a causa de

diversos danos em imóveis residenciais circunvizinhos à obra, nas Ruas Pires Sabóia e José Murta,

no bairro da Alemanha, São Luís - MA. Tal fato ensejou a propositura de ação judicial contra o

Estado do Maranhão e a empresa Egesa Engenharia S.A. Desta forma, recorremos à engenharia

geotécnica e à literatura corrente para a análise dos fatos, na tentativa de balizar a afirmativa da

Defesa Civil, do Município de São Luís – MA, de que as vibrações geradas pelo bate-estaca foram

os agentes causadores de tais impactos em imóveis residenciais.

Palavras chaves: Vibrações. Bate-estaca. Rua Pires Sabóia e José Murta. PAC Rio Anil.

1. Introdução

O Programa de Urbanização, Regularização e Integração de Assentamentos Precários, do Projeto

Rio Anil, desenvolvido pelo Governo do Estado do Maranhão em conjunto com o Governo Federal,

por meio do Programa de Aceleração do Crescimento (PAC), consiste em um projeto de profunda

repercussão social e anseio da população, que há várias décadas reside nos bairros que margeiam

o Rio Anil, na capital do Estado, cujo objeto da proposta apresenta o seguinte teor: Intervenção em Favela com Urbanização Integrada e Remanejamento de Habitações

Precárias (principalmente palafitas) dos bairros: Camboa, Liberdade, Vila Sésamo, Fé em

Deus, Irmãos Coragem, Apeadouro, Alemanha, Caratatiua, Vila Palmeira, Radional e

Santa Cruz, com Implantação da Avenida de Contorno a margem esquerda do Rio Anil,

construção de 2.720 unidades habitacionais para relocação de Famílias de Habitações

Precárias (palafitas) e Melhoria de 6.000 unidades habitacionais (SECID, 2007:01).

Dentre os trabalhos desenvolvidos pela Secretaria das Cidades, podemos perceber, na descrição

acima, a implantação da avenida de contorno à margem esquerda do Rio Anil, denominada de Av.

Jackson Lago, outrora Av. IV Centenário - em alusão ao período vivido pela Ilha de São Luís,

quando, na oportunidade, completou 400 anos de existência a partir da sua fundação.



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Figura 1 - Vista aérea da margem esquerda Rio Anil antes da intervenção (Esquerda) e após intervenção (Direita).

Fonte: SECID, em 2007 e 2013

Na construção da Av. Jackson Lago, foram afetadas diretamente cerca de duas mil famílias que

estavam assentadas de forma precária ao longo de seu curso. Nela, o sistema viário foi concebido

como uma barreira física contra o avanço das ocupações sobre os manguezais e leito do rio e, além

dos trechos sobre aterro, a avenida possui como obras de arte: cinco pontes, sendo uma delas

executada sob a Ponte Bandeira Tribuzi, um elevado de 917,6 m (novecentos e dezessete metros e

sessenta centímetros) de extensão e um viaduto na intersecção com a Av. dos Franceses.

Os blocos de fundações de boa parte das obras de arte especiais coroam estacas raízes com camisas

metálicas perdidas. Todavia, no viaduto localizado na intersecção da Av. Jackson Lago com a Av.

dos Franceses, optou-se por cravação de estacas pré-moldadas, método construtivo que gerou o

questionamento e a consequente ação civil de moradores na justiça, solicitando reparos pelos danos

materiais causados nas cravações e indenizações por danos morais individuais e coletivos, devido

à “morosidade” de resolução do impasse do poder público estadual.

Os danos materiais causados aos moradores foram subsidiados tecnicamente pela Defesa Civil do

Município de São Luís, por meio de um relatório fotográfico e parecer superficial, sem aprofundar-

se no estudo e dispondo de um único agente causador, qual seja, a cravação de estacas pré-

moldadas.

Na perspectiva de esclarecer o ocorrido, apurando a real responsabilidade do Estado, além de

estabelecer parâmetros para avaliação de riscos de um futuro prolongamento do mesmo sistema

viário ou servir como base para uma comparação paramétrica com casos similares, decidimos

realizar o presente estudo de caso.

2 Revisão Bibliográfica

2.1 Oscilações

A vibração é um movimento oscilatório que pode ser descrito usando o deslocamento, velocidade

ou aceleração (DECKNER, 2013). As oscilações podem desenvolver os seguintes tipos de

movimento: harmônico, oscilatório, aleatório e transitório.

As oscilações periódicas ou harmônicas acontecem quando o movimento possui repetições com

intervalos regulares e com amplitude, frequência e ângulo de fase constantes, sendo geradas por

diversos tipos de máquinas, como rolos vibratórios, bombas, compressores e ventiladores.



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Nos casos de cravação de estacas, a condução de impacto gera vibrações periódicas com uma onda

do tipo transiente (HOLMBERG et al., 1984). Estas, atingindo um edifício, geram oscilações

transitórias (DECKNER, 2013).

As oscilações em uma determinada superfície geram ondas de propagação que são caracterizadas

pela transmissão de movimento entre partículas adjacentes viajando por um meio até a completa

dissipação de energia, visto que, apesar de teoricamente trabalharmos com a oscilação tendendo ao

infinito, no solo ou no meio, existem características de amortecimento que impedem o resultado

tender ao infinito (NORDAL, 2009). A atenuação ocorre conforme a distância percorrida e é

provocada por duas fontes, quais sejam, a geometria da propagação da onda e a característica do

material (KRAMER, 1996).

Woods (1997) e Kramer (1996) explicitaram os diversos tipos de ondas que podem acontecer no

meio elástico, que estão agrupados em bodywaves ou surfacewaves.

As bodywaves - ondas de corpo - viajam dentro de um corpo se subdividindo em: ondas primárias

de compressão (longitudinais), com movimento paralelo à direção de propagação (P-wave) e ondas

com oscilação perpendiculares à direção de propagação (S-wave) (figura 2) (DECKNER, 2013).

As surface waves – ondas de superfície – admitem um corpo semi-infinito com uma superfície

planar livre. São provenientes da interação entre as ondas de corpo e as superfícies dos materiais,

sendo os dois tipos mais comuns: as ondas com movimentos de partículas elipsoidais – movimento

combinando entre as P e S waves - (R-wave) - e ondas com movimentos semelhantes a de uma

cobra (L-wave) (KRAMER, 1996).

Figura 2 -Representação das características de deslocamento dos tipos de onda: a) P-waves, b) S-wave, c) R-wave e

d) L-wave

Fonte: Imagem construída com base nas informações de Kramer (1996)

O amortecimento geométrico reduz a amplitude das vibrações conforme a distância, devido à

propagação da energia gerada em um volume crescente de material – Equação 01. Já o

amortecimento de materiais consiste na perda de energia devido à dissipação de energia interna das

partículas, sendo transformada em calor da fricção – Equação 02 (tabela 1) (ATTEWELL;

FARMER, 1973; KRAMER, 1996).

Equação 01: Xm2 = Xm1 (r1

r2)n (m)

Equação 02: Xm2 = Xm1 e−α(r2−r1) (m)



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Equação 03: α =2πDf

c (m−1)

𝑋𝑚 = 𝑎𝑚𝑝𝑙𝑖𝑡𝑢𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑓𝑜𝑟𝑚𝑒 𝑎 𝑑𝑖𝑠𝑡â𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑟 𝑑𝑎 𝑓𝑜𝑛𝑡𝑒 (𝑚)

𝛼 = 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟çã𝑜

𝐷 = 𝑎𝑚𝑜𝑟𝑡𝑒𝑐𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑜 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 (𝐻𝑧 𝑠)−1

𝑓 = 𝑓𝑟𝑒𝑞𝑢ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑣𝑖𝑏𝑟𝑎çã𝑜 (𝐻𝑧)

𝑐 = 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑝𝑎𝑔𝑎çã𝑜 𝑑𝑎 𝑜𝑛𝑑𝑎 (𝑚/𝑠)

𝑛 = 0,5 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑅 − 𝑤𝑎𝑣𝑒𝑠, 1 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑏𝑜𝑑𝑦 𝑤𝑎𝑣𝑒𝑠 𝑒 2 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑏𝑜𝑑𝑦 𝑤𝑎𝑣𝑒𝑠 𝑛𝑎 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒

Classe Coeficiente de absorção ∝ (𝑚−1)

Descrição do Material 5 Hz 40 Hz 50 Hz

I 0,01 - 0,033 0,08 - 0,26 0,1 - 0,3 Solo fraco ou mole

II 0,0033 - 0,01 0,026 - 0,08 0,03 - 0,1 Solo qualificado

III 0,00033 - 0,0033 0,0026 - 0,026 0,003 - 0,03 Solo duro

IV < 0,00033 < 0,0026 < 0,003 Rocha dura

Tabela 1 - Coeficiente de absorção de acordo com a classificação do solo.

Fonte: Woods (1997)

Outro fator de suma importância no processo de cravação de estaca é a impedância da estaca e do

solo. A impedância pode ser considerada uma relação entre força e velocidade, que no caso da

estaca, significa a limitação de propagação pelo material. A exemplo, a perda de energia da força

aplicada na “cabeça” de uma estaca até a sua “ponta” (DECKNER, 2013).

A impedância da estaca está diretamente ligada à área de seção transversal, densidade e velocidade

de propagação no material. No solo, a impedância já leva em consideração a área de contato na

ponta e a área de contrato na lateral da estaca. (DECKNER, 2013).

2.3 Transmissão de energia de um bate-estaca

Durante o impacto de cravação, o martelo, ao bater na estaca, origina uma onda de compressão

que, em parte, é refletida ao interior da estaca e parte transferida ao solo (ATTEWELL; FARMER,

1973). Logo, a energia induzida na cabeça da estaca é principalmente dividida em energia utilizada

para penetração da estaca, energia refletida de volta até à estaca e energia transmitida ao solo

(SELBY,1991), que devem superar a impedância do mesmo.

O bate-estaca com martelo comum (3 tf a 4 tf) – equipamento utilizado nesse estudo de caso - gera

vibrações que são dissipadas antes do próximo golpe, e de acordo com Ziyazov et al. (1976), as

vibrações por golpe não excede 1,5 - 3 períodos, não sendo suficientes para atingir a ressonância

de edifícios e estruturas. Sendo classificadas como vibrações intermitentes, pois dá origem a

vibrações transitórias com tempo suficiente entre cada golpe para amplitude decair para um nível

insignificante (DECKNER, 2013).

Equação 04: t =2Lp

Cb (s)

Equação 05: P = σAp = ρ Cb vp Ap = Zp vp (kN)

𝐿𝑝 = 𝐶𝑜𝑚𝑝𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑎 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑐𝑎 (𝑚), 𝐶𝑏 = 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑎 𝑜𝑛𝑑𝑎 (𝑚/𝑠),



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𝑣𝑝 = 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑡𝑖𝑐𝑢𝑙𝑎 (𝑚/𝑠), 𝐴𝑝 = 𝑠𝑒çã𝑜 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑣𝑒𝑟𝑠𝑎𝑙 𝑑𝑎 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑐𝑎 (𝑚), 𝜌 = 𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑜 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 (𝑘𝑔/𝑚³)

A propagação de energia no solo e sua vibração resultante até o completo amortecimento, seja em

bate-estaca ou terremotos, são quantificados para fins de engenharia, pelo pico de velocidade da

partícula (PVP).

2.4 Modelo de Attewell & Farmer

No modelo proposto por Attewell e Farmer (1973), foi possível observar que o deslocamento do

solo pela estaca gera ondas de compressão P-waves e de cisalhamento S-waves que se propagam

de uma forma esférica e que parte da energia destas ondas refletidas na superfície, geram ondas R-

waves. Neste sentido, apresentaram a fórmula 06, onde sugerem a determinação do pico de

velocidade de partícula:

Equação 06: v = k(√W0

r)x (mm/s)

Equação 07: 𝑊0 = 9807𝑚ℎ (J)

𝑘 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑝𝑜𝑟𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 (𝑚2/𝑠√𝐽)

𝑊0 = 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 𝑔𝑒𝑟𝑎𝑑𝑎 𝑝𝑒𝑙𝑜 𝑚𝑜𝑣𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑜 𝑚𝑎𝑟𝑡𝑒𝑙𝑜 (𝐽)

𝑟 = 𝑑𝑖𝑠𝑡â𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑎 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑐𝑎 𝑒 𝑜 𝑝𝑜𝑛𝑡𝑜 𝑚𝑜𝑛𝑖𝑡𝑜𝑟𝑎𝑑𝑜 (𝑚)

𝑥 = 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑡𝑎𝑏𝑒𝑙𝑎𝑑𝑜, 𝑚 = 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑜 𝑚𝑎𝑟𝑡𝑒𝑙𝑜 (𝑡𝑜𝑛𝑒𝑙𝑎𝑑𝑎𝑠), ℎ = 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑞𝑢𝑒𝑑𝑎 𝑑𝑜 𝑚𝑎𝑟𝑡𝑒𝑙𝑜 (𝑚)

Attewell e Farmer (1973) concluem que as perdas de energia por amortecimento do material são

desprezíveis em comparação com o amortecimento geométrico. E que a seguinte equação

simplificada, atribuindo k=1, e x =1, se relacionaram muito bem com os resultados obtidos em

campo:

Equação 08: v =√W0

r (mm/s)

A tabela 2 exemplifica os vários estudos se sucederam na tentativa de determinar os valores

adequados para os parâmetros “k” e “x”.

Estudo Parâmetros

X K

Attewell e Farmer (1973) 1 1,5

Whyley e Sarsby (1992) 1

0,25 (solo mole ou fofo)

0,75 (solo compacto e meio rígido)

1,5 (solo rígido)

Attewell, Selby e O’Donnell

(1992) 0,87 0,76

Hiller e Crabb (1998 apud

DECKNER, 2013) 3 (solo compacto e meio rígido)



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Head e Jardine (1992) 1 1,5 (para r> 0,5 m)

1,54* 0,2*

BSI (1992a apud

DECKNER, 2013) 1 0,75

CEN (1998 apud

DECKNER, 2013) 1

0,5 (solo-mole)

0,75 (solo rígido)

1,0 (solo muito rígido)

ArcelorMittal (2008) 1

0,5 (solo mole, solo granular fofo, solo orgânico)

0,75 (solo rígido, solo granular mediamente compactado)

1,0 (solo muito rígido, solo granular compactado, rocha)

Tabela 2 - Resumo dos valores de parâmetros utilizados em diferentes modelos de previsão,

modificado após Hope e Hiller (2000). *Na base da fundação.

Fonte: Deckner (2013)

Já Attewell, Selby e O’Donnell (1992) ajustam os valores de k para 0,76 e x para 0,87 e constata

que uma curva de regressão quadrática foi o melhor ajuste para o campo de dados, propondo a

seguinte fórmula:

Equação 09: log v = x1 + x2 log (√W0

r) + x3 log² (

√W0

r) (mm/s)

𝑥1, 𝑥2 𝑒 𝑥3 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑝𝑜𝑟𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒

As constantes de proporcionalidade, atribuídas neste momento, levariam em conta as condições do

solo, local e critérios de segurança. Attewell, Selby e O’Donnell (1992) relatam que nos casos de

melhor ajuste, os riscos de exceder os valores estimados são de 50%, nos casos intermediários, os

riscos são de 31% e, considerando o desvio padrão, o risco cai para 16% (tabela 3).

Ajuste da Curva x1 x2 x3 Risco de Exceder os

Valores Estimados

Melhor Ajuste -0,519 1,38 -0,234 50%

Metade do desvio padrão -0,296 1,38 -0,234 31%

Desvio Padrão -0,073 1,38 -0,234 16%

Tabela 3 - Valores das constantes de proporcionalidade x1, x2 e x3 para cravação de estacas

Fonte: Attewell, Selby e O’Donnell (1992)

2.5 Gráfico de Whyley & Sarby

Whyley e Sarby (1992), conforme a fórmula de Attewell & Farm, concordaram com o coeficiente

de x =1. Contudo, apresentaram ajustes nos valores do coeficiente de proporcionalidade (k),

enquadrando-o conforme as características do solo. Tal estudo fez com que os mesmos

estabelecessem um gráfico padrão (figura 3) que, através da sua utilização associada, era possível

determinar o pico de velocidade da partícula.



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Figura 3 - Plotagem do Gráfico de Whyley e Sarsby (1992)

Fonte: Deckner (2013)

As linhas 1, 2 e 3, representam de forma decrescente a resistência do solo, sendo a linha igual a 1,

o k=1,5 e a linha 3 representando o k=0,25. As descrições das zonas já indicam ao avaliador a

confiabilidade do trabalho que está sendo desenvolvido, sendo: “a”, igual a conformidade, “b”,

indicando uma melhor investigação do problema e “c”, indicando uma reavaliação do trabalho

como um todo.

2.6 Efeitos das vibrações em estrutura

Além da incomodidade ao ser humano, as vibrações causadas por diversas fontes no meio urbano

podem prejudicar desde equipamentos sensíveis – como hospitalares – até causar danos estruturais

às edificações (BRITO, 2014).

Geralmente, os danos em edifícios podem ser caracterizados como danos superficiais, com fissuras

menores que 1 milímetro de espessura no reboco, danos de pequena monta com o aparecimento de

trincas e quedas de revestimentos e danos de grande monta, com trincas em elementos estruturais,

como vigas, lajes e pilares.

Segundo Brito (2014), a vibração induzida nas edificações é inversamente proporcional à

velocidade de propagação da energia vibratória no solo. Logo, em solos mais rígidos, a velocidade

de propagação da energia vibratória é maior, reduzindo a transmissão para as fundações e estruturas

da edificação.

Além da característica do solo, a resposta da estrutura frente à vibração está ligada ao tipo de

fundação, à qualidade e idade da edificação, ao estado de conservação do imóvel e suas frequências

naturais e de amortecimento (British, 2009).

Segundo o estudo de Karantoni e Bouckovalas (1997), em casas de alvenaria, os danos gerados

pela vibração são mais sistemáticos que em edifícios de concreto, complementando que os números

de pavimentos também influenciam no processo.



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Head e Jardine (1992) indicam que as vibrações que geram danos estruturais, geralmente estão

entre uma velocidade de 50 a 100 mm/s. E que, raramente, velocidades menores que 2 mm/s

causam algum dano à edificação (figura 4) (DECKNER, 2013).

Figura 4 - Gráfico da relação do pico de velocidade da particula (PPV), frequência e possíveis danos.

Fonte: Baseado no estudo de Moller et al. (2000).

Svinkin (2005) complementa que, além da frequência da onda, a duração da vibração também se

torna muito importante, uma vez que danos mais severos podem ocorrer quando a vibração atingir

a frequência natural do edifício, ocasionando a ressonância, que em edifícios de vários andares é

de aproximadamente f = 10/n Hz, sendo “n” o número de andares. Já casas residências apresentam

uma frequência natural entre 4 – 10 Hz.

Contudo, mesmo para casas com frequência natural de 10 Hz, a ressonância, para ser provocada

por um bate-estaca, que possui um curto período de vibração (0,2 a 0,3 segundos), só seria possível

se o trabalho de cravação de estacas superasse a frequência de 50 Hz, ou seja, 5 vezes superior ao

valor da frequência natural para os 0,3 segundos de duração (WISS, 1967).

2.7 Normas e legislações

2.7.1 Norma DIN 4150

A norma DIN 4150, norma alemã de 1999, visa buscar formas de monitoramento e mensuração

das vibrações geradas pela cravação de estaca, sendo, segundo Bacci et al. (2003), a norma mais

completa e utilizada na Europa. Nela, especificam-se métodos de medição por instrumentação e

avaliação dos efeitos das vibrações em estruturas, lajes e tubos.

Assim, na DIN 4150-3/99 são oferecidos valores de referência que, quando cumpridos, não

resultarão em danos que terão um efeito adverso à serventia da estrutura (DEUTSCHES INSTITUT

FUR NORMUNG, 1999). Em alguns casos, valores de referências também são oferecidos em

avaliações simplificadas.

A norma define parâmetros de medição de vibração através de instrumentação e caracteriza

vibrações de curto período, insuficientes para causar fadigas em estruturas ou provocar ressonância,



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e de longa período. Também ressalta que, muitas vezes, as vibrações não podem ser classificadas

como curto período ou longo período, assim os procedimentos descritos para ambos os casos

devem ser adotados.

Conforme cita a norma, a tabela 4 oferece valores de referência para velocidade v1, em vibrações

de curto período, na fundação e no andar mais alto da estrutura variando conforme o tipo de

edificação. Citando que “Valores superiores a tabela (04) não conduzirão necessariamente ao dano,

eles podem apresentar-se significantemente superiores, entretanto, posteriores investigações serão

necessárias” (DEUTSCHES INSTITUT FUR NORMUNG, 1999).

Linha Tipo de Estrutura

Valores de Referência para velocidade v1 (mm/s)

Vibração na fundação com a

frequência de

Vibração no plano

horizontal do andar

mais alto em todas

as frequências

1 Hz a 10

Hz

10 Hz a 50

Hz

50 Hz a 100

Hz*

1 Prédios usados para propósitos comerciais, prédios

industriais e prédios com designer similar 20 20 a 40 40 a 50 40

2 Moradias e construções com designer similar e/ou

ocupação 5 5 a 15 15 a 20 15

3

Estruturas que por conta da sua sensibilidade para

vibração não podem ser classificadas como a linha

1 e 2 (Ex. Hospitais)

3 3 a 8 8 a 10 8

* Para frequências acima de 100 Hz, os valores aferidos nessa coluna deverão ser considerados os mínimos valores

Tabela 4 - Valores de referência para vibrações de curto período em estruturas

Fonte: Deutsches Institut fur Normung (1999).

A tabela 5 já oferece valores de referência para vibrações de longo período, com valor máximo dos

dois componentes horizontais medidos no topo do andar para os diferentes tipos de construção.

Linha Tipo de Estrutura

Velocidade v1 (mm/s) Vibração

no plano horizontal do andar

mais alto em todas as frequências

1 Prédios usados para propósitos comerciais, prédios industriais e

prédios com designer similar 10

2 Moradias e construções com designer similar e/ou ocupação 5

3 Estruturas que por conta da sua sensibilidade para vibração não

podem ser classificadas como a linha 1 e 2 (Ex. Hospitais) 2,5

Tabela 5 - Valores de Referência para vibrações de longo período em estruturas

Fonte: Deutsches Institut fur Normung (1999)



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A norma destaca que, se a construção é submetida à uma vibração harmônica, os valores máximos

podem também acontecer nos maiores andares, como também na cobertura e fundação

(DEUTSCHES INSTITUT FUR NORMUNG, 1999).

2.7.2 Norma NP 2074

A norma portuguesa NP 2074, intitulada “Avaliação da influência em construções de vibrações

provocadas por explosões ou solicitações similares”, indica os limites de influência das vibrações

em edificações, conforme a tipologia construtiva (NORMA PORTUGUESA, 1983).

A diferença desta norma com as demais está na inserção das características do terreno e o número

de eventos diários. Assim, a mesma estabelece de modo conservador (BERNARDO; GAMA,

2003), o valor limite do pico de velocidade da partícula – PVP – (vl), como um produto de três

fatores, tipo de terreno (α), de construção (β) e a periodicidade das solicitações (γ) (tabela 6).

Equação 10: vl =∝∗ β ∗ γ ∗ 10−2 (mm/s)

Tipos de

construção

(que afetam

os valores da

constante β)

Características do terreno (que afetam os valores da constante α)

Solos inconsistentes; areias

e misturas areia-seixo bem

graduadas; areias uniformes;

solos

coerentes moles e muito moles

Solos inconsistentes muito duros,

duros e de consistência média;

solos incoerentes compactos;

areias e misturas areia-seixo

graduadas; areias uniformes

Rocha e solos

coerentes rijos

cp ≤ 1.000 m/s 1.000 m/s <cp< 2.000 m/s cp ≥ 2.000 m/s

γ = 1,0 γ = 0,7 γ = 1,0 γ = 0,7 γ = 1,0 γ = 0,7

Construções

Sensíveis 2,50 1,75 5,00 3,50 10,00 7,00

Construções

Correntes 5,00 3,50 10,00 7,00 20,00 14,00

Construções

Reforçadas 15,00 10,50 30,00 21,00 60,00 42,00

Legenda: cp - Velocidade de propagação das ondas sísmicas longitudinais no terreno (rocha ou solo)

Nota: Em cada situação, a constante γ é aplicada no sentido de reduzir em 30% (γ=0,7) os valores da velocidade,

caso se efetuem mais de três detonações diárias, ou seja, se for aplicada uma fonte vibratória permanente ou quase

Tabela 6 - Limites estabelecidos na NP 2074, para a velocidade da vibração de pico (mm.s-1)

Fonte: Norma Portuguesa (1983)

Logo, conforme observado por Bernardo e Gama (2003), o máximo valor admissível que na norma

NP 2074 alcança, corresponde a 60 mm/s, incorporando um fator de segurança alto, que só se

justificaria para prevenção de danos superficiais nas estruturas.

Segundo Bernardo e Gama (2003, p. 4), “ademais, a ausência da frequência ondulatória nessa

norma, constitui uma limitação significativa, dada a extrema importância desse parâmetro”.



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2.7.3 Norma ISO 4866

A norma ISO 4866/2010 estabelece os princípios para a realização de medição de vibração e

processamento de dados, no que diz respeito à avaliação dos efeitos de vibrações em estruturas

(INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION, 2010).

Assim, a norma inicia a classificação dos sinais emitidos por fontes estacionárias (geradores), não-

estacionário (trens) e transientes com impulsos separados (explosões) ou repetidas (bate-estaca).

Orientando basicamente a locação de transdutores e formas de instrumentação para medições de

frequência e pico de velocidade da partícula, a norma classifica os danos e fornece uma estimativa

da velocidade induzida por várias atividades em função da distância (tabelas 7).

Fonte de Vibração

Alcance de

Frequência

(Hz)

Alcance da

Amplitude

(μm)

Velocidade da

Partícula

(mm/s)

Aceleração da

Partícula

(m/s²)

Característica

de Tempo

Tráfego (vias, linhas de

trem) 1 a 100 1 a 200 0,2 a 50 0,02 a 1

Continuo /

Transitório

Vibração de Explosão 1 a 300 100 a 2500 0,2 a 100 0,02 a 50 Transitório

Ar sobre pressão 1 a 40 1 a 30 0,2 a 3 0,02 a 0,5 Transitório

Cravação de Estacas 1 a 100 10 a 50 0,2 a 100 0,02 a 2 Transitório

Maquinários (Ambientes

Externos) 1 a 100 10 a 1000 0,2 a 100 0,02 a 1

Continuo /

Transitório

Maquinários (Ambientes

Internos) 1 a 300 1 a 100 0,2 a 30 0,02 a 1

Continuo /

Transitório

Atividades Humanas

(Ambientes Internos) 0,1 a 30 5 a 100 0,2 a 20 0,02 a 0,2 Transitório

Terremotos 0,1 a 30 10 a 10 E5 0,2 a 400 0,02 a 20 Transitório

Vento 0,1 a 10 10 a 10 E5 - - Transitório

Acústica (Ambientes

internos) 5to 500 - - -

Continuo /

Transitório

Nota 1: Os intervalos indicados são extremos, mas correspondem a valores que podem ser experimentados e medidos

(ver também a Nota 2). Intervalos extremos de amplitudes e frequências de deslocamento não têm sido usados para

derivar partículas velocidades e acelerações.

Velocidades inferiores a 0,2 mm/s também podem ser considerados, que apesar serem insignificantes para segurança

da construção e incômodo humano, os mesmos podem ser importantes para equipamentos sensíveis

Nota 2: Valores de vibração dentro dos intervalos dados podem causar preocupação. Não existem normas que cobrem

todos os tipos de estruturas, condições e duração de exposição, mas muitos códigos nacionais associam tais valores ao

início de efeitos visíveis (ou não visíveis) com velocidades das partículas de pico na fundação de uma estrutura de

mais de alguns milímetros por segundo. Um dano significativo está ligado ao pico velocidades das partículas de várias

centenas de milímetros por segundo. Os níveis de vibração abaixo do limiar da percepção humana podem ser de

preocupação em processos industriais e delicados.

Tabela 7 – Tabela A.1 do Anexo A – ISO 4866

Fonte: International Organization Standardization (2010)

2.7.4 Norma ISO 2631



Dezembro/2018


A norma ISO 2631 aborda as vibrações transmitidas ao ser humano e suas limitações. Assim, na

avaliação prática de qualquer vibração, a norma estabelece três critérios básicos de preservação: da

eficiência do trabalho (fadiga), da segurança ou saúde (limite de exposição) e do conforto (nível de

conforto reduzido).

O grau de interferência em uma tarefa (fadiga) depende de muitos fatores, contudo, os limites

recomendados na tabela 8, mostram níveis onde tal interferência se inicia, baseados em estudos de

piloto de aviação e motoristas. Logo, os níveis máximos de exposição para origem de incomodo

(desconforto) são duplicados, mantendo as demais características (frequência e aceleração).

Tipo de Edificação Diurno Noturno

PVP (mm/s) PVP (mm/s)

Hospitais 0,1 0,1

Residências 0,4 0,14

Escritórios 0,4 0,4

Oficinas 0,8 0,8

Tabela 8 - Limites do pico de velocidade da partícula (mm/s) da norma ISO 2631-2 /1997 para o desconforto

Fonte: International Organization for Standardization (2003)

2.7.5 Norma BS 5228

A norma britânica, BS 5228, estabelece parâmetros de referência para os efeitos provocados pelo

pico de velocidade da partícula, assim inicia expondo os efeitos das vibrações no homem e

posteriormente na estrutura (tabelas 9 e 10).

Nível de

Vibração

(mm/s)

Efeitos

0,14

Vibração pode ser apenas perceptível nas situações mais sensíveis

para a maioria das frequências. Em baixas frequências, torna-se

imperceptível ao ser humano.

0,3 Vibração pode ser apenas perceptível em ambientes residenciais.

1

É provável que este nível de vibração em ambientes residenciais

causará queixas, mas pode ser tolerada se com avisos e explicações

anteriores ao início do procedimento.

10 Vibração intolerável caso não seja de breve exposição.

Tabela 9 - Valores de referência para os níveis de vibração

Fonte: Britsh Standard (2009)

Tipo de Construção Pico de velocidade da partícula na faixa de frequência predominante.



Dezembro/2018


Linha

(Fig. 9) 4 Hz a 15 Hz 15 Hz e acima

1

Reforçada

50 mm/s com 4Hz ou acima Edifícios Comerciais

Pesados e Industrias

2

Sem reforço 15 mm/s com 4 Hz ou

aumentando para 20 mm/s com

15 Hz

20 mm/s com 15 Hz ou aumentando

para 50 mm/s com 40 Hz e acima Edifícios Comerciais

Leves e Residências

Tabela 10 - Valores de referência para danos cosméticos em estruturas


Outro ponto importante abordado na norma são as descrições de fórmulas para obtenção do pico

de velocidade da partícula (PVP) conforme a fonte de vibração, a exemplo do caso de cravação de

estacas, onde utiliza-se a equação 11 (tabela 11).

Equação 11: 𝑣 ≤ 𝐾𝑝 [√𝑊

𝑟1.3] (mm/s)

𝑣 = 𝑃𝑉𝑃 𝑛𝑜 𝑠𝑜𝑙𝑜, 𝑟 = 𝑑𝑖𝑠𝑡â𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑎 𝑝𝑜𝑛𝑡𝑎 𝑑𝑎 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑐𝑎 𝑎𝑡é 𝑜 𝑝𝑜𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑚𝑒𝑑𝑖çã𝑜 (𝑚)

𝑘𝑝 = 5 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑝𝑜𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑛𝑒𝑔𝑎 𝑒 1 ≤ 𝑘𝑝 ≤ 3 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑎𝑠 𝑑𝑒𝑚𝑎𝑖𝑠 𝑠𝑖𝑡𝑢𝑎çõ𝑒𝑠 (𝑉𝑒𝑟 𝑡𝑎𝑏𝑒𝑙𝑎 12)

𝑃𝑎𝑟â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠: 1 ≤ 𝐿 ≤ 27 𝑚, 1 ≤ 𝑥 ≤ 111𝑚 (𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑟2 = 𝐿2 + 𝑥2), 1,5 ≤ 𝑊 ≤ 85 𝑘𝐽. 𝐿 = 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑎 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑐𝑎 (𝑚), 𝑥 = 𝑑𝑖𝑠𝑡â𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑜 𝑝𝑜𝑛𝑡𝑜 𝑠𝑜𝑙𝑖𝑐𝑖𝑡𝑎𝑑𝑜 𝑒 𝑊 = 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎

Condições do Solo Valor de Kp

Ponto de nega 5

Estacas conduzidas em meio:

3 - Solos coesivos muito duros

- Solos granulares densos

- Grandes obstruções em relação a seção da estaca

Estacas não conduzidas em meio:

1,5 - Solos coesivos duros

- Solos mediamente granulares e densos

- Solos compactados

Estacas conduzidas em meio:

1

- Solos coesivos moles

- Solos granulares fofos

- Solo com partículas finas

- Solo orgânico

Tabela 11 - Valores de Kp para previsão da vibração na cravação de estacas


A norma BS 5228-2 indica valores limites de 10 mm/s para paredes de alvenaria na base e 40 mm/s

no topo, já em paredes ancoradas na estrutura, de concreto armado ou de grande massa, o pico de

velocidade da partícula pode ser 50 a 100% maior (BRITSH STANDARD, 2009).

Vale destacar que a norma também apresenta soluções para atenuação dos níveis de ruídos

conforme a sua fonte. No caso do bate-estaca de queda livre, a norma recomenda a utilização de



Dezembro/2018


almofada elástica (dolly) entre a estaca e a cabeça do martelo sempre a substituindo quando houver

a perda de elasticidade. Também recomenda, que o martelo seja um bloco totalmente fechado e

coeso tendo a abertura apenas na parte superior para acesso do guindaste.

2.7.6 Norma NBR 9653

A norma brasileira existente mais próxima ao assunto do trabalho é a NBR 9653, onde avalia os

efeitos provocados pelo uso de explosivos nas minerações em áreas urbanas (ASSOCIAÇÃO

BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2005).

Neste sentido, vibrações promovidas por outros meios - trens, bate-estaca, dentre outros - acabam

carecendo de uma normatização especifica ou mais próxima à realidade.

2.7.7 Decisão nº 215/2007/E CETESB

Decisão nº 215/2007/E, 7 de novembro de 2007, da Companhia de Tecnologia de Saneamento

Ambiental de São Paulo (CETESB), fornece uma definição do PVP e relaciona os valores de 0,3

mm/s a percepção humana, 1 mm/s a sensação de desconforto e 10 mm/s a danos estruturais

(COMPANHIA DE TECNOLOGIA DE SANEAMENTO AMBIENTAL, 2008). Assim, a CETESB decide:

I - os limites de velocidade de vibração de partículas (pico), considerando os tipos de áreas

e período do dia, estão descritos na tabela [12] [...] (COMPANHIA DE TECNOLOGIA

DE SANEAMENTO AMBIENTAL, 2008, p. 38).

Limites de Velocidades de Vibração de Partícula - Pico

Tipos de Áreas Diurno (7:00 às

20:00)

Noturno (20:00

às 7:00)

Áreas de hospitais, casas de saúde, creche e escolas 0,3 0,3

Área predominantemente residencial 0,3 0,3

Área mista, com vocação comercial e administrativa 0,4 0,3

Área predominantemente industrial 0,5 0,5

Nota:1. Estes valores não se aplicam às avaliações de vibração de partícula gerada pela atividade de rocha mediante

utilização de explosivos (fogo primário);2. Os limites são valores de referência para avaliação do incômodo. Caso os

valores medidos, após a adoção de medidas de controle forem superiores a estes, mas o incômodo cessar, não há

necessidade da continuidade das ações de controle.

Tabela 12 - Limites de Velocidade estabelecido pela Decisão nº215/2007/E, 07 de novembro de 2007

Fonte: Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental (2008, p. 38)

3 Estudo de Caso

3.1 Descrição da obra

A Av. Jackson Lago, obra viária de aproximadamente 3,8 km de extensão, inicia-se no Bairro

Camboa e se estende até a intersecção com Av. dos Franceses, no Bairro da Alemanha. Além de

boa parte de sua extensão executada sobre aterro, a mesma conta com cinco pontes, um elevado e

um viaduto na intersecção com a Av. dos Franceses (figura 05).



Dezembro/2018


Figura 05 - Vista área de toda extensão da Av. Jackson Lago

Fonte: SECID, em 2013

As fundações da maior parte dessas obras de arte foram executadas em estaca raiz de 310 mm de

diâmetro, com camisa metálica perdida. Contudo, as obras do Viaduto – área em questão nesse

estudo -, ponte 02 e os encontros da ponte 01, foram executados em estacas pré-moldadas de

concreto com seção retangular de 35 cm.

Figura 06 - Vista do viaduto em fase de construção na intersecção da Av. Jackson Lago com Av. dos Franceses

Fonte: SECID, em 2013

3.2 Ensaios de sondagem

Os laudos de sondagem da Av. Jackson Lago foram realizados pela empresa Geofort Fundações

Ltda, abrangendo todo o perfil da avenida e baseado no método do Standart Penetration Test

(SPT). Além do perfil da avenida, a Geofort foi responsável por sondagens Jet-Probe na baía de

São Marcos, na finalidade de identificar as jazidas de areia que foram dragadas para o aterro

hidráulico.

As sondagens na área em estudo, próximo ao Viaduto na intersecção da Av. Jackson Lago com a

Av. dos Franceses, foram realizadas no ano de 2008 e o perfil próximo aos blocos de fundação

(SPT 4308SP – 28E – 1 FL) nos mostra um solo com camadas de característica (figuras 07 e 08):

areia siltosa compreendendo uma área aterrada de aproximadamente 3,55 metros de profundidade,

uma camada com substrato dos manguezais – solo mole - indo até a profundidade de 5,60 metros

e argila silto arenosa prologando-se no restante do perfil da sondagem - 11,30 metros -, onde

apresenta um solo com melhor capacidade de suporte. O nível do lençol freático é encontrado a

aproximadamente 1,20 metros da superfície.



Dezembro/2018


Figura 07 - Sobreposição dos pontos de sondagem realizados próximos ao Viaduto com imagem via satélite da área.

Fonte: Google Earth

Figura 08 -Corte esquemático reproduzido com base no laudo de sondagem 4380SP-28-1FL (Esquerda), 4308SP–20

E–1F1M (Centro) e 4308SP – 11AE–1F1M (Direita) da Geofort.

Fonte: Paulo Casé Andrade Fernandes Ribeiro

Próximo aos quintais da Rua Pires Sabóia, podemos demonstrar dois laudos de sondagem –

4380SP-20E-1F1M e 4380SP-11AE-1F1M -, onde apresentam as seguintes características: lâmina

d’água variando de 0,50 a 2,72 metros – dependendo das condições de maré e cota do terreno-,

argila silto arenosa com laterita variando com substrato de manguezais - baixa capacidade de



Dezembro/2018


suporte – até os 14,50 metros de profundidade e argila silto arenosa com boa capacidade de suporte

a partir dos 15,50 metros de profundidade.

3.3 Tipo de fundação

Nas especificações anexas à licitação, o órgão contratante descreve que as estacas pré-moldadas de

concreto, utilizadas nos blocos de fundação do viaduto, tem seção transversal de 35 x 35 cm e

devem suportar uma resistência nominal à compressão de 90 toneladas força.

Complementa que as estacas precisam ser retilíneas – com raio de curvatura menor que 1,5 cm –,

estar isentas de fissuras e danos, e que, no processo de cravação as estacas não apresentem

deslocamentos de posição de seu eixo em relação à locação do próprio estaqueamento superior a

60 mm, em qualquer que seja a direção.

A cravação deveria ser realizada por meio de bate estacas com martelos de queda livre ou martelos

a diesel Demalq D-22, K -25 ou similares. Para os bate estacas de martelo de queda livre, somente

seriam permitidos os de martelo com peso na faixa de 3,0 tf a 4,0 tf. A nega estabelecida nas

especificações foi de 30 mm para 10 golpes.

As cotas de arrasamento das estacas, ficaram definidas em função das cotas de elevação do fundo

dos blocos de fundações. As estacas penetram no bloco de fundação 15 cm acima da superfície

inferior dos mesmos, sendo esta elevação igual para todas as estacas de fundações definias na Cota

3,95 RN – oficial da obra.

Tendo em vista a descrição das especificações, destacamos que, na cravação de estacas, foi

utilizado um bate estacas com martelo de queda livre de 4,0 tf e as estacas tiveram seção transversal

padrão de 35 x 35 cm, não fugindo às especificações da licitação.

3.4 Projeto

O viaduto consiste em um desenvolvimento de 190 metros, sendo 27,20 metros em aterro confinado

com terra armada e 162,81 metros sobre superestrutura, que contêm 9 blocos de fundação com as

seguintes características:

a) Eixos 01 e 09 – Blocos com 12 estacas pré-moldadas;

b) Eixos 05 e 06 – Blocos com 18 estacas pré-moldadas;

c) Eixos 02, 03, 04, 07 e 08 – Blocos com 14 estacas pré-moldadas;

Ligando a Av. Jackson Lago e Av. dos Franceses, o viaduto perfaz um trajeto de 92,54º, tendo

entre os eixos 4 a 7, todo o desenvolvimento da curva (figura 09).

Realizado em estrutura mista, o elevado possui blocos de fundação e pilares em concreto armado

e vigas metálicas em aço especial.



Dezembro/2018


Figura 09 - Traçado do Viaduto desenvolvido pela G Marques Consultoria e Projetos Ltda (Esqueda) e imagem de

Satélite (Direita)

Fonte: SECID (2011) e Google Earth (2014)

3.5 Identificação do perímetro

Grande parte do trajeto da Av. Jackson Lago foi implantado em áreas densas, seja por submoradias,

seja por residências já consolidadas. As soluções adotadas para remoção de interferências iam

desde a indenizações das benfeitorias, para as residências, até a desocupação mediante aluguel

social, nos casos das submoradias. Contudo, a área correspondente ao viaduto já se encontrava livre

e de posse do Estado.

Podemos identificar três setores próximos ao trecho do viaduto (figura 09): Setor 01- Rua Pires Sabóia

-, setor 03 - Irmãos Coragem - e o setor 04 – Hospital da Criança. Os setores 02 e 05 que já

compreendem a Rua José Murta na Alemanha e as Ruas Ribamar Pereira e Fulgêncio Pinto no João

Paulo, localizam-se um pouco mais distantes dos blocos de fundação.

Os setores 01 e 02 são os responsáveis pela ação civil pública contra o Estado, exigindo

indenizações por danos morais e materiais via Defensoria Pública da União. Alegam, municiados

por laudos da Defesa Civil do Município de São Luís, que a cravação de estacas gerou danos

estruturais nas casas circunvizinhas ao viaduto.

Nesse sentido, com base na sobreposição do projeto – realizado pela empresa Gustavo Marques

Consultoria e Projetos Ltda. - e as imagens via Satélite – Google Earth -, criamos a figura 10, que

representa zonas de influência a 50, 100 e 200 metros dos pontos de cravações de estacas.

Destacamos que na Secretaria de Estado das Cidades e Desenvolvimento Urbano, segundo

departamento técnico do PAC Rio Anil, são recorrentes os pedidos de vistoria em casas rachadas

ou com danos estruturais muitas vezes distantes da margem do Rio Anil, sem nenhuma



Dezembro/2018


caracterização com impacto de obra e com características de vícios construtivos somados a

ausência de conservação do imóvel.

No bairro da Alemanha, os pedidos de vistoria concentram-se nas Rua Pires Sabóia e Rua José

Murta. Logo, a semelhança construtiva das residências e a distância do ponto e cravação, com os

setores 03, 04 e 05, nos fazem questionar porque as outras zonas não apresentaram danos e

demandas por vistorias similares (figura 10).

Figura 10 - Zonas de influência e Casas levantadas - sobreposição do projeto e imagem via Satélite

Fonte: G Marques e Google Earth

4 Análise do Perímetro

No objetivo de verificar os danos causados às residências do Setor 01 e 02, fomos às casas para

análise do problema. Assim, na Rua José Murta vistoriamos as casas nº 51 e nº 64, da Sergilúcia

Sousa Freire e da Regina de Fátima Correa Lindoso e na Rua Pires Sabóia, escolhemos as casas

nº11, 51, 97 e 123, tendo como proprietários, respectivamente, Conceição de Maria da Costa

Damascena, Fabiana Matos Madeira, Valdir de Araújo Costa e Evilton Amorim Ferreira.

Neste sentido, em todas essas residências foram observadas fissuras ou maiores danos que podem

ser decorrentes de operações do bate-estaca relatados pelo Laudo Técnico da Defesa Civil do

Município de São Luís e identificados como um dos motivadores para ação civil pública nº56084-

77.2014.8.10.0001, ajuizada pela Defensoria Pública do Estado do Maranhão e Defensoria Pública

da União contra o Estado do Maranhão e empresa Egesa Engenharia SA.



Dezembro/2018


Figura 11 – Levantamento na Casa n°51, Sra. Sergi Lúcia. Fissuras e Rachaduras em Paredes, além do recalque do

piso no quintal


Figura 12 – Levantamento na Casa n°65, Sra. Regina de Fátima. Fissuras e Rachaduras em Paredes.

Fonte: Paulo Casé A. Fernandes Ribeiro (2015)

Figura 13 – Levantamento na Casa n°11, Sra. Conceição Damascena. Fissuras e Rachaduras em Paredes, além do

recalque no piso.


Figura 14 – Levantamento na Casa n°51, Sra. Fabiana Matos. Fissuras e Rachaduras em Paredes e Piso.




Dezembro/2018


Figura 15 – Levantamento na Casa n°97, Sr. Valdir de Araújo. Fissuras e Rachaduras em Paredes e Piso.


Figura 16 – Levantamento na Casa n°123, Sr. Evilton Amorim. Rachaduras em Paredes e Piso.


4.1 Fatores de influência no cálculo

Conforme a tabela de Woods (tabela 1) e equação elaborada por Attewell e Farmer (1973) –

Equação 01 -, podemos afirmar que a presença de camadas de solo mole na área em estudo favorece

a diminuição do raio de propagação das vibrações geradas pela cravação de estaca.

Contudo, a presença de tensões residuais originadas pelo estágio de acomodação do solo, qualidade

construtiva do imóvel e estado de conservação do mesmo, nos indicam que o pico de velocidade

da partícula limite deve ser inferior a uma residência padrão adotada em muitas normas.

Fora as características do solo e construtivas, podemos destacar que a presença no memorial

descritivo da obra, da especificação do bate-estaca e da massa do martelo a serem utilizados nos

ajudarão a termos uma maior precisão no cálculo.

4.2 Probabilidade de danos a estrutura

Conforme fórmula de Attewell e Farmer e Gráfico de Whyley e Sarsby, a característica que será

variável para todos os casos relacionados é a distância. Assim, concluímos a seguinte (tabela 13):

Rua Nº Proprietário Distância da Estaca

mais Próxima (m)

Raio de

Influência

(m)

Pires Sabóia 11 Conceição de Maria da Costa Damascena 27,25 50

Pires Sabóia 51 Fabiana Matos Madeira 56,67 100

Pires Sabóia 97 Valdir de Araújo Costa 107,64 200

Pires Sabóia 123 Evilton Amorim Ferreira 167,39 200

José Murta 51 Sergilucia Sousa Freire 274,06 > 200



Dezembro/2018


José Murta 64 Regina de Fátima Correa Lindoso 313,38 > 200

Tabela 13 - Residências levantadas e distâncias do lote até à estaca mais próxima


4.2.1 Calculando a Energia do Martelo

No cálculo de energia do martelo, adotamos o martelo que chegue a reproduzir 4 tf, ou seja, de

massa aproximadamente igual a 407,88 kg e uma altura de queda de aproximadamente 75 cm.

Logo, obtemos o seguinte resultado: Equação 07: W0 = 9807mh (J)

W0 = 9807 ∗ 0,40788 ∗ 0,75 → W0 = 3000,06 J

4.2.2 Calculando o Pico de Velocidade da Partícula (PVP)

4.2.2.1 Fórmula de Attewell & Farmer

No cálculo do pico de velocidade da partícula adotando a fórmula de Attewell e Farmer (1973),

adotamos os valores para “k” e “x”, conforme os estudos apresentados na tabela 14 para os valores

especificados nos estudos de Attewell (1992), Whyley e Sarsby (1992) e ArcelorMittal (2008).

Equação 06: v = k(√W0

r)x (mm/s)

Rua Nº

Distância da

Estaca mais

Próxima (m)

Raio de

Influência

(m)

Pico de Velocidade da Partícula (mm/s)

Attewell (1992)

x = 0,87 e k=0,76

Whyley e Sarsby

(1992) x=1 e k=0,25

ArcellorMittal (2008)

x=1 e k=0,5

Pires Sabóia 11 27,25 50 1,395 0,503 1,005

Pires Sabóia 51 56,67 100 0,738 0,242 0,483

Pires Sabóia 97 107,64 200 0,422 0,127 0,254

Pires Sabóia 123 167,39 200 0,288 0,082 0,164

José Murta 51 274,06 > 200 0,187 0,050 0,100

José Murta 64 313,38 > 200 0,167 0,044 0,087

Tabela 14 - Pico de Velocidade da Partícula (PVP) obtido das residências levantadas


No caso de utilizarmos a equação logarítmica (09) de Attewell, Selby e O’Donnel (1992) que

consideram a curva de regressão quadrática e considera o desvio padrão, com x1 = -0,0703, x2= -

1,38 e x3=-0,234, obtemos as seguintes respostas da tabela 15.

Equação 09: log v = x1 + x2 log (√W0

r) + x3 log² (

√W0

r) (mm/s)



Dezembro/2018


Rua Nº Distância da Estaca

mais Próxima (m)

Raio de

Influência

(m)

Pico de Velocidade da Partícula

(mm/s)

x1=-0,073, x2=1,38 e x3=-0,234

Pires Sabóia 11 27,25 50 2,108

Pires Sabóia 51 56,67 100 0,806

Pires Sabóia 97 107,64 200 0,317

Pires Sabóia 123 167,39 200 0,159

José Murta 51 274,06 > 200 0,070

José Murta 64 313,38 > 200 0,056

Tabela 15 - Resultados obtidos a partir da equação logarítmica (21) de Attewell, Selby e O’Donnel (1992) com

desvio padrão


A partir dos resultados, podemos observar que incorporando o desvio padrão nos coeficientes de

proporcionalidade (tabela 3), a equação logarítmica 09, em comparação com a equação 06, majora

os valores mais próximos do ponto de cravação e mitiga os mais distantes.

4.2.2.2 Norma BS 5228

A norma britânica BS 5228 nos estabelece uma fórmula para cálculo do pico de velocidade da

partícula, que adotando kp=5 para quando a estaca atingir a nega e kp=1,5 para os demais

momentos, podemos obter o seguinte resultado da tabela 16.

Vale ressaltar que adotamos kp=1,5 por acreditar que a camada superficial de aterro presente, no

laudo de sondagem 4380 SP-28 1FL, gerará ruídos suficientes para comparação com os demais

itens.


𝑟1.3] (mm/s)

Rua Nº Proprietário

Distância da

Estaca mais

Próxima (m)

Raio de

Influência

(m)

Kp L

(m) r (m)

PVP conforme

Norma BS 5228

(mm/s)

Pires Sabóia 11 Conceição de Maria da

Costa Damascena 27,25 50

1,5 6 27,90 1,085

5 12 29,77 3,323

Pires Sabóia 51 Fabiana Matos

Madeira 56,67 100

1,5 6 56,99 0,429

5 12 57,93 1,399

Pires Sabóia 97 Valdir de Araújo

Costa 107,64 200

1,5 6 107,80 0,187

5 12 108,30 0,620

Pires Sabóia 123 Evilton Amorim

Ferreira 167,39 200

1,5 6 167,49 0,106

5 12 167,82 0,351

José Murta 51 Sergilucia Sousa

Freire 274,06 > 200

1,5 6 274,12 0,056

5 12 274,32 0,185

José Murta 64 Regina de Fátima

Correa Lindoso 313,38 > 200

1,5 6 313,43 0,047

5 12 313,61 0,156

Tabela 16 - Valores obtidos conforme norma britânica BS 5228



Dezembro/2018



4.2.3 Análise dos resultados

Conforme os resultados obtidos, podemos caracterizar que a Norma Britânica estabelece uma

maior majoração de cálculo em todas as casas da Pires Sabóia, sendo que nas Rua José Murta, a

fórmula de Attewell e Farmer (1973) consegue valores superiores. Assim, admitiremos os

seguintes picos de velocidade de partícula (PVP) para cada residência (tabela 17):

Rua Nº Proprietário

Distância da

Estaca mais

Próxima (m)

Raio de

Influênc

ia (m)

Maiores

Resultados

PVP (mm/s)

Pires Sabóia 11 Conceição de Maria da Costa

Damascena 27,25 50 3,323

Pires Sabóia 51 Fabiana Matos Madeira 56,67 100 1,399

Pires Sabóia 97 Valdir de Araújo Costa 107,64 200 0,620

Pires Sabóia 123 Evilton Amorim Ferreira 167,39 200 0,351

José Murta 51 Sergilucia Sousa Freire 274,06 > 200 0,187

José Murta 64 Regina de Fátima Correa Lindoso 313,38 > 200 0,167

Tabela 17 - Pico de Velocidade de Partícula (PVP) adotados


A partir dos resultados obtidos e caracterizando os imóveis com a característica mais adversa

possível, devido suas tensões residuais, obtemos o seguinte quadro comparativo com as Normas

pesquisadas (tabela 18).

Rua Nº

Distância

da

Estaca

Raio de

Influência

(m)

Maiores

Resultados

PVP

(mm/s)

DIN 4150 NP

2074 BS 5228

ISO

2631 CETESB

Estrutura Sensível Edifícios

sem

Reforços

(mm/s)

Hospitais

(mm/s)

Vib. de

Curto

Período

mm/s

Vib. de

Longo

Período

mm/s

(mm/s)

Pires S. 11 27,25 50 3,323 3,000 2,500 2,5 15 0,1 0,3

Pires S. 51 56,67 100 1,399



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Tabela 18 - Resultado obtido e comparativo com as normas mencionadas


Podemos então afirmar que, conforme a ISO 2631 e o decreto nº215/2007/E da CETESB, a

cravação de estacas gerou um certo desconforto aos proprietários de imóveis. Contudo, em

consonância com a norma alemã DIN 4150 e portuguesa NP 2074, dos imóveis levantados,

poderiam ser geradas apenas danos cosméticos (superficiais) em apenas uma residência – Rua Pires

Sabóia, Casa nº 11 - das seis casas levantadas. Todas as demais estariam isentas de avarias

originadas pelo bate-estaca.

4.3 Cálculo de uma distância segura

No intuito de garantir uma faixa de segurança para cravação de estacas em características

semelhantes ao estudo de caso, podemos utilizar a norma NP 2074 e, assim, garantir que a 35,06

metros de distância do ponto de cravação, seria a distância ideal para não ocorrer nem danos

superficiais ao imóvel.


𝑟1.3] (mm/s)

𝟐, 𝟓 = 𝟓 [√𝟑𝟎𝟎𝟎, 𝟎𝟔

𝒓𝟏.𝟑] → 𝒓 = 𝟑𝟕, 𝟎𝟔 𝒎

𝒓𝟐 = 𝑳𝟐 + 𝒙𝟐 → 𝒙𝟐 = 𝟑𝟕, 𝟎𝟔𝟐 − 𝟏𝟐𝟐 → 𝒙 = 𝟑𝟓, 𝟎𝟔 𝒎

5.0 Conclusão

Dessa forma, acreditamos que o presente trabalho venha fazer um contraponto técnico aos laudos

da Defesa Civil do Município os quais atestam que os danos foram gerados pela ação do bate-

estacas.

As características das fissuras e dos danos encontrados e declamados pelos moradores no Laudo

da Defesa Civil e no momento do levantamento in loco, apresentam três possíveis agentes: o

recalque secundário, agressividade do local e falhas de projeto e execução.

O recalque por adensamento em solos argilosos – característica do solo da área em estudo – pode

ser lento e perdurável por muitos anos, até sua completa estabilização. Tal característica pode ser

Pires S. 97 107,64 200 0,620

Pires S. 123 167,39 200 0,351

José M. 51 274,06 > 200 0,187

José M. 64 313,38 > 200 0,167



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acelerada com o aumento de tráfego na região, contudo, é necessária a utilização de transdutores e

demais aparelhos de instrumentação para o monitoramento e validação da presente afirmação.

A variação de marés nos quintais dos imóveis, outro possível agente, pode corroborar para os danos

percebidos, uma vez que gera um ambiente agressivo, onde, além de carrear o material do aterro,

a elevação do nível do lençol freático diminui a capacidade de suporte do solo e a presença da

maresia agride diretamente as armações presentes em vigas, pilares e cintamento – este, quando

existente – , causando sua expansão por oxidação e desprendimento do cobrimento e reboco, o que

piora com a falta de manutenção.

Outro fator, talvez o mais importante, deve-se ao baixo rigor técnico no projeto e na execução dos

imóveis, que pode evidenciar a ausência de um cobrimento adequado do aço, a inexistência de

cintamento ou, até mesmo, o desacerto na escolha do modelo estrutural e de fundação, o qual é de

extrema importância, tendo em vista as características do solo da região.

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