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Centro Universitário Braz Cubas Ciências Exatas e Tecnológicas Curso de Graduação em Engenharia Civil PATOLOGIAS EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Aluno: Francisco das Chagas Nascimento Santos RGM: 3823050 Prof. Orientador: Gabriel Baião Jacareí - SP, Brasil 2021 LISTA DE FIGURAS Figura 01 - Edifício Andrea - área construída de forma irregular...............................................08 Figura 02 - Edifício Andrea - corrosão dos pilares de sustentação.............................................08 Figura 03 - Ninhos de concretagem...........................................................................................10 Figura 04 - Corrosão da armadura..............................................................................................11 Figura 05 - Carbonatação do concreto armado...........................................................................12 Figura 06 - Fissura em sistema estrutural...................................................................................13 Figura 07 - Lixiviação................................................................................................................14 Figura 08 - Corrosão da armadura no pilar de uma ponte...........................................................15 Figura 09 - Corrosão do concreto armado em viga.....................................................................16 Figura 10 - Corrosão do concreto armado do poste....................................................................17 Figura 11 - Lixiviação em ponte................................................................................................18 Figura 12 - Infiltração em ponte.................................................................................................19 Figura 13 - Ninhos de concretagem em pilar..............................................................................20 SUMÁRIO RESUMO........................................................................................................................ 3 1. INTRODUÇÃO.......................................................................................................... 4 1.1 ESTRUTURAS DE CONCRETO............................................................................ 4 1.2 JUSTIFICATIVA..................................................................................................... 4 1.3 OBJETIVOS............................................................................................................. 5 2. PATOLOGIAS DO CONCRETO ARMADO........................................................... 5 2.1 PRINCIPAIS CAUSAS DE PATOLOGIAS EM CONCRETO ARMADO........... 6 2.1.1 FALTA DE SONDAGEM DO SOLO.................................................................. 6 2.1.2 ERROS DE PROJETO.......................................................................................... 6 2.1.3 USO DE MATERIAIS DE MÁ QUALIDADE.................................................... 6 2.1.4 ERROS DE EXECUÇÃO..................................................................................... 7 2.1.5 SOBRECARGA DA ESTRUTURA..................................................................... 7 2.1.6 FALTA DE MANUTENÇÃO............................................................................... 7 3. PRINCIPAIS PATOLOGIAS DO CONCRETO ARMADO.................................... 9 3.1 CORROSÃO DO CONCRETO ARMADO............................................................ 9 3.2 CARBONATAÇÃO................................................................................................. 11 3.3 FISSURA.................................................................................................................. 12 3.4 LIXIVIAÇÃO........................................................................................................... 13 4. ESTUDO DE CASO................................................................................................... 14 4.1 CASO 1..................................................................................................................... 15 4.2 CASO 2..................................................................................................................... 15 4.3 CASO 3..................................................................................................................... 16 4.4 CASO 4..................................................................................................................... 17 4.5 CASO 5..................................................................................................................... 18 4.6 CASO 6..................................................................................................................... 19 5. RESULTADOS.......................................................................................................... 20 6. CONCLUSÃO........................................................................................................... 21 7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS....................................................................... 22 RESUMO O presente trabalho tem por finalidade, o estudo de algumas das principais patologias que afetam de alguma forma as estruturas de concreto armado. Entende-se por patologia, qualquer dano não esperado que possa comprometer a estrutura esteticamente e principalmente sua integridade. Constatou-se que normalmente as patologias apresentam características peculiares, e que através dessas características é possível na maioria dos casos determinar qual tipo de patologia está afetando uma determinada estrutura. Foi abordado 4 tipos de patologias; corrosão, carbonatação, fissura e lixiviação, além de caracterizar uma estrutura com ninhos de concretagem. Foi feito o registro fotográfico de algumas estruturas de concreto armado nas cidades de Jacareí e São José dos Campos, e por comparação característica de cada patologia, foi identificado dentro do possível cada manifestação patologica encontrada. 4 1. INTRODUÇÃO Apesar do grande desenvolvimento ocorrido nas últimas décadas na área da Construção Civil, com a implementação de novas metodologias construtivas assim como o desenvolvimento de novos materias, a confiabilidade e durabilidade das construções muitas vezes são comprometidas com o surgimento de patologias que afetam de alguma forma estas construções, e de maneira altamente crítica, quando a ocorrência afeta a parte estrutural da construção. Por isso, entende-se como patologia qualquer evento que possa comprometer de alguma forma principalmente a integridade estrutural da construção. As causas para o surgimento dessas patologias podem estar situadas desde a concepção errônea de um projeto, passando pela mão de obra deficiente, uso de materiais inadequados, até a falta de manuteção prevista para essas estruturas. 1.1 ESTRUTURAS DE CONCRETO Estruturas de concreto, como o próprio nome sugere, são estruturas construídas a base de concreto, material composto por uma mistura de cimento, areia, pedra e água. Aditivos e adições podem ser utilizados também na mistura com intuito de influenciar físicamente ou quimicamente no concreto fresco ou após a sua cura. O concreto fresco pode ser moldado em formas, com objetivo de obter-se a forma desejada. A utilização do concreto na construção civil pode ser feita em conjunto com barras de aço, denominando-se dessa forma concreto armado, utilizado geralmente na construção de elementos estruturais como pilares, vigas e lajes, bem como sem as barras de aço, a exemplo da construção de calçadas. O foco do nosso estudo, está justamente nas estruturas de concreto armado, estruturas resistentes não somenteaos esforços de compressão como também de tração, e que em caso de falha, pode levar toda a obra ao colapso. 1.2 JUSTIFICATIVA Por não ser inerte, o concreto pode sofrer alterações ao logo dos anos, em função das reações que podem ocorrer entre os elementos que o constitui e agentes externos. Dessas 5 interações, podem surgir efeitos indesejados como anomalias que poderão comprometer a extrutura de concreto, podendo em último caso, como já foi citado, causar o colapso da mesma. Dependendo do grau da anomalia, a recuperação da estrutura de concreto torna-se inviável, sendo necessário em último caso, a demolição da mesma. Por isso da necessidade de efetuar com frequência as manutenções necessárias na parte estrutural para manter a obra em condições de habitabilidade, bem como prolongar sua vida útil. Além do que foi exposto anteriormente, são exemplos de causas para o surgimento de anomalias nas estruturas de concreto, as falhas na concepção do projeto, falhas na execução da estrutura por falta de mão de obra qualificada, uso de materiais de baixa qualidade e a ausência de manutenção. Compreender e identificar as causas de algumas patologias comuns às edificações com estrutura de concreto armado, é a justificativa principal para realização do presente trabalho, dado que a parte estrutural pode ser considerada uma das partes, senão a parte mais importante de uma construção. 1.3 OBJETIVOS O objetivo principal deste trabalho, é realizar uma revisão bibliográfica a respeito de algumas das patologias mais comuns do concreto armado, localizar construções no entorno com sinais visuais de patologias em suas estruturas de concreto armado, fazer o registro fotográfico, confrontando dessa forma, o conhecimento teórico adquirido com as imagens coletadas, no intuito de procurar identificar os possíveis tipos e causas dessas patologias. 2. PATOLOGIAS DO CONCRETO ARMADO A Construção Civil teve um grande desenvolvimento nas últimas décadas, ocasionado principalmente pelo desenvolvimento de novas metodologias de construção e o surgimento de novos materiais, que influenciaram muito na eficiência das novas construções. Mas os problemas que surgem de alguma forma as novas construções, sobretudo as estruturas de concreto armado, continuam ser praticamente os mesmo de algumas décadas atrás. Os problemas que surgem no concreto armado, afetando de alguma forma sua integridade, são definidos como patologias, que em alguns casos, podem levar ao colapso da 6 estrutura. Estas falhas podem ter origem desde a concepção do projeto, passando pela utilização de materiais de má qualidade, erros de execução, sobrecargas não previstas para a estrutura, até a falta de manutenção. 2.1 PRINCIPAIS CAUSAS DE PATOLOGIAS EM CONCRETO ARMADO 2.1.1 FALTA DE SONDAGEM DO SOLO A sondagem do solo, juntamente com a topografia, seria uma espécie de radiografia do solo, com o objetivo de identificar o tipo e resistência do solo, bem como a profundidade de cada camada. A falta dessa etapa, pode levar ao surgimento de fissuras, trincas e rachaduras na estrutura, ocasionadas pela movimentação do solo em relação a estrutura. 2.1.2 ERROS DE PROJETOS Erros de cálculo estrutural e a não previsibilidade de algumas cargas, são exemplos de erros de projetos que poderão levar à sobrecarga da estrutura de concreto armado, podendo ter como consequência a flambagem e o surgimento de fissuras e trincas. 2.1.3 USO DE MATERIAIS DE MÁ QUALIDADE Com o uso de materiais de baixa qualidade, como o próprio nome sugere, teremos uma obra de baixa qualidade. Isso pode causar a baixa durabilidade e confiabilidade da obra, necessitando futuramente intervenções que seriam evitadas se tivesse sido feito o uso de materiais de boa qualidade. 7 2.1.4 ERROS DE EXECUÇÃO Erros de execução em obras de construção civil são muito comuns. São procedimentos feitos de forma errônea, e podem influenciar em todas as etapas da obra. As causas geralmente estão ligadas ao uso de mão de obra deficiente. 2.1.5 SOBRECARGAS DA ESTRURA Aqui temos um erro causado pela má utilização da estrutura ao longo da sua vida útil, podendo ter como consequência a flambagem da estrutura e o surgimento de fissuras e trincas. Um exemplo muito comum de sobrecarga ocorre em edifícios. Reformas em um apartamento pode gerar incômodo para os outros moraradores como sujeira e principalmente ruído. Com o surgimento da aplicação do piso sobre piso, além de evitar o ruído com a retirada do piso antigo, passou-se a ganhar tempo na execução desse tipo de reforma. Dessa forma não é raro ouvir falar de próprietários de apartamento que aplicaram piso sobre piso em suas moradias, adicionando uma carga permanente que não está prevista no cálculo estrutural do edificio. 2.1.6 FALTA DE MANUTENÇÃO Para muita gente, manuntenção a princípio significa gasto desnecessário. Não obstante se ouve falar em noticiários sobre desabamento de obras de construção civil por falta de manutenção ou manutenção deficiente. Um exemplo recente foi o desabamento do Edifício Andrea em outubro de 2019, ocorrido em Fortaleza, que culminou na morte de 9 pessoas. Fundado em 1982, a perícia final apurou que este edifício nunca passara por manutenção adequada para esse tipo de edificação, e que as manutenções nos pilares e vigas de sustenção sempre foram feitas de forma a maquear o problema. Além da deficiência na manutenção, foi construído em algum momento o oitavo andar de forma irregular, adicionando uma carga permanente não prevista no projeto. 8 Figura 01 - Edifício Andrea - área construída de forma irregular Fonte: g1.globo.com/ce/ceara Figura 02 - Edifício Andrea - corrosão dos pilares de sustentação Fonte: g1.globo.com/ce/ceara 9 3. PRINCIPAIS PATOLOGIAS DO CONCRETO ARMADO 3.1 CORROSÃO DO CONCRETO ARMADO É a principal patologia que atigem o concreto armado, com grandes consequências, principalmente para a armadura do concreto. Como a função das armaduras geralmente é resistir aos esforços de tração e forças cortantes, a sua deterioração pode causar sérios problemas para a estrutura de concreto armado, caso a mesma venha a romper-se. As causa mais comuns para o surgimento dessa patologia são erros de execução com camada de concreto insuficiente sobre a armadura, ambientes agressivos e principalmente a falta de manutenção. A corrosão da armadura ocorre principalmente pela exposição da armadura ao oxigênio. A exposição ao oxigênio, favorece o surgimento de uma reação eletrolítica entre este e o ferro da armadura, dando origem a um novo composto conhecido como oxido de ferro. A armadura com o oxido de ferro, produto da reação química que vai sendo gerado na superfície da armadura, resultando em um composto com um maior volume, que exerce uma força radial no sentido de expulsar o concreto, resultando no desplacamento da cobertura do concreto. Com a perda da camada de concreto aliada a falta de manutenção, a oxidação é acelerada até que não exista mais ferro como composto. O oxigênio entra em contato com o ferro através dos poros e falhas do concreto. Por isso, quanto mais espessa for a camada de concreto entre a armadura e a superfície externa, mais difícil será a ocorrência de oxidação da armadura. A ABNT NBR 6118:2014 - Projetos de estruturas de concreto, estabelece o cobrimento mínimo para vigas, pilares e lajes. Uma outra coisa que favorece a oxidação da armadura é a porosidade do concreto. Quanto menos poroso for o concreto, mais protegida estará a armadura. Corbetura da armadura insuficiente e ninhos de concretagem, estão entre os pricipais causas facilitadoras da oxidação da armadura. Na figura 03 vemos um pilar com ninhos de concretagem, provavelmente causado peloadensamento insuficiente do concreto. 10 Figura 03 - Ninhos de concretagem Fonte: aecweb.com.br/revista/materias O concreto além de resistir aos erforços de compressão, pela sua caractéristica alcalina, tem também a função de proteger a armadura funcionando com um agente passivador, evitando assim a reação eletrolítica da armadura. Essa passivação ocorre por causa do meio alcalino no qual encontra-se a armadura. Agentes agressivos na atmosféra como a chuva ácida ou mesmo o excesso de umidade, podem deteriorar o concreto de forma a fazer com que o mesma perca a característica passivadora da armadura. Por isso que em ambientes agressivos, com muita umidade e grande incidência de chuvas ácidas, é estritamente necessário utilizar meios de minimizar os efeitos agressivos desses ambientes. 11 Figura 04 - Corrosão da armadura Fonte: fibersals.com.br/blog/ 3.2 CARBONATAÇÃO A carbonatação é uma patologia que surge da reação do gás carbônico presente no ar com os hidróxidos presentes no concreto, ocorrendo geralmente em ambientes úmidos. Em ambientes poluídos pela emissão dos veículos, geralmente nas cidades, garagens e rodovias, essa patologia torna-se mais frequente, dessa forma, pilares em ambientes de garagem, viadutos, pontes e túneis, são as estruturas mais comumente afetadas. Fissuras e espaços deixados pela lixiviação que permitam a entrada de água no interior do concreto armado, favorecem a carbonatação. Na figura 05 vemos um exemplo de uma estrutura de concreto armado com sitomas de carbonatação. Com o avanço da carbonatação, o concreto vai perdendo sua alcalinidade, característica necessária à proteção da armadura do concreto. 12 Figura 05 - Carbonatação do concreto armado Fonte: fibersals.com.br/blog/ 3.3 FISSURA A fissura é uma das patologias mais crítica de uma obra, servindo de indicação de perigo, que pode resultar no colapso da estrutura. Podem ser ativas, quando as forças que originaram a fissura continuam agindo de forma a aumertar a fissura, ou passivas, quando as forças que agiram para o surgimento da fissura já não estão mais presente, tendo seu avanço estacionado. Dentre as causas para o surgimento de fissuras estão o uso de mistura não uniformizada do concreto, proporções dos constituintes do concreto não aplicadas corretamente, recalque do terreno, má ultilização da estrutura com sobrecarga e erros de projeto. 13 Figura 06 - Fissura em sistema estrutural Fonte: orguel.com.br/blog/ Após o surgimento de fissuras no sistema estrutural, o problema pode agravar-se ainda mais se nada for feito para corrigir essa patologia. As fissuras facilitam as infiltações de umidade e gases nocivos que são sempre danosos para estrutura de concreto armado, causando corrosão das armaduras e reduzindo a resistência desse sistema. 3.4 LIXIVIAÇÃO A lixiviação é causada pela ação da água em contato com o cimento da estrutura de concreto armado da estrutura. Quando o concreto armado é hidratado, forma-se um composto conhecido por hidróxido de cálcio. Essa substância é carregada pela água para fora da superfície do concreto causando lixiviação. A lixiviação por si só não é considerada um grande problema 14 para estrutura de concreto, porém o avanço dessa patologia pode facilitar o aparecimento de corrosão nas armaduras de concreto comprometendo a estrutura. As causa mais comuns para o surgimento dessa patologia são o surgimento de fissuras por onde a água possa penetrar, para assim carregar o hidróxido de cálcio para a parte externa da estrutura. Figura 07 - Lixiviação Fonte: fibersals.com.br/blog/ 4. ESTUDO DE CASO Com intuito de por em prática parte dos conhecimentos adquiridos com a elaboração deste trabalho, foi feito o registro fotográfico de algumas de estruturas de concreto armado aparentemente comprometidas com algum tipo de patologia. As fotografias foram feitas na região de moradia do autor, mais precisamente nas cidades de Jacareí e São José dos Campos ambas localizadas no estado de São Paulo. 15 4.1 CASO 1 A figura 08 trata-se de um pilar de uma ponte na cidade de São José dos Campos com parte da sua estrutura com corrosão aparente. Podemos observar que neste caso a corrosão está localizada somente em uma parte relativamente pequena da estrutura. Como toda a estrutura está sujeita às mesma condições ambientais, concluímos que provavelmente esta corrosão foi causada por algum tipo de falha de concretagem no local da corrosão. Figura 08 - Corrosão da armadura no pilar de uma ponte Fonte: autor 4.2 CASO 2 A figura 09 trata-se de uma viga de em uma obra interrompida na cidade de Jacareí com toda a estrutura em estágio avançado de corrosão. Neste caso, a interrupção da obra deixou a estrutura de concreto armado exposta a intepéries, pois na ausência do emboço e 16 consequentemente de manutenção, a umidade encontrou maior facilidade para alcançar a armadura e causar a oxidação da mesma. O material da oxidação acabou por expulsar a camada de concreto que estava depositada sobre a armadura que a princípio servia de proteção. Figura 09 - Corrosão do concreto armado em viga Fonte: autor 4.3 CASO 3 A figura 10 trata-se de um poste para ancoragem de cabos elétricos na cidade de Jacareí com estágio avançado de corrosão. A corrosão é localizada, levando a entender que pode ter ocorrido falha na fabricação do poste, que permitiu a infiltração de umidade e consequentemente oxidação nessa parte da estrutura. Não devemos esquecer também de 17 mencionar a falta de manutenção por parte da distribuidora de energia elétrica, que poderia evitar que a corrosão chegasse a este estágio. Figura 10 - Corrosão do concreto armado do poste Fonte: autor 4.4 CASO 4 A figura 11 trata-se de uma ponte na cidade de Jacareí apresentando sinais de lixiviação. Como foi citado anteriormente, este tipo de patologia em estágio inicial ou controlado, não oferece grande perigo para integridade da estrutura de concreto armado. Porém com o passar 18 do tempo, a infiltração da umidade nos espaços deixados pela lixiviação pode causar corrosão da armadura. Figura 11 - Lixiviação em ponte Fonte: autor 4.5 CASO 5 A figura 12 trata-se de uma ponte na cidade de São José dos Campos com sinais de uma pequena infiltração. Infiltrações são causadoras de corrosão e deve ser sempre um ponto de atenção, pois a princípio não se tem ideia do caminho percorrido pela água no interior da estrutura. 19 Figura 12 - Infiltração em ponte Fonte: autor 4.6 CASO 6 A figura 13 apresenta um pilar de uma obra na cidade de Jacareí com ninhos de concretagem. Foram causados provavelmente pelo adensamento deficiente do concreto. Neste caso, pode ser que não haja infiltração futuramente, pois está previsto a aplicação de emboço sobre toda a parede contemplando também o pilar. 20 Figura 13 - Ninhos de concretagem em pilar Fonte: autor 5. RESULTADOS Durante a realização do presente trabalho, não foi encontrado nenhuma estrutura de concreto armado com fissura aparente que possa ter sido causada por recalque do solo. Também não foi identificado nenhuma estrutura com sinais de carbonatação. Percebeu-se que as grandes estruturas, pontes e viadutos, verificadas nas cidades de Jacareí e São José dos Campos, em geral encontram-se aparentemente em bom estado de conservação. Apesar das grandes estruturas das duas cidades estarem em bom estado, constatou-se nas verificações não ser dificil encontrar uma estrutura de concreto armado sem indícios de corrosão, na maioria das vezes causadas por falta de proteçãoou manutenção. 21 5. CONCLUSÃO Com este trabalho, inferimos que independente da patologia presente inicialmente na estrutura de concreto armado, em algum momento todas vão convergir para a corrosão da estrutura como um todo se nenhuma ação preventiva for tomada. Com isso, chegamos a conclusão que o um dos maiores vilões da estrutura de concreto armado é a corrosão, e consequentemente tudo que possa acelerar o aparecimento da corrosão, a exemplo da umidade e atmosferas agressivas. Fica como ponto de estudo futuro e complemento do presente trabalho, o estudo dos principais métodos de manutenção preventiva e corretiva das mais variadas estruturas de concreto armado. 22 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS GRANATO, José Eduardo. Apostila: Patologia das Construções. São Paulo, 2002. DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRA-ESTRUTURA DE TRANSPORTES. DNIT 090: Patologias do concreto - Especificação de serviço. Rio de janeiro, 2006. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 6118:2014 - Projetos de estruturas de concreto. Rio de Janeiro, 2014. PIANCASTELLI, Élvio Mosci. Patologias do concreto - Das manifestações às causas, as patologias do concreto exigem análise cuidadosa antes da escolha do tratamento ideal. AECWEB, 2021. Disponível em: <https://www.aecweb.com.br/revista/materias/patologias-do-concreto/6160> Acesso em: 10 de out. de 2021. MEDEIROS, Marcelo. Corrosão do concreto é causada por umidade e gases nocivos. AECWEB, 2008. Disponível em: <https://www.aecweb.com.br/revista/materias/corrosao-do-concreto-e-causada-por-umidade- e-gases-nocivos/6412> Acesso em: 19 de out. de 2021. Fibers Sals. Danos estruturais causados pela infiltração. 2017. Disponível em: <https://fibersals.com.br/blog/danos-estruturais-causados-pela-infiltracao/> Acesso em: 21 de out. de 2021. Orguel. Patologias do concreto. 2018. Disponível em: <https://orguel.com.br/blog/patologias-do-concreto/> Acesso em: 22 de out. de 2021. 23 G1 Ceará. Edifício que desabou em Fortaleza passou por reforma 8 meses antes de tragédia. 2019. Disponível em: < https://g1.globo.com/ce/ceara/noticia/2019/12/30/edificio-que-desabou-em-fortaleza- passou-por-reforma-8-meses-antes-de-tragedia.ghtml> Acesso em: 25 de out. de 2021. Diário do Nordeste. Perícia divulga 5 fatores que contribuíram para a queda do Edifício Andrea. 2020. Disponível em: < https://diariodonordeste.verdesmares.com.br/seguranca/pericia-divulga-5-fatores-que- contribuiram-para-queda-do-edificio-andrea-1.2204933> Acesso em: 25 de out. de 2021.
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