Se a sua empresa atua no setor de infraestrutura, transporte ou obras de grande porte, entender a importância do CQP, ou Controle da Qualidade de Projetos, é essencial para garantir a segurança e a confiabilidade das estruturas. A Kot Engenharia é referência em integridade estrutural e soluções avançadas de engenharia. Continue a leitura e entenda como o CQP pode elevar o padrão técnico dos seus projetos.

1. Por que o Controle de Qualidade de Projetos (CQP) é essencial para obras de grande porte

O Controle de Qualidade de Projetos (CQP), também conhecido como Certificação de Qualidade do Projeto ou revisão independente, é uma etapa essencial para garantir que uma estrutura atenda plenamente aos requisitos de segurança, durabilidade e desempenho exigidos pelas normas técnicas. Esse processo é especialmente relevante em obras de grande porte, como pontes e viadutos rodoviários, que envolvem diferentes fases construtivas e diferentes disciplinas da engenharia.

No Brasil, a ABNT NBR 6118:2023 prevê essa atividade no item 5.3 (Avaliação da Conformidade do Projeto), recomendando a análise por profissional habilitado distinto do autor do projeto, o mesmo ocorre no item 5.2 da ABNT NBR 16694:2020. Outras diretrizes, como as emitidas por padrões normativos do cliente, pelas autoridades locais de transporte e obras públicas, também podem reforçar a obrigatoriedade ou recomendação dessa revisão técnica independente.

Neste artigo, é detalhado um exemplo real de uma análise conduzida pela Kot Engenharia para a certificação estrutural de um viaduto rodoviário, incluindo modelagem computacional pelo Método dos Elementos Finitos (MEF ou FEM – Finite Element Method), verificação normativa e avaliação de desempenho estrutural.

As análises realizadas pela Kot Engenharia foram compiladas em um relatório independente, no qual, além de avaliações baseadas nas informações do pacote executivo, foram verificadas a conformidade normativa, os critérios de integridade e desempenho estrutural.

 

2. Aplicação prática da Certificação de Qualidade de Projetos: estudo de caso em viaduto rodoviário

2.1. Descrição estrutural da obra de arte especial (OEA)

A OAE, objeto de estudo, é um viaduto rodoviário composto por vigas pré-moldadas de concreto protendido. Fotografias e desenhos desse podem ser visualizadas na Figura 1 e na Figura 2.

Figura 1: Vista em planta da OAE.

Figura 2: Vista de elevação da OAE.

Conforme a nomenclatura de subdivisão convencional adotada para OAEs, o viaduto em questão é composto por:

• Superestruturas mista de aço e concreto: constituída por transversinas e longarinas metálicas conectadas a um tabuleiro em concreto pré-moldado. A conexão entre as longarinas e a laje de concreto é feita por conectores de cisalhamento (studbolts) posicionados em nichos para posterior concretagem final in loco;
• Mesoestrutura: é composta por uma travessa e dois pilares em concreto armado pré-moldado, compondo um pórtico por eixo. A interface entre a superestrutura e a mesoestrutura é realizada por aparelhos de apoio elastoméricos fretados circulares atirantados com protensão às travessas, garantindo contato em diversos cenários operacionais. Esses aparelhos se apoiam em calços de concreto de altura variável para configuração da superelevação viária do tabuleiro;
• Infraestrutura: total de 15 blocos de coroamento de estacas do tipo hélice contínua com 50 centímetros de diâmetro. Um detalhe especial ocorre na conexão entre a infra e a mesoestrutura, realizada por meio de um cálice para posicionamento dos pilares (pré-moldados) com adição final in loco de concreto na chave de cisalhamento. Os blocos apresentam quatro configurações típicas distintas quanto ao número de estacas coroadas, variando entre seis, oito, doze ou quatorze.

2.2. Modelagem estrutural utilizando FEM

Para a análise estrutural deste caso foram adotados modelos FEM. Elementos com formulação unidimensional, bidimensional ou tridimensional foram aplicados de acordo com a geometria do membro a ser representado. Além disso, modelos simplificados foram elaborados de forma a serem obtidas respostas específicas requeridas com maior urgência pelo proprietário da estrutura.

É interessante notar que uma das primeiras vantagens da realização do CQP decorre do fato que a modelagem numérica exige, seja para a representação geométrica ou para e levantamento dos carregamentos, a avaliação pormenorizada das informações do pacote executivo do projeto. Dessa forma, durante este processo diversas perguntas e respostas são obtidas permitindo validações e correções iniciais. Por exemplo:

• A nível do conceito estrutural, existe algo a ser reconsiderado no projeto?
  • : O detalhamento pode apresentar fragilidades, inadequação quanto ao número de vinculações, ou outras incoerências cuja identificação independem da realização de cálculos.
• Metodologia de fundação adotada é compatível com os resultados de sondagem e caracterização do solo disponibilizados?
• Materiais estruturais e não estruturais foram especificados de forma correta?
  • : Se existem metais incompatíveis sendo especificados no projeto ou se o cobrimento de armaduras das peças de concreto é compatível com a classe de agressividade ambiental.
• As informações básicas gerais do projeto são apresentadas satisfatoriamente?
  • : Cotas, vistas, elevações, detalhes etc.
• As informações apresentadas possuem a coerência entre si?
  • : Se as dimensões apresentadas em diferentes vistas divergem ou não.
• Existem informações suficientes dos detalhes e acessórios?
  • : Metodologia de soldagem, diâmetro de parafusos, corte e dobra de barras, definição de defensas etc.

As respostas dessas perguntas, mesmo que iniciais, já permitem elevar o nível de maturidade do projeto, gerando maior eficiência e segurança durante a construção para todas as partes envolvidas.

Em um segundo momento, a modelagem estrutural em MEF permitirá simular de forma ágil o comportamento da estrutura em diferentes condições de carregamento aumentando o leque de resultados.

2.2.1. Geometria

Devido a prazos e à diversidade de disciplinas envolvidas não só no projeto de OAEs, como de outras estruturas, é comum que o dimensionamento de subconjuntos estruturais seja realizado por empresas distintas. Por exemplo, o projeto estrutural metálico/concreto, das fundações e das interfaces entre elas pode ser realizado por projetistas distintos comunicando entre si por meio de planos de cargas.

Por esse motivo, um outro eventual benefício do CQP é a possibilidade de simular o comportamento estrutural global considerando a interação entre subconjuntos ou disciplinas, uma abordagem realizada neste exemplo em questão. Por exemplo, movimentações de terra (Cortes ou aterros) ou novas estruturas adjacentes implicam em movimentações da infraestrutura que podem introduzir esforços significativos na superestrutura, algo mais facilmente avaliado quando a modelagem contempla o conjunto total da obra.

A Figura 3, a Figura 4 e a Figura 5 apresentam o modelo computacional utilizado para análise condição de construção e operação.

Figura 3: Vista geral do modelo computacional incluindo super e mesoestrutura.

Figura 4: Vista do modelo computacional com destaque a longarinas e transversinas metálicas da superestrutura.

Figura 5: Vista do modelo computacional com destaque a travessas e pilares da mesoestrutura.

Para análises mais detalhadas de tensões e estabilidade das longarinas da superestrutura, a Kot também elaborou um modelo secundário com a representação das longarinas e suas nervuras utilizando elementos bidimensionais, apresentado na Figura 6.

Figura 6: Modelo computacional das longarinas metálicas da superestrutura em elementos de casca.

Por fim, conforme a Figura 7,estacas e blocos de coroamento da infraestrutura foram representados em elementos unidimensionais e tridimensionais, respectivamente.

Figura 7: Blocos de estacas em modelo computacional.

2.2.2. Carregamentos considerados

A seguir, são identificados os carregamentos atuantes na estrutura, que foram combinados de acordo com algoritmo normativo brasileiro para a verificação da estrutura em diversos cenários de utilização normais, especiais e excepcionais:

• O peso próprio estrutural foi determinado considerando-se os valores indicados nos documentos de referência;
• Peso próprio não estrutural também determinado conforme indicações nos documentos de projeto;
• Carga móvel rodoviária, conforme requerimento normativo brasileiro;
• Força longitudinal de frenagem e aceleração sobre o tabuleiro do viaduto;
• Força centrífuga sobre obra em curva horizontal;
• Efeitos da variação uniforme de temperatura;
• Forças devidas à ação do vento contra e estrutura;
• Retração devido a cura do concreto, considerando uma ação linear na região do tabuleiro;
• Choque lateral em dispositivo de contenção;
• Sobrecarga de construção.

2.3. Resumo das avaliações conduzidas pela Kot

Devido ao fato de se tratar de uma estrutura mista de aço e concreto, diversas verificações foram realizadas tanto na fase de construção, quando a estrutura metálica suporta o peso do concreto em estado plástico ou não vinculado, quanto em operação, considerando a interação entre estes materiais.

Além disso, tendo em vista que as peças primárias da estrutura de concreto foram pré-moldadas (concretadas fora da posição final), foram realizadas verificações adicionais da integridade destes membros em condição de içamento bem como das armaduras utilizadas neste processo como olhais.

A seguir, por objetividade, são apresentadas as principais avaliações dos principais elementos da OAE em condição de operação.

2.3.1. Avaliação da superestrutura e mesoestrutura

• Análise estrutural do tabuleiro: Consistiu na verificação da capacidade resistente das seções de concreto armado à flexão simples e às forças cortantes que solicitam as armaduras dispostas na direção transversal do viaduto, conforme critérios dispostos na NBR 6118. Por se tratar de estrutura em viga mista, as amaduras dispostas na direção longitudinal foram avaliadas juntamente às seções das longarinas;

Figura 8: Distribuição de momentos fletores máximos na laje do tabuleiro na direção transversal.

• Longarinas mistas de aço e concreto: Foi realizada a verificação analítica à flexão e ao cisalhamento das longarinas com interação total das lajes do tabuleiro, constituindo o sistema estrutural de viga mista de aço e concreto. Estes perfis compostos foram analisados conforme as exigências do Anexo O da norma NBR 8800 em seções com maiores valores de momentos fletores positivos, negativos e cortantes em cada um dos vãos;
• Transversinas e contraventamentos: As transversinas e contraventamentos que compõem a estrutura metálica do viaduto foram verificadas como perfis isolados (sem interação com o concreto) conforme norma AISC 360-10. A partir dos esforços oriundos do cálculo por elementos finitos, cada perfil foi avaliado individualmente, conforme critérios normativos;

Figura 9: Maiores I.U.s obtidos na verificação das transversinas e contraventamentos.

• Pilares: A análise estrutural dos pilares do viaduto considerou a capacidade resistente das seções armadas mediante a solicitação por flexão oblíqua composta e cisalhamento, conforme critérios da NBR 6118;

Figura 10: Envoltória de índices de utilização em pilares.

2.3.2     Avaliação da infraestrutura 

Os esforços solicitantes obtidos por meio dos modelos computacionais subsidiaram a verificação contemplando três aspectos:

• Verificação da capacidade dos blocos de coroamento: Inicialmente, a capacidade resistente destas peças foi avaliada por meio do método de bielas e tirantes. Adicionalmente, também foram avaliados os esforços internos resultantes obtidos por meio dos diagramas de corpo livre nas seções críticas para flexão oblíqua composta, através do diagrama de interação;
• Verificação estrutural das estacas: avaliação da resistência estrutural das estacas (seção de concreto e armaduras) foi realizada com o auxílio de software de desenvolvimento interno. A resistência dos materiais foi ponderada conforme os coeficientes indicados normativamente para elementos desta natureza. A análise verificou a capacidade das seções de concreto armado à flexão oblíqua composta pelo diagrama de interação;

Figura 11: Envoltória dos índices de utilização das estacas – estrutural.

• Verificação geotécnica das estacas: avaliação da interação solo-estrutura de modo a determinar a capacidade resistente do solo, segundo informações fornecidas a respeito da investigação do solo por meio de relatório de sondagem do local. As sondagens descreveram camadas atravessadas, índices de resistência à penetração (NSPT), níveis d’água e as características do solo.

Para esta verificação geotécnica foram escolhidos os resultados obtidos pelo método de Aoki-Velloso-Monteiro para resistência lateral e de ponta das estacas. A Figura 12 apresenta o diagrama para o índice de utilização considerando a máxima solicitação axial calculada no cenário de operação e a capacidade de carga estimada conforme a metodologia descrita acima. Também foi indicada aprovação das estacas para este critério.

Figura 12: Envoltória dos índices de utilização das estacas – geotécnico. (Figura 9)

2.3.3. Análise das conexões estruturais

• Cálices: a verificação do cálice contemplou a avaliação das armaduras verticais e horizontais, as tensões de contato desenvolvidas das paredes e base, além da verificação da flexão obliqua composta na seção vazada na base do cálice;

Figura 13: Envoltória dos índices de utilização – Cálices.

• Aparelhos de apoio:  As verificações feitas para os aparelhos de apoio foram referentes à capacidade estrutural – incluindo a resistência à compressão e ao cisalhamento –, e à estabilidade do apoio, isto é, foi verificado se a tensão de compressão é suficiente para resistir à tendencia de deslizamento das longarinas apoiadas sobre o elastômero. No caso em questão, foi utilizada uma protensão entre longarinas e travessas de forma a garantir tal compressão.

Figura 14: Verificação local das longarinas considerando efeitos de protensão aplicada entre estas peças e as travessas.

2.3.4. Análise de deslocamentos excessivos    

A verificação para estado-limite de serviço das longarinas utilizou critério normativo de deslocamento total na viga levando em consideração a existência de contra flecha especificada em projeto. Houve aprovação destas peças para este critério de avaliação.

Assim como as vigas, os deslocamentos de todos os pilares mantiveram-se em conformidade com o limite de tolerância normativo para E.L.S (Estado-limite de Serviço).

Finalmente, nos aparelhos de apoio, também não foram identificadas não conformidades, mesmo para as combinações de carregamento que consideravam a força centrífuga e de frenagem. Sendo assim, os aparelhos de apoio estão aprovados para a verificação em serviço.

 

3. Resultados do Controle de Qualidade de Projetos: segurança, eficiência e proteção de investimentos

Como resultado do estudo detalhado realizado pela Kot, a estrutura do viaduto foi aprovada após análise criteriosa com base nos requisitos técnicos exigidos para a certificação estrutural de viaduto rodoviário, garantindo sua liberação segura para construção e uso.

A revisão independente de projetos estruturais é, portanto, mais que um requisito técnico normativo, é também uma forma de proteger investimentos em ativos críticos por meio de uma abordagem preventiva quanto a ocorrência de acidentes, anomalias estruturais entre outros eventos indesejados. A certificação técnica de aspectos críticos da estrutura consegue identificar e corrigir falhas e incompatibilidades antes que se tornem reais, o que é traduzido em maior segurança, redução de retrabalhos e proteção reputacional do empreendimento.

4. CQP é com a Kot Engenharia

Se você, assim como nossos mais de 150 clientes, busca soluções especializadas em análise estrutural ou prevenção de falhas como deformações, vibrações e corrosão, consulte nossa equipe e conte com a Kot Engenharia. 

Desde 1993, oferecemos serviços de consultoria em engenharia por meio de estudos técnicos com o uso de ensaios não destrutivos, instrumentação de campo e simulações computacionais (FEM, DEM e CFD) para diagnósticos de alta complexidade em estruturas de concreto, metálicas e equipamentos industriais. 

Siga, também, nossas páginas no LinkedIn, Facebook e Instagram e continue acompanhando nossos conteúdos.  

 

5. Referências bibliográficas

• Associação Brasileira de Normas Técnicas, NBR 6118. Projeto de estruturas de concreto, 2023.
• Associação Brasileira de Normas Técnicas, NBR 8800. Projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto em edifícios, 2008.
• ABNT, NBR 7188. Carga móvel rodoviária e de pedestres em pontes, viadutos, passarelas e outras estruturas, 2013.
• ABNT, NBR 16694. Projeto de pontes rodoviárias de aço e mistas de aço e concreto, 2020.
• AISC 360-10. Specification for Structural Steel Buildings, 2010.