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MATERIAL DIDÁTICO PATOLOGIAS DO CONCRETO CREDENCIADA JUNTO AO MEC PELA PORTARIA Nº 1.004 DO DIA 17/08/2017 0800 283 8380 www.faculdadeunica .com.br 2 Todos os direitos são reservados ao Grupo Prominas, de acordo com a convenção internacional de direitos autorais. Nenhuma parte deste material pode ser reproduzida ou utilizada, seja por meios eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. SUMÁRIO INTRODUÇÃO ............................................................................................................ 3 UNIDADE 1 – ENGENHARIA DIAGNÓSTICA E ENGENHARIA PRE VENTIVA ....... 8 1.1 Engenharia Diagnóstica ........................................................................................ 8 1.2 Engenharia Preventiva/Manutenção ................................................................... 13 1.3 A inspeção predial ............................................................................................... 19 UNIDADE 2 – CAUSAS DA DETERIORAÇÃO DAS ESTRUTURAS D E CONCRETO .............................................................................................................. 21 2.1 Causas intrínsecas .............................................................................................. 26 2.2 Causas extrínsecas ............................................................................................. 27 UNIDADE 3 – DANOS COMUNS EM ESTRUTURAS DE CONCRETO .................. 29 3.1 Carbonatação ...................................................................................................... 29 3.2 Desagregação ..................................................................................................... 29 3.3 Disgregação ........................................................................................................ 30 3.4 Segregação ......................................................................................................... 30 3.5 Perda de aderência ............................................................................................. 30 3.6 Corrosão das armaduras ..................................................................................... 31 3.7 Corrosão do concreto .......................................................................................... 32 3.8 Calcinação ........................................................................................................... 32 3.9 Reatividade álcali-agregado álcali sílica (RAS) ................................................... 32 UNIDADE 4 – PATOLOGIAS DAS FUNDAÇÕES .............. ..................................... 35 4.1 Causas de recalque em fundações ..................................................................... 37 UNIDADE 5 – PATOLOGIAS DAS ALVENARIAS ............. ...................................... 41 5.1 Fissuras, trincas e rachaduras ............................................................................ 43 5.2 Eflorescências ..................................................................................................... 48 5.3 Infiltração de água ............................................................................................... 50 REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 53 Todos os direitos são reservados ao Grupo Prominas, de acordo com a convenção internacional de direitos autorais. Nenhuma parte deste material pode ser reproduzida ou utilizada, seja por meios eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. 3 INTRODUÇÃO O estudo das patologias de concreto armado é de extrema complexidade, uma vez serem diversos os fatores que causam as manifestações patológicas, indo desde ataques de agentes químicos até a própria sobrecarga imprevista numa estrutura. Segundo os dicionários, Patologia é a parte da medicina que estuda as doenças. A palavra patologia tem origem grega de phatos, que significa sofrimento, doença, e de logia, que é ciência, estudo. Sendo assim, podemos definir patologia como a ciência que estuda a origem, os sintomas e a natureza das doenças. Sim, nós podemos, por analogia, transportar esse conceito para a Engenharia Civil! Essa área usa o termo patologia para estudar, nas construções, as manifestações, suas origens, seus mecanismos de ocorrência das falhas e seus defeitos que alteram o aspecto estrutural e visual de uma edificação. A Patologia das Estruturas é o campo da Engenharia das Construções que se ocupa do estudo das origens, formas de manifestações, consequências e mecanismos de ocorrência das falhas e dos sistemas de degradação das estruturas, sendo as patologias em edificações os principais problemas que comprometem a vida útil das construções (SOUZA; RIPPER, 2009). Nessa direção, o estudo das patologias nas construções é de grande importância na busca de qualidade e para que esses problemas possam ser evitados, é necessário fazer um estudo detalhado das origens para eliminar as manifestações existentes que leva à degradação das edificações. Segundo norma do Instituto Brasileiro de Avaliações e Perícias de Engenharia – IBAPE/SP –, nos trabalhos de inspeção, as anomalias e falhas são separadas, já que, as anomalias estão relacionadas às deficiências de ordem construtiva ou funcional, e as falhas possuem origem em atividade de manutenção, uso e operação inadequada ou inexistente (NAZÁRIO; ZANCAN, 2011). De maneira generalizada, essas causas e/ou agentes levam, dentre outros, aos acidentes estruturais, os quais por sua vez, podem ter origens em qualquer uma das atividades inerentes ao processo genérico da construção civil (concepção, execução e utilização da obra). Todos os direitos são reservados ao Grupo Prominas, de acordo com a convenção internacional de direitos autorais. Nenhuma parte deste material pode ser reproduzida ou utilizada, seja por meios eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. 4 Igualmente, esses acidentes e patologias podem ser decorrentes e consequentes às ações humanas, como, por exemplo, falta de capacitação técnica da mão de obra, utilização de materiais de baixa qualidade ou ainda envelhecimento dos materiais componentes das estruturas e ações externas, tais como choques, ataques químicos, físicos e biológicos. Figura 1: Exemplo de patologias em estruturas de concreto. Fonte: Foto – Kirsanov Valeriy Vladimirovich / shutterstock.com. Disponível em: https://www.aecweb.com.br/cont/m/rev/patologias-de-estruturas-de-concreto-identificacao-e- tratamento_14342_10_0 Figura 2: Exemplo de patologias em estruturas de concreto. Fonte: http://techne17.pini.com.br/engenharia-civil/146/concreto-reparo-reforco-e-recuperacao-de- concreto-285462-1.aspx Sucintamente, podemos dizer que o envelhecimento das estruturas, especialmente aquelas de concreto armado ou protendido; deterioração das mesmas devido à poluição atmosférica; irresponsabilidades em não atender às Todos os direitos são reservados ao Grupo Prominas, de acordo com a convenção internacional de direitos autorais. Nenhuma parte deste material pode ser reproduzida ou utilizada, seja por meios eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. 5 normas regulamentares são as causas mais contundentes para os problemas estruturais. Enfim, essas são justificativas mais que cabíveis para estudarmos as patologias do concreto,uma vez que, projetar uma estrutura significa resolver seu trinômio fundamental: a) segurança; b) funcionalidade; e, c) durabilidade ; sendo que todos os termos são igualmente prioritários. Qualquer deles é indispensável ao sucesso do empreendimento. Todos são importantes para assegurar a qualidade final da obra. Negligenciar, que seja parcialmente, um qualquer significa comprometer, com toda a certeza, o resultado final da empreitada. Aos engenheiros que atuam no projeto e na execução de estruturas cabe responsabilidade indeclinável sobre a qualidade da resposta que sua obra dará a este trinômio fundamental (MARTINS, 1996). Também não é de se estranhar relacionarmos acidentes com patologias. Muitas vezes os acidentes caminham pari passu às patologias. Certo é que: quando o projeto de Engenharia for mal detalhado, a construção for realizada com insuficientes planejamento e controle, os técnicos e operários não forem dotados da qualificação adequada e os prazos de execução forem excessivamente curtos, a estrutura de concreto resultante será quase certamente de má qualidade e irá se deteriorar de modo prematuro, absorvendo gastos de recuperação e de reforço exagerados para ser mantida em condições de uso. Como as estruturas de concreto existentes estão envelhecendo, muitas já estão com dezenas de anos, os problemas de deterioração estão cada vez mais acentuados, exigindo com frequência trabalhos de recuperação e de reforço estrutural e, mesmo em casos mais graves, sua demolição (LIMA, 1998). Pois bem, vamos começar o módulo com noções básicas de Engenharia Diagnóstica e Preventiva. Passaremos pela degradação do concreto, ou seja, os danos mais comuns em estruturas de concreto; patologias de fundações, de estruturas e de alvenarias. Desejamos boa leitura e bons estudos, mas antes algumas observações se fazem necessárias: 1) Ao final do módulo, encontram-se muitas referências utilizadas efetivamente e outras somente consultadas, principalmente artigos retirados da Todos os direitos são reservados ao Grupo Prominas, de acordo com a convenção internacional de direitos autorais. Nenhuma parte deste material pode ser reproduzida ou utilizada, seja por meios eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. 6 World Wide Web (www), conhecida popularmente como Internet, que devido ao acesso facilitado na atualidade e até mesmo democrático, ajudam sobremaneira para enriquecimentos, para sanar questionamentos que por ventura surjam ao longo da leitura e, mais, para manterem-se atualizados. 2) Deixamos bem claro que esta composição não se trata de um artigo original1, pelo contrário, é uma compilação do pensamento de vários estudiosos que têm muito a contribuir para a ampliação dos nossos conhecimentos. Também reforçamos que existem autores considerados clássicos que não podem ser deixados de lado, apesar de parecer (pela data da publicação) que seus escritos estão ultrapassados, afinal de contas, uma obra clássica é aquela capaz de comunicar-se com o presente, mesmo que seu passado datável esteja separado pela cronologia que lhe é exterior por milênios de distância. 3) Em se tratando de Jurisprudência, entendida como “Interpretação reiterada que os tribunais dão à lei, nos casos concretos submetidos ao seu julgamento” (FERREIRA, 2005)2, ou conjunto de soluções dadas às questões de direito pelos tribunais superiores, algumas delas poderão constar em nota de rodapé ou em anexo, a título apenas de exemplo e enriquecimento. 4) Por uma questão ética, a empresa/instituto não defende posições ideológico-partidária, priorizando o estímulo ao conhecimento e ao pensamento crítico. 5) Pedimos compreensão por usar a lógica ocidental tradicional que funciona como uma divisão binária: masculino x feminino, macho x fêmea ou homem x mulher, mas na medida do possível iremos nos adequando à identidade de gênero, cientes de que no mundo atual as pessoas tem liberdade de se expressarem de forma tão diversa e plural e que o respeito à singularidade e a tolerância de cada indivíduo torna-se fator de extrema importância. 6) Sabemos que a escrita acadêmica tem como premissa ser científica, ou seja, baseada em normas e padrões da academia, portanto, pedimos licença para fugir um pouco às regras com o objetivo de nos aproximarmos de vocês e para que 1 Trabalho inédito de opinião ou pesquisa que nunca foi publicado em revista, anais de congresso ou similares. 2 FERREIRA, Aurélio Buarque de Holanda. Novo Dicionário Eletrônico Aurélio. Versão 5.0. Editora Positivo, 2005. Todos os direitos são reservados ao Grupo Prominas, de acordo com a convenção internacional de direitos autorais. Nenhuma parte deste material pode ser reproduzida ou utilizada, seja por meios eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. 7 os temas abordados cheguem de maneira clara e objetiva, mas não menos científicos. Por fim: 7) Deixaremos em nota de rodapé, sempre que necessário, o link para consulta de documentos e legislação pertinente ao assunto, visto que esta última está em constante atualização. Caso esteja com material digital, basta dar um Ctrl + clique que chegará ao documento original e ali encontrará possíveis leis complementares e/ou outras informações atualizadas. Caso esteja com material impresso e tendo acesso à Internet, basta digitar o link e chegará ao mesmo local. Todos os direitos são reservados ao Grupo Prominas, de acordo com a convenção internacional de direitos autorais. Nenhuma parte deste material pode ser reproduzida ou utilizada, seja por meios eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. 8 UNIDADE 1 – ENGENHARIA DIAGNÓSTICA E ENGENHARIA PREVENTIVA A prevenção das patologias no/do concreto certamente começa pela elaboração de um bom projeto e especificações adequadas a cada ambiente, portanto, vamos começar o módulo refletindo um pouco sobre a Engenharia Diagnóstica e a Engenharia Preventiva. Evidentemente que vamos nos deparar com a questão que envolve qualidade total, afinal de contas ela vem sendo buscada degrau a degrau pelas organizações que primam por manterem-se no mercado de maneira competitiva e saudável, mas adiantamos que o último módulo ficou reservado justamente para tratarmos dela e outros temas que consideramos especiais. Por ora, centraremos nossos esforços na Engenharia Diagnóstica e na Engenharia Preventiva. 1.1 Engenharia Diagnóstica Na sua origem brasileira, em 2005, a Engenharia Diagnóstica (ED) foi conceituada como a arte de criar ações proativas, por meio dos diagnósticos, prognósticos e prescrições técnicas, visando à qualidade total. Mais adiante, em 2011, o conceito tratava a ED como sendo a arte de distinguir anomalias por meio de procedimentos técnicos. Logo adiante, em 2013, o conceito voltou-se para a investigação técnica de manifestações patológicas prediais (construção, manutenção e uso), visando aprimorar a qualidade ou determinar responsabilidades. Todos esses conceitos abordam visões técnicas voltadas para os diagnósticos que indicam caminhos para ações corretivas, cada qual adaptado a seu tempo, na sua realidade (GOMIDE, 2016). Atualmente, com as vigências de novas normas da ABNT, dentre elas NBRs 5674/12 e 15.575/13, maior abrangência da ED nas construções em geral, além das edificações, e novas necessidades de diagnósticos para o desempenho, além das tradicionais manifestações patológicas, bem como pela própria evolução natural da disciplina, cabemnovos enfoques e conceitos, podendo-se sugerir o seguinte: Engenharia Diagnóstica é a disciplina do processo de determinação dos diagnósticos de manifestações patológicas e níveis de desempenho das Todos os direitos são reservados ao Grupo Prominas, de acordo com a convenção internacional de direitos autorais. Nenhuma parte deste material pode ser reproduzida ou utilizada, seja por meios eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. 9 construções, através de investigações técnicas Tetra “IN” (INiciação – INtuição – INter-relação – INferência), visando reparações e aprimoramentos de Qualidade Total, ou apurações de Responsabilidades. O processo diagnóstico desse novo conceito pode ser ilustrado pelo quadro Tetra “IN”, ilustrado abaixo: Quadro Tetra IN Figura 3: Quadro Tetra IN. Fonte: Gomide (2016, p. 2). Em resumo: a Engenharia Diagnóstica é o check up da construção, desde a sua concepção até a sua desconstrução. Os resultados dos diagnósticos das investigações seguem uma hierarquia que também podemos chamar de ferramentas. São elas: 1) Vistoria em Edificação É a constatação técnica de determinado fato, condição ou direito relativo a uma edificação, mediante verificação in loco, ou seja, ela acontece pela inspeção tátil-visual das condições aparentes da edificação, podendo contar, eventualmente, Todos os direitos são reservados ao Grupo Prominas, de acordo com a convenção internacional de direitos autorais. Nenhuma parte deste material pode ser reproduzida ou utilizada, seja por meios eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. 10 com o uso de alguns equipamentos e ferramentas não invasivas. Ou seja, não é capaz de detectar vícios, defeitos ou anomalias ocultas. Dentro do escopo da vistoria, enquadra-se a constatação e registro em laudo técnico das condições físicas aparentes da edificação, não englobando qualquer análise ou classificação das anomalias e falhas, nem exames ou testes para detecção de suas causas e origens, tampouco as recomendações técnicas para solução do problema. 2) Inspeção em Edificação Geralmente é feita de forma preventiva. Seria a análise técnica de fato, condição ou direito relativo a uma edificação, com base na interpretação e experiência do engenheiro diagnóstico. O trabalho de inspeção, assim como a vistoria, possui caráter tátil-visual e não emprega ensaios tecnológicos para sua realização de forma que não são levantadas as causas e origens das anomalias e falhas constatadas nem prescritas soluções para as mesmas. A inspeção registra e analisa os problemas construtivos existentes em um imóvel em uso, classificando-os de acordo com o grau de risco e determinando uma ordem de reparos e intervenções adequada para que os problemas mais graves sejam corrigidos com prioridade e os demais de acordo com o orçamento disponível. Seu principal objetivo é avaliar e identificar o estado geral da edificação e de seus sistemas construtivos, analisando seus aspectos de desempenho, funcionalidade, vida útil, segurança, estado de conservação e manutenção, utilização e operação. Todos os direitos são reservados ao Grupo Prominas, de acordo com a convenção internacional de direitos autorais. Nenhuma parte deste material pode ser reproduzida ou utilizada, seja por meios eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. 11 Figura 4: Progressividade Diagnóstica. Fonte: https://www.institutodeengenharia.org.br/site/2014/12/09/auditoria-de-manutencao-e- desempenho-com-base-nas-normas-da-abnt/ 3) Auditoria em Edificação É o atestamento técnico, ou não, de conformidade de um fato, condição ou direito relativo a uma edificação. Geralmente é recomendado para a conclusão e entrega de uma obra, acionamento de garantia para edificações em fase de garantia e edificações em uso para manutenção e conservação dos mesmos. 4) Perícia em Edificação É uma análise mais completa e detalhada se comparada aos trabalhos anteriores. É a determinação da origem, causa e mecanismo de ação de um fato, condição ou direito relativo a uma edificação. O trabalho de perícia é empregado com evidente sucesso na determinação das responsabilidades pelas falhas e anomalias estudadas. Além disso, é amplamente utilizado nos processos de reparos, recuperações e reforços nas edificações. 5) Consultoria em Edificação É um trabalho de maior complexidade. Da mesma forma que ocorre na perícia, a consultoria determina as causas e origens das falhas e anomalias de uma Todos os direitos são reservados ao Grupo Prominas, de acordo com a convenção internacional de direitos autorais. Nenhuma parte deste material pode ser reproduzida ou utilizada, seja por meios eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. 12 edificação através de estudo técnico minucioso utilizando ensaios e testes tecnológicos como artifício. No entanto, a consultoria vai além do escopo da perícia, prescrevendo as recomendações técnicas para solução do problema. Em termos práticos, além de diagnosticar o problema construtivo, prescreve para o gestor ou usuários da edificação a forma tecnicamente adequada de solucioná-lo. Dessa forma, é altamente recomendada para a correção dos problemas construtivos de uma edificação ou imóvel (ZANDONELLO, 2016). Enfim, os laudos de Engenharia Diagnóstica podem servir para diversas finalidades, mas as duas principais estão relacionadas aos estudos da qualidade técnica ou produção de provas periciais. A qualidade construtiva pressupõe a ausência de problemas técnicos, sendo fundamental se evitar ou minimizar as patologias prediais, motivo da importância dos estudos diagnósticos das mesmas, quer para repará-las, quer para evitá-las. Quanto às provas periciais de Engenharia Diagnóstica, as mesmas visam a apuração da responsabilidade pela ocorrência da patologia predial, para que se possa indenizar as pessoas prejudicadas pelas suas ocorrências (GOMIDE, 2013). Guarde... � Etiologia técnica da edificação é a determinação dos efeitos, origens, causas e mecanismos de ação, agentes e fatores de agravamento das anomalias construtivas e falhas de manutenção. � Terapêutica da edificação se reporta aos estudos das reparações das anomalias construtivas e falhas de manutenção. � Patologia da edificação é o estudo que se ocupa da natureza e das modificações das condições físicas e/ou funcionais produzidas pelas anomalias construtivas e falhas da edificações, através de auditorias, perícias e ensaios técnicos. Todos os direitos são reservados ao Grupo Prominas, de acordo com a convenção internacional de direitos autorais. Nenhuma parte deste material pode ser reproduzida ou utilizada, seja por meios eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. 13 Figura 5: Fluxograma da Engenharia Diagnóstica. Fonte: Fagundes Neto (2014, p. 6). 1.2 Engenharia Preventiva/Manutenção Entende-se por manutenção de uma estrutura, o conjunto de atividades necessárias à garantia do seu desempenho satisfatório ao longo do tempo, ou seja, o conjunto de rotinas que tenham por finalidade o prolongamento da vida útil da obra, a um custo compensador. Um bom programa de manutenção implica definição de metodologias adequadas de operação, controle e execução da obra, e na análise custo-benefíciodesta manutenção. O foco na manutenção não é uma atividade nova. Ela vem se desenvolvendo desde o início do século XX e, mais recentemente, em termos de responsabilidade, vimos surgir a presença do usuário como elemento participante da última etapa de uma obra, a etapa da utilização da estrutura, a qual contribui para a garantia de desempenho, ou para a durabilidade da construção. Em termos de manutenção, fica clara a corresponsabilização, pois proprietário, investidor e usuário deverão sempre estar dispostos a suportar o custo com o sistema de manutenção concebido pelos projetistas, que deverá ter sido Todos os direitos são reservados ao Grupo Prominas, de acordo com a convenção internacional de direitos autorais. Nenhuma parte deste material pode ser reproduzida ou utilizada, seja por meios eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. 14 respeitado e viabilizado pelo construtor. A base desse sistema, aliás, será o conjunto de inspeções rotineiras, em que o usuário será figura preponderante (SOUZA; RIPPER, 2009). Falar em prevenção nos leva a algumas características necessárias a uma obra: vida útil, desempenho e durabilidade. a) Vida útil de um material entende-se como o período durante o qual as suas propriedades permanecem acima dos limites mínimos especificados. O conhecimento da vida útil e da curva de deterioração de cada material ou estrutura são fatores de fundamental importância para a confecção de orçamentos reais para a obra, assim como de programas de manutenção adequados e realistas (SOUZA; RIPPER, 2009). De acordo com a ISO 13823:2008, vida útil é definida também como o período efetivo de tempo durante o qual uma estrutura ou qualquer de seus componentes satisfazem os requisitos de desempenho do projeto, sem ações imprevistas de manutenção ou reparo. A vida útil está ligada diretamente à durabilidade, se a edificação tiver seus produtos ou sistemas prediais duráveis, consequentemente, terá sua vida útil prolongada (POSSAN; DEMOLINER, 2013). “Período de tempo em que um edifício e/ou seus sistemas se prestam às atividades para as quais foram projetados e construídos (...).” (NBR 15575:2013, p. 34). O estudo da vida útil das estruturas está ligado ao que é tecnicamente ponderável, e a sua evolução deve necessariamente passar por maior conhecimento de durabilidade dos materiais, dos componentes e dos vários sistemas estruturais, assim como pelo aperfeiçoamento dos processos construtivos, dos programas e das técnicas de manutenção (SOUZA; RIPPER, 2009). No passado, as normas brasileiras deixavam subentendido que 50 anos era o prazo de vida útil especificada em projeto (HELENE, 2013). Após a NBR 15575, a norma brasileira de desempenho especifica que a vida útil de projeto da estrutura de concreto é no mínimo 50 anos, já os ingleses adotam que a estrutura deverá ter vida útil de no mínimo 60 anos, o que representa projetos de estruturas mais duráveis. Vejam os quadros abaixo: Todos os direitos são reservados ao Grupo Prominas, de acordo com a convenção internacional de direitos autorais. Nenhuma parte deste material pode ser reproduzida ou utilizada, seja por meios eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. 15 Exemplos de Vida Útil de Projeto aplicando os conceitos da NBR 15575 Parte da edificação Exemplos VUP em anos Mín. Interm. Sup. Estrutura principal Fundações, elementos estruturais (pilares, vigas, lajes, e outros), paredes estruturais, estruturas periféricas, contenções e arrimos. ≥50 ≥63 ≥75 Estruturas auxiliares Muro divisórias, estrutura de escadas externas. ≥20 ≥25 ≥30 Vedação externa Paredes de vedação externas, painéis de fachada, fachada-cortina. ≥40 ≥50 ≥60 Vedação interna Paredes e divisórias leves internas, escadas internas, guarda-corpo. ≥20 ≥25 ≥30 Fonte: ABNT NBR 15575:2013. Vida Útil de Projetos recomendada pelos ingleses BS 7543, 1992 - Guia para Durabilidade de Edifícios, elementos dos edifícios, produtos e componentes Vida útil Tipo de estrutura < 10 anos Temporárias. > 10 anos Substituíveis. > 30 anos Edifícios industriais e reformas. > 60 anos Edifícios novos e reformas de edifícios públicos. > 120 anos Obras de arte e edifícios públicos novos. Fonte: Helene (2003, p.10). b) Desempenho é “o comportamento em uso de uma edificação e de seus sistemas” (NBR 15575, 2013, p. 30) e só poderá ser considerado satisfatório se atender às exigências do usuário daquela edificação (RAMOS, 2010). Numa edificação, o desempenho pode ser entendido como as condições mínimas de habitabilidade (como conforto térmico, higiene, entre outros) necessárias para a utilização dos indivíduos durante determinado período de tempo (DEMOLIER; POSSAN, 2013). Segundo Souza (2015), o desempenho pode variar de um produto para o outro, pois as edificações são compostas de diversos produtos que estão sujeitos a Todos os direitos são reservados ao Grupo Prominas, de acordo com a convenção internacional de direitos autorais. Nenhuma parte deste material pode ser reproduzida ou utilizada, seja por meios eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. 16 um conjunto de fenômeno durante a sua vida útil denominado condições de exposições, causadas por ações de: i) fenômenos naturais (variações de temperatura, umidade do ar, ação de intempéries, ações externas da edificação, entre outros); ii) cuidados no uso (manutenção); iii) concepção (exigências do usuário, acomodação da estrutura, ação de carga permanente). Frise-se que para a análise do desempenho desses produtos na edificação, deve-se considerar também a finalidade a qual foi projetada, e o atendimento aos usuários, independente do material utilizado na fase de concepção (JONH; SATTO, 2006 apud MATTOS JUNIOR, 2013). Para atingir a finalidade de se verificar o desempenho dos materiais, (...) é realizada uma investigação sistemática baseada em métodos consistentes, capazes de produzir uma interpretação objetiva sobre o comportamento esperado do sistema nas condições de uso definidas (NBR 15575:2013). c) A durabilidade é a capacidade da edificação ou de seus sistemas de desempenhar suas funções ao longo do tempo, sob condições de uso (...) (NBR 15575:2013). A durabilidade não é apenas a propriedade em si do material, mas sim a função relacionada a ele, no qual está exposta e submetida à condição de utilização, as suas características e/ou componentes, durante a vida útil da edificação (DEMOLINER; POSSAN, 2013). De acordo com John e Satto (2006 apud MATTOS JUNIOR, 2013), para análise de durabilidade de um material, deve-se sempre considerar o ambiente que ele está exposto, pois as condições de degradação do mesmo, afeta diretamente na sua vida útil. Focando nas estruturas de concreto, Souza e Ripper (2009, p. 19) explicam que a associação entre vida útil e durabilidade é inevitável. Conhecidas ou estimadas, as características de deterioração do material concreto e dos sistemas estruturais, entende-se como durabilidade o parâmetro que relaciona a aplicação dessas características a uma determinada construção, individualizando-a pela Todos os direitos são reservados ao Grupo Prominas, de acordo com a convenção internacional de direitos autorais. Nenhuma parte deste material pode ser reproduzida ou utilizada, seja por meios eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. 17 avaliaçãoda resposta que dará aos efeitos da agressividade ambiental, e definindo, então, a vida útil da mesma. Deve-se entender que a concepção de uma construção durável implica a adoção de um conjunto de decisões e procedimentos que garantam à estrutura e aos materiais que a compõem um desempenho satisfatório ao longo da vida útil da construção. Em termos de durabilidade das estruturas de concreto, e para além das questões ligadas à resistência mecânica propriamente dita, a palavra-chave relacionada ao material concreto, como pseudossólido que é, é água. Assim, serão a quantidade de água no concreto e a sua relação com a quantidade de ligante, o elemento básico que irá reger características como densidade, compacidade, porosidade, permeabilidade, capilaridade e fissuração, além de sua resistência mecânica, que, em resumo, são os indicadores de qualidade do material, passo primeiro para a classificação de uma estrutura como durável ou não. O outro lado da equação é justamente o que aborda a agressividade ambiental, ou seja, a capacidade de transporte dos líquidos e gases contidos no meio ambiente para o interior do concreto. Portanto, a modelização do mecanismo de estudo da durabilidade passa pela avaliação e compatibilização entre a agressão ambiental, por um lado, e a “qualidade” do concreto e da estrutura, por outro, sendo este cenário definido à luz do tempo e do custo da estrutura. As normas e regulamentos seja em fase de produção, e as que já vigoram desde o século XX, optaram por estabelecer os critérios que permitem aos responsáveis individualizar, convenientemente, modelos duráveis para as suas construções, a partir da definição de classes de exposição das estruturas e de seus componentes em função da deterioração a que estarão submetidas, a partir de: � corrosão das armaduras, sob efeito da carbonatação e/ou dos cloretos, por tipo de ambiente; � ação do frio e/ou do calor, também por tipo de ambiente; � agressividade química. Todos os direitos são reservados ao Grupo Prominas, de acordo com a convenção internacional de direitos autorais. Nenhuma parte deste material pode ser reproduzida ou utilizada, seja por meios eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. 18 Para cada caso ou combinação de casos, as classes de exposição indicarão níveis de risco ou parâmetros mínimos a serem observados como condição primeira para que se consiga uma construção durável. Assim, estarão definidos: a) dosagem mínima de cimento; b) fator água/cimento máximo; c) classe de resistência mínima do concreto; d) cobrimento mínimo das barras das armaduras; e) método de cura (MAZER, 2008). Guarde... No Brasil, a Norma de Desempenho (NR 15575), lançada em 2013, constitui-se no principal documento normativo voltado ao desempenho de edificações habitacionais. Objetiva estabelecer uma sistemática de avaliação de tecnologias e sistemas construtivos habitacionais, com base em requisitos e critérios de desempenho expressos em normas técnicas brasileiras vigentes. Essa norma definiu as condições mínimas de exposição (sobrecarga, peso próprio, ação de intempéries, entre outros) que a estrutura de concreto deve atender durante a vida útil e os seus requisitos mínimos: � não ruir ou perder a estabilidade de nenhuma de suas partes; � prover segurança aos usuários sob ação de impactos, vibrações e outras solicitações decorrentes da utilização normal da edificação, previsíveis na época do projeto; � não provocar sensação de insegurança aos usuários pelas deformações de quaisquer elementos da edificação, admitindo-se tal requisito atendido, caso as deformações se mantenham dentro dos limites estabelecidos nesta Norma; � não repercutir em estados inaceitáveis de fissuras de vedações e acabamentos; � não prejudicar a manobra normal de partes como portas e janelas, nem repercutir no funcionamento anormal das instalações em face das deformações dos elementos estruturais; � atender às disposições das normas NBR 5629, NBR 11682 e NBR 6122 relativas às interações com o solo e com o entorno da edificação. Todos os direitos são reservados ao Grupo Prominas, de acordo com a convenção internacional de direitos autorais. Nenhuma parte deste material pode ser reproduzida ou utilizada, seja por meios eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. 19 Uma das formas de detectar e evitar o agravamento das patologias presentes na estrutura é através da inspeção estrutural periódica para monitoramento das patologias. Com isso, cria-se a possibilidade de proporcionar maneiras de garantir maior vida útil e resistência à degradação da estrutura, além de ser uma forma de economizar recursos com a prevenção (KRÜGER; MOREIRA; BRIK, 2013). Brandão (1999 apud CASTRO, 2016) relembra que durante anos, o concreto foi considerado um material extremamente durável. E que atualmente a deterioração precoce das estruturas estão ligadas diretamente a um somatório de fatores, dos quais citam-se: inadequação dos materiais, má utilização da obra, agressividade do meio ambiente, ineficiência e falta de manutenção. Vale anotar que patologias em estruturas de concreto sempre existirão, seja devido à dilatação dos materiais ou à ação de intempéries, entre outros, o problema é a idade em que estão surgindo. Ocorre que, atualmente, antes dos 20 anos de existência, as edificações já necessitam de manutenções corretivas para aumento da vida útil (ANDRADE; COSTA; SILVA, 2008). Pelos motivos acima e por ser um erro acharmos que uma construção seja uma obra eterna sem necessidades de intervenções, as obras precisam de avaliação periódica e criteriosa em todas as áreas e sistemas, o que ocorre geralmente via inspeção predial. 1.3 A inspeção predial Seja na prancheta, em erros de concepção, na execução da obra, por causas extrínsecas, por falhas de manutenção, por mau uso, enfim, são várias as possibilidades do surgimento de problemas em uma edificação e disso decorre a importância da inspeção predial, ou seja, para detectar, monitorar e corrigir (quando possível) as falhas e deficiências. Na inspeção predial, avalia-se o real estado de conservação e manutenção da edificação, bem como o grau de criticidade das deficiências constatadas. Ressalte-se que existem diferentes tipos de inspeção que podem ser realizadas em um edifício. A escolha entre um ou outro modelo depende de alguns fatores como, por exemplo, o grau de profundidade e detalhamento desejado pelo inspetor, a Todos os direitos são reservados ao Grupo Prominas, de acordo com a convenção internacional de direitos autorais. Nenhuma parte deste material pode ser reproduzida ou utilizada, seja por meios eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. 20 finalidade da inspeção predial, as condições do imóvel e a complexidade dos sistemas instalados, entre outros. Depois de identificar as anomalias e falhas, as patologias são classificadas quanto ao grau de urgência em relação à perda de desempenho e aos riscos aos usuários com relação a algumas medidas de manutenção que devem ser tomadas, tais como: substituição de peças e dispositivos que estão apresentando problemas, bem como de componentes perto do fim de sua vida útil, realização de teste de estanqueidade, limpeza, entre outros (CARVALHO JÚNIOR, 2013). Guarde... A inspeção predial: � identifica necessidade de ações corretivas e preventivas; � fornece subsídios para implantação do programa de manutenção predial; � possibilita a classificação das anomalias e falhasquanto à ordem de prioridade de ações reparadoras; � fornece recomendações técnicas quanto à necessidade de correções prevenindo ações corretivas insatisfatórias que necessitarão de retrabalho e possibilitarão o ressurgimento ou agravamento dos problemas; e, � dentro de certo nível, propicia a manutenção preditiva, uma vez que a inspeção predial poderá fornecer prognóstico de ocorrência de anomalias e também poderá conter sugestão de realização de testes e ensaios tecnológicos para identificação de problemas (SILVA, 2016). Todos os direitos são reservados ao Grupo Prominas, de acordo com a convenção internacional de direitos autorais. Nenhuma parte deste material pode ser reproduzida ou utilizada, seja por meios eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. 21 UNIDADE 2 – CAUSAS DA DETERIORAÇÃO DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO Numa estrutura, as manifestações patológicas comprometem a capacidade mecânica, funcional e estética da construção, o que reforça a relação entre a patologia e o desempenho da edificação conforme seu uso. Além do desempenho, há outros dois aspectos essenciais, o tempo que está associado à vida útil, e a condição de exposição que se entende como durabilidade (ANDRADE; COSTA e SILVA, 2008). Helene (1992) nos lembra que para um dano qualquer, existe a possiblidade de vários fatores serem responsáveis. Esses danos podem vir apenas a causar incômodos para aqueles que irão utilizar a obra segundo o fim para que foi feita, tais como pequenas infiltrações até grandes problemas que podem levar a estrutura ao colapso. Também já sabemos que as manifestações patológicas podem surgir desde a etapa de concepção da estrutura, na fase da construção propriamente dita ou na fase de utilização que dependerá de uma boa manutenção. Manifestações patológicas em estruturas de concreto armado que tenham sua causa na concepção do projeto são aquelas que advêm de um mau planejamento do mesmo ou falhas técnicas, sejam por desconhecimento ou negligência. Podem se originar de um mau lançamento da estrutura, erro em execução de anteprojeto ou até mesmo na elaboração do projeto de execução. Podemos citar como exemplo as fissuras em uma viga devido ao erro de cálculo da flecha, ou fissuras de elementos estruturais devido a não ser respeitado ou negligenciado o Estado Limite Último3 (TRINDADE, 2015). Na fase de execução do projeto, antes de qualquer processo de construção, deve haver o planejamento do canteiro da obra para o bom andamento da mesma, assim como a programação de todas as atividades e também o cronograma com o tempo limite de cada parte a ser executada. Os responsáveis técnicos da obra, juntamente com os mestres de obras, devem estar totalmente atentos ao projeto e a todas as informações que o mesmo 3 Situação (limite) a partir da qual a estrutura deixa de atender a uma das finalidades de sua construção. Todos os direitos são reservados ao Grupo Prominas, de acordo com a convenção internacional de direitos autorais. Nenhuma parte deste material pode ser reproduzida ou utilizada, seja por meios eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. 22 fornece, tais como escalas, dimensões e posições dos elementos estruturais e demais medidas para que a execução ocorra da melhor maneira possível, evitando que futuramente surjam manifestações patológicas. Outro fator que deve ser analisado nesta etapa é a qualidade da mão de obra do quadro de funcionários. É comum ocorrerem erros que geram patologias quando se usa mão de obra desqualificada ou até mesmo mão de obra qualificada, que não esteja ambientada para uma nova tecnologia, ou ainda usá-la fora de sua área de especialização. A partir do instante em que é iniciada a construção, a mesma já está suscetível à ocorrência de falhas das mais diversas naturezas, associadas a causas variadas como (já dito) falta de mão de obra qualificada, controle de qualidade praticamente inexistente, execução da obra com pouca qualidade, péssimas condições de trabalhos para os funcionários, materiais de segunda linha com qualidade péssima, irresponsabilidade técnica dos responsáveis e até mesmo sabotagem. Pode-se citar como exemplos de patologias geradas por erros na execução de estruturas de concreto armado, trincas em vigas devidas à falta de barras de aço, trincas de elementos estruturais devido ao mau escoramento das formas, falhas no concreto devido à precária vibração do concreto (TAKATA, 2009). Por fim, na fase de utilização, dentre outros, o manuseio errôneo da construção é um dos motivos de surgimento de patologias, além da falta e manutenção. Trindade (2015) explica que após a liberação da obra para o usuário, este poderá causar danos na estrutura, seja por desleixo ou ignorância. O uso da estrutura deve ser visto de maneira análoga a qualquer equipamento mecânico ou elétrico, ou seja, deve-se usá-la respeitando o projeto e realizando as manutenções necessárias indicadas pelos responsáveis técnicos. Em especial, quando se fala em concreto, deve-se dar atenção para produtos que venham a causar corrosão do mesmo e das armaduras de aço, assim como para os valores de sobrecargas permitidos nos elementos estruturais. Alguns exemplos de patologias geradas nesta fase são trincas devido à retirada de alguma estrutura, portante para abrir vãos, seja para janelas, portas ou qualquer outra finalidade. Todos os direitos são reservados ao Grupo Prominas, de acordo com a convenção internacional de direitos autorais. Nenhuma parte deste material pode ser reproduzida ou utilizada, seja por meios eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. 23 De todo modo, a formação das patologias está diretamente interligada à durabilidade, ou seja, a qualidade dos materiais empregados que compõe a estrutura de concreto e o desempenho ao longo do tempo está relacionado ao atendimento às necessidades dos usuários e o fim para o qual foi projetado, e, que juntos, atrelados a uma política de manutenção, garantem o prolongamento da vida útil da estrutura até o fim da sua vida útil de serviço, conforme demonstrado nas duas ilustrações abaixo: Conceitos gerais correlatos à patologia das construções Figura 6: Conceitos gerais correlatos à patologia das construções. Fonte: Andrade; Costa e Silva (2008, p. 3). Variação do desempenho de uma estrutura de concreto armado ao longo do tempo Todos os direitos são reservados ao Grupo Prominas, de acordo com a convenção internacional de direitos autorais. Nenhuma parte deste material pode ser reproduzida ou utilizada, seja por meios eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. 24 Figura 7: Variação do desempenho de uma estrutura de concreto armado ao longo do tempo. Fonte: Medeiros, Andrade e Helene (2011, p.10). Em se tratando de edifícios de múltiplos pavimentos em concreto armado no Brasil, a manifestação patológica mais detectada é a corrosão de armadura, cujas consequências estruturais podem ser muito graves, e suas origens são ocasionadas por diversos fatores, como infiltrações de água e desplacamento em revestimentos aderidos, principalmente em áreas externas (COSTA; SILVA, 2008). O IBAPE (2012) complementa que são comuns nas estruturas de concreto, patologias classificadas como fissuras, trincas, rachaduras e fenda, ocasionadas pelo conflito da combinação química dos elementosou execução, e a consequência mais comum é o destacamento do concreto ou a perda de seção da peça. Os principais sintomas das patologias em estruturas de concreto, suas causas e configurações pode-se enumerá-los em oito: 1. eflorescência; 2. fissuração e perda de massa (resistência); 3. expansão e fissuração; 4. manchamento superficial; 5. expansão, fissuração e lascamentos da armadura; 6. fissuras, lascas da estrutura; 7. fissuras verticais em contato com o elemento que restringe a contração da estrutura; e, Todos os direitos são reservados ao Grupo Prominas, de acordo com a convenção internacional de direitos autorais. Nenhuma parte deste material pode ser reproduzida ou utilizada, seja por meios eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. 25 8. fissuras da estrutura (PIANCASTELLI, 2005 p. 3 apud MATTOS JUNIOR, 2013). Medeiros, Andrade e Helene (2011, p. 4) também afirmam que não há limites explícitos para fissuras de corrosão, expansões por reações álcali-agregados, lixiviação tipo eflorescências, fungos, manchas, despassivação, carbonatação, perfil de cloretos e outras formas de deterioração das estruturas de concreto. Guarde... As possíveis causas de falhas que podem ocorrer durante a etapa de estudo da futura edificação são aquelas originadas de um estudo preliminar deficiente, ou de anteprojetos equivocados, enquanto que as falhas geradas na realização do projeto final, geralmente são as responsáveis pela implantação de problemas patológicos sérios e podem ser por diversos fatores, tais como: a) projetos inadequados (deficiência no cálculo da estrutura, avaliação da resistência do solo, má definição do modelo analítico, entre outros); b) falta de compatibilidade entre o projeto estrutural e o arquitetônico, bem como os demais projetos civis; c) especificação inadequada de materiais; d) detalhamento insuficiente ou errado; e) detalhes construtivos inexequíveis; f) falta de padronização das representações (convenções); g) erros de dimensionamento (SOUZA; RIPPER, 2009). A sequência lógica do processo de construção civil indica que a etapa de construção deva ser iniciada somente após o término da etapa de concepção, com a conclusão de todos os estudos e projetos que lhe são inerentes. As principais falhas que podem ocorrer durante a etapa de execução da estrutura são: a) deficiências de concretagem (transporte, lançamento, juntas de concretagem, adensamento, cura, outros); b) inadequação de escoramentos e fôrmas; c) deficiência nas armaduras (estribos, ancoragem, emendas, cobrimento, espaçamento, posicionamento); Todos os direitos são reservados ao Grupo Prominas, de acordo com a convenção internacional de direitos autorais. Nenhuma parte deste material pode ser reproduzida ou utilizada, seja por meios eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. 26 d) má utilização ou utilização incorreta dos materiais de construção (fck inferior ao especificado, aço diferente do especificado, solo com características diferentes, utilização inadequada de aditivos, dosagem inadequada do concreto); e) inexistência de controle de qualidade (SOUZA; RIPPER, 2009). 2.1 Causas intrínsecas Souza e Ripper (2009) classificam como causas intrínsecas aquelas em que os processos de deterioração das estruturas são inerentes a elas mesmas, ou seja, as que se originam dos materiais e das peças estruturais, durante as fases de execução ou utilização, por falhas humanas, por questões próprias ao material concreto e por ações externas, inclusive acidentes. Mesmo parecendo e sendo redundantes devemos frisar que: a) Falhas humanas durante a construção muitas vezes ocorrem devido à baixa qualidade de mão de obra, dentre as quais podemos citar: � deficiências de concretagem – transporte, lançamento, juntas de concretagem, adensamento e cura; � inadequação de escoramentos e formas; � deficiência nas armaduras – má interpretação dos projetos, insuficiência de armaduras, mau posicionamento das armaduras, cobrimento de concreto insuficiente, dobramento inadequado das barras; deficiência nas ancoragens; � utilização incorreta dos materiais de construção – fck inferior ao especificado, aço diferente do especificado, utilização inadequada de aditivos; � inexistência de controle de qualidade. b) Falhas humanas durante a utilização. c) Causas naturais: � causas próprias à estrutura porosa do concreto; � causas químicas – reações internas ao concreto, presença de cloretos e elevação interna da temperatura do concreto; � causas físicas – variação de temperatura, insolação, vento e água; Todos os direitos são reservados ao Grupo Prominas, de acordo com a convenção internacional de direitos autorais. Nenhuma parte deste material pode ser reproduzida ou utilizada, seja por meios eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. 27 � causas biológicas – animais (insetos, roedores, pássaros, vermes) vegetais (raízes trepadeiras, fungos, bolores). 2.2 Causas extrínsecas As causas extrínsecas são classificadas, também por Souza e Ripper (2009), como sendo aquelas que ocorrem independentemente da estrutura em si, assim como da composição dos materiais como concreto e aço e de erros de execução. De maneira geral, podem ser entendidas como os fatores que atacam a estrutura de fora para dentro durante a concepção e a vida útil da estrutura. Elas seriam: a) Falhas humanas durante o projeto � Má avaliação de cargas – as cargas em uma construção qualquer devem ser avaliadas corretamente a partir de Normas que regulamentam o valor que o engenheiro calculista irá utilizar no projeto para dimensionar as estruturas. Caso contrário, poderão ocasionar patologias nas estruturas de concreto armado. São divididas em gravitacionais, climáticas e acidentais: * podem ser cargas gravitacionais permanentes – aquelas que correspondem ao peso próprio das estruturas somados ao peso da alvenaria, pisos e revestimentos. Também podem ser gravitacionais variáveis, como aquelas que consistem em cargas que variam com o tempo, por exemplo, caixas d’agua; * cargas climáticas, geralmente são vento, neve e ondas. As correspondentes ao vento são as que recebem maior atenção no Brasil, devendo ser consideradas juntamente ao peso próprio e sobrecarga nas combinações para chegar aos momentos máximos para que assim o engenheiro calculista dimensione a estrutura. Cargas de ondas agem e devem ser consideradas em pilares de pontes devido à correnteza dos rios, e cargas devido à neve, são desconsideradas no Brasil; * cargas acidentais são aquelas que em geral são consideradas em situações de risco, por exemplo, choques de aeronaves em prédios altos, fundações calculadas para resistir ao máximo à ocorrência de abalos sísmicos, viadutos calculados para resistir ao choque de veículos. Todos os direitos são reservados ao Grupo Prominas, de acordo com a convenção internacional de direitos autorais. Nenhuma parte deste material pode ser reproduzida ou utilizada, seja por meios eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. 28 � Inadequação ao ambiente. � Incorreção não relação solo-estrutura. � Incorreção na consideração de juntas de dilatação. b) Falhas humanas durante a utilização � Sobrecargas Exageradas. � Alteração das condições do terreno de fundação. c) Ações mecânicas � Choques de Veículos. � Recalque de Fundações.� Acidentes (Ações Imprevisíveis). d) Ações físicas � Variação de Temperatura. � Insolação. � Atuação da água. d) Ações químicas e) Ações biológicas Todos os direitos são reservados ao Grupo Prominas, de acordo com a convenção internacional de direitos autorais. Nenhuma parte deste material pode ser reproduzida ou utilizada, seja por meios eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. 29 UNIDADE 3 – DANOS COMUNS EM ESTRUTURAS DE CONCRETO 3.1 Carbonatação Uma das causas mais frequentes da corrosão em estruturas de concreto armado, a carbonatação é a transformação do hidróxido de cálcio, com alto pH, em carbonato de cálcio, que tem um PH mais neutro (VITÓRIO, 2003). A perda de pH do concreto representa um problema, pois em seu ambiente alcalino – pH variando de 12 a 13 -, as armaduras estão protegidas da corrosão, mas, abaixo de 9,5, tem-se o início do processo de formação de células eletroquímicas de corrosão, começando a surgir, depois de algum tempo, fissuras e desprendimentos da camada de cobrimento. A existência de umidade no concreto influencia bastante o avanço da carbonatação. Outros fatores que também contribuem para que o fenômeno se desenvolva com mais rapidez são: a quantidade de CO2 do meio ambiente, a permeabilidade do concreto e a existência de fissuras (VITÓRIO, 2003). Figura 8: Representação da frente de carbonatação ao longo do tempo. Fonte: https://www.researchgate.net/figure/Figura-1-Representacao-da-frente-de-carbonatacao-ao- longo-do-tempo_fig1_315036952 3.2 Desagregação É a deterioração, por separação de partes do concreto, provocada, em geral, pela expansão devido à oxidação ou dilatação das armaduras, e também pelo aumento de volume do concreto quando este absorve água. Pode ocorrer também devido às movimentações estruturais e aos choques. Abrasão, erosão e cavitação levam à desagregação. Os agentes podem ser gases, líquidos e partículas (VITÓRIO, 2003). Todos os direitos são reservados ao Grupo Prominas, de acordo com a convenção internacional de direitos autorais. Nenhuma parte deste material pode ser reproduzida ou utilizada, seja por meios eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. 30 3.3 Disgregação Caracteriza-se pela ruptura do concreto, em especial nas partes salientes da estrutura. O concreto disgregado geralmente apresenta as características originais de resistência, porém não foi capaz de suportar a atuação de esforços anormais (VITÓRIO, 2003). 3.4 Segregação É a separação entre os elementos de concreto – a brita e a argamassa – logo após o lançamento (VITÓRIO, 2003). Na segregação interna, as partículas maiores e mais pesadas tendem a assentar na parte inferior; já na segregação externa, as partículas maiores tendem a separar da mistura durante o lançamento. Consequências da segregação: � heterogeneidade do concreto endurecido; � alterações nas relações agregado/cimento e água/cimento dentro do material. São fatores que afetam a segregação: � quantidade de água; � concretos muitos secos ou úmidos facilitam a segregação; � adições ou aditivos; � a adição de pozolanas, particularmente em misturas pobres reduz a segregação; � a incorporação de ar tem efeito análogo – as bolhas de ar funcionam como material fino; � aditivos superfluidificantes – produz-se concretos fluidos e não segregáveis pela elevada redução da água de amassamento, especialmente nas misturas ricas (GUERRA, 2013). 3.5 Perda de aderência Pode ocorrer entre a armação e o concreto ou entre concretos. A perda de aderência entre o concreto e o aço ocorre geralmente nos casos de oxidação ou dilatação da ferragem (VITÓRIO, 2003). Todos os direitos são reservados ao Grupo Prominas, de acordo com a convenção internacional de direitos autorais. Nenhuma parte deste material pode ser reproduzida ou utilizada, seja por meios eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. 31 3.6 Corrosão das armaduras A corrosão das armaduras pode-se originar por: – uma ação química; ou, – uma ação eletroquímica. • O aço diminui sua seção, e se converte completamente em óxidos. • O concreto pode fissurar ou delaminar-se devido às pressões de expansão dos óxidos. • A aderência da armadura diminui ou desaparece. São principais manifestações patológicas no concreto armado: – recobrimento das armaduras abaixo dos valores recomendados pelas normas da ABNT; – concreto executado com elevado fator água/cimento, acarretando elevada porosidade do concreto e fissuras de retração; – ausência ou deficiência de cura do concreto, propiciando a ocorrência de fissuras, porosidade excessiva, diminuição da resistência, entre outros; – segregação do concreto com formação de ninhos de concretagem; – erros de traço; – lançamento e vibração incorretos, formas inadequadas, entre outros (UFOP, 2013). Em resumo: a porosidade do concreto, a existência de trincas e a deficiência no cobrimento fazem com que a armação seja atingida por elementos agressivos, acarretando, dessa maneira, a sua oxidação. A parte oxidada aumenta o seu volume em cerca de aproximadamente 8 vezes e a força da expansão expele o concreto do cobrimento, expondo totalmente a armadura à ação agressiva do meio. A continuidade desse fenômeno acarreta a total destruição da armação, conforme ilustrado abaixo: Todos os direitos são reservados ao Grupo Prominas, de acordo com a convenção internacional de direitos autorais. Nenhuma parte deste material pode ser reproduzida ou utilizada, seja por meios eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. 32 Figura 9: Fissuras causadas pela corrosão das armaduras. Fonte: Vitório (2003, p. 32). 3.7 Corrosão do concreto O concreto, mesmo sendo bastante resistente quando de boa qualidade está sujeito a sofrer danos em presença de agentes agressivos. Normalmente, o concreto mais atacado é o de má qualidade, permeável, segregado, entre outros. Os agentes ácidos, os sulfatos, o cloro e seus compostos, os nitratos e nitritos são os principais fatores destrutivos do concreto. Mesmo a água totalmente pura, como é o caso das águas de chuvas, pode atacar o concreto através da infiltração e do acumulo ao longo do tempo (VITÓRIO, 2003). 3.8 Calcinação É o ressecamento das camadas superficiais do concreto devido à ocorrência de incêndios. 3.9 Reatividade álcali-agregado álcali sílica (RAS) A reação álcali-agregado tem sido comumente dividida em três tipos: Reação Álcali-Sílica (RAS), Reação Álcali-Silicato (RASS) e Reação Álcali- Carbonato (RAC). Em todos os casos, a consequência principal é a expansão continuada do concreto ao longo de 60 anos e sua consequente fissuração (CICHINELLI, 2007). a) Reação Álcali-Sílica: a RAS é uma reação química que ocorre entre a sílica existente em determinados tipos de agregados utilizados no concreto e o álcali (pode ser o de sódio ou de potássio) presente na parte de cimento, ou seja, a sílica Todos os direitos são reservados ao Grupo Prominas, de acordo com a convenção internacional de direitos autorais. Nenhuma parte deste material pode ser reproduzida ou utilizada, seja por meios eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. 33 reage com os álcalis sódio e potássio formando um gel sílico-alcalino,altamente instável, que começa a absorver água e a se expandir, ocupando um volume maior que os materiais que originaram a reação. A RAS provoca trincas de grande magnitude na superfície das estruturas que genericamente se dispõem no sentido longitudinal da peça, interconectadas por finas trincas aleatórias transversais. Esse tipo de patologia foi identificado pela primeira vez em 1937 como sendo um sério problema para barragens, pontes e pavimentos de rodovias. No Brasil, diversas barragens e pontes apresentam os sintomas da RAS, algumas já em estágio avançado (VITÓRIO, 2003). Detalhe de reação álcali-agregado: a seta indica a borda de reação circundando o agregado graúdo Figura 10: Detalhe de reação álcali-agregado. Fonte: Cichinelli (2007). b) Reação Álcali-Silicato (RASS): é o tipo de RAA mais encontrado em barragens construídas no Brasil e em blocos de fundação na região do Grande Recife. Consiste na reação entre álcalis disponíveis e alguns tipos de silicatos eventualmente presentes em certas rochas sedimentares, rochas metamórficas e ígneas. É uma reação que está basicamente relacionada à presença de quartzo tensionado, quartzo microcristalino a criptocristalino e minerais expansivos do grupo dos filossilicatos. c) Reação Álcali-Carbonato (RAC): é a mais rara de todas e acontece quando certos calcários dolomíticos são usados como agregado em concreto e são atacados pelos álcalis do cimento, originando uma reação denominada Todos os direitos são reservados ao Grupo Prominas, de acordo com a convenção internacional de direitos autorais. Nenhuma parte deste material pode ser reproduzida ou utilizada, seja por meios eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. 34 desdolomitização. Trata-se de uma reação bem complexa, cujas consequências são bem mais graves, mas ainda existem várias divergências sobre o provável mecanismo da reação (IBRACON, 2005 apud CICHINELLI, 2007). Todos os direitos são reservados ao Grupo Prominas, de acordo com a convenção internacional de direitos autorais. Nenhuma parte deste material pode ser reproduzida ou utilizada, seja por meios eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. 35 UNIDADE 4 – PATOLOGIAS DAS FUNDAÇÕES Fundações são os elementos estruturais cuja função é a transferência de cargas da estrutura para a camada resistente de solo. Em palavras simples: as fundações são as raízes da construção. No momento de decidir a fundação a ser aplicada, é importante seguir as etapas: i. determinar o número de furos de sondagem, bem como a sua localização; ii. analisar um perfil de sondagem; iii. saber escolher a fundação ideal para uma determinada edificação; iv. especificar corretamente o tipo de impermeabilização a ser utilizada em alicerce; v. especificar o tipo de dreno e a sua localização. Assim, quando não realizadas com atenção as etapas acima, poderemos encontrar as seguintes causas para as patologias em fundações: a) Ausência ou falhas nas investigações dos solos: � número insuficiente de sondagens; � erro de localização; � procedimentos fraudulentos; � influência da vegetação; � presença de matacões. b) Problemas envolvendo o comportamento do solo: � adoção de perfil de projeto otimista; � existência de aterro assimétrico; � falta de travamento em duas direções no topo das estacas; � não observação da flambagem das estacas muito esbeltas, dependendo das cargas nominais da superestrutura. c) Problemas envolvendo o desconhecimento do comportamento real das fundações: � adoção de sistemas de fundações diferentes; Todos os direitos são reservados ao Grupo Prominas, de acordo com a convenção internacional de direitos autorais. Nenhuma parte deste material pode ser reproduzida ou utilizada, seja por meios eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. 36 � recalques diferenciais; � adoção de fundações profundas para solos compactados assentes à camada compressível; � elementos de fundação como reforço. d) Problemas envolvendo a estrutura de fundação: � erro na determinação das cargas atuantes na fundação; � erros no dimensionamento de vigas de equilíbrio, entre outros; � armaduras densas; � armaduras das estacas tracionadas calculadas sem verificar a fissuração. e) Problemas envolvendo as especificações construtivas: � cota de assentamento; � tipos e características do solo; � tensões admissíveis adotados; � características do concreto; � recobrimento da armadura. f) Execuções-falha: � Envolvendo o elemento estrutural da fundação: • adensamento deficiente e vibração inadequada do concreto; • estrangulamento de seção de pilares enterrados; • junta de dilatação mal executada. � Problemas genéricos: • erros de locação; • falta de limpeza da cabeça de estaca para vinculação ao bloco; • flexão dos elementos cravados. g) Eventos pós-conclusão da fundação: � carregamento próprio da superestrutura; � movimento da massa do solo; � vibrações ou choques (UFOP, 2013). Todos os direitos são reservados ao Grupo Prominas, de acordo com a convenção internacional de direitos autorais. Nenhuma parte deste material pode ser reproduzida ou utilizada, seja por meios eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. 37 Em fundações diretas vamos encontrar os seguintes problemas típicos: � tensões de contato excessivas, incompatíveis com as reais características do solo, resultando em recalques inadmissíveis ou rupturas; � fundações sobre solos compressíveis sem estudo de recalques, resultando grandes deformações; � fundações apoiadas em materiais de comportamento muito diferente sem junta, ocasionando o aparecimento de recalques diferenciais; � fundações apoiadas em crosta dura sobre solos moles, sem análise de recalques, ocasionando a ruptura ou grandes deslocamentos das fundações. Já em fundações profundas os problemas típicos seriam: � estacas tipo inadequado ao subsolo, resultando mau comportamento; � geometria inadequada, comprimento ou diâmetro inferiores aos necessários; � estacas apoiadas em camadas resistentes sobre solos moles, com recalques incompatíveis com a obra; � ocorrência de atrito negativo não previsto, reduzindo a carga admissível nominal adotada para a estaca (MILITITSKY et al., 2005 apud RIBEIRO; QUINTANA, 2014). 4.1 Causas de recalque em fundações Recalque é “a deformação do solo quando submetido a cargas, provocando movimentação na fundação que, dependendo da intensidade, pode resultar em sérios danos à estrutura” (REBELLO, 2008, p. 57). Todos os direitos são reservados ao Grupo Prominas, de acordo com a convenção internacional de direitos autorais. Nenhuma parte deste material pode ser reproduzida ou utilizada, seja por meios eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. 38 Figura 11: Exemplo de recalque do pilar central. Fonte: Ferreira (2014, p. 56) Segundo Velloso e Lopes (2004), os efeitos dos recalques nas estruturas podem ser classificados em 3 grupos: a) danos estruturais – são os danos causados à estrutura propriamente dita (pilares, vigas e lajes); b) danos arquitetônicos – são os danos causados à estética da construção, tais como fissuras, trincas em paredes e acabamentos, rupturas de painéis de vidro ou mármore, entreoutros; c) danos funcionais – são os causados à utilização da estrutura com refluxo ou ruptura de esgotos e galerias, emperramento das portas e janelas, desgaste excessivo de elevadores (desaprumo da estrutura), entre outros. A grandeza dos recalques que podem ser tolerados por uma estrutura, irão depender essencialmente dos seguintes fatores abaixo: a) dos materiais constituintes da estrutura – quanto mais flexíveis os materiais, tanto maiores as deformações toleráveis; b) da velocidade de ocorrência do recalque – recalques lentos (devidos ao adensamento de uma camada argilosa, por exemplo) permitem uma acomodação da estrutura, e esta passa a suportar recalques diferenciais maiores do que suportaria se os recalques ocorressem mais rapidamente; Todos os direitos são reservados ao Grupo Prominas, de acordo com a convenção internacional de direitos autorais. Nenhuma parte deste material pode ser reproduzida ou utilizada, seja por meios eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. 39 c) da finalidade da construção – um recalque de 30mm pode ser aceitável para um piso de um galpão industrial, enquanto que 10mm pode ser exagerado para um piso que suportar máquinas sensíveis a recalques; d) da localização da construção – recalques totais normalmente admissíveis, por exemplo, na cidade do México ou em Santos, seriam totalmente inaceitáveis em São Paulo (FABRÍCIO; ROSSIGNOLO, s.d. apud RIBEIRO; QUINTANA, 2014). Dentre as causas de um recalque, podemos citar: � rebaixamento do lençol freático – caso haja presença de solo compressível no subsolo, ocorre aumento das pressões geostáticas nessa camada, independente da aplicação de carregamentos externos; � solos colapsíveis – solos de elevadas porosidades, quando entram em contato com a água, ocorre a destruição da cimentação intergranular, resultando um colapso súbito deste solo; � escavações em áreas adjacentes à fundação – mesmo com paredes ancoradas, podem ocorrer movimentos, ocasionando recalques nas edificações vizinhas; � vibrações – oriundas da operação de equipamentos como bate-estacas, rolos compactadores vibratórios, tráfego viário, entre outros; � escavação de túneis – qualquer que seja o método de execução, ocorrerão recalques da superfície do terreno (RIBEIRO; QUINTANA, 2014). Do exposto até o momento, fica clara a importância dos estudos geológicos, sobre os quais falamos em módulos anteriores, para que as construções atinjam seus objetivos, o que pode ser confirmado por Milititsky, Consoli e Schnaid (2005), ao relacionarem as fundações com os estudos dos solos: as fundações são os elementos estruturais que transmitem as cargas para o solo, portanto, seu comportamento está inteiramente ligado com o que acontece com o solo, assim, umas das principais consequências da origem desta patologia está vinculado a uma ausência de investigação do subsolo, patologias decorrentes de incertezas quanto às condições do subsolo podem ser resultado de: investigação insuficiente, Todos os direitos são reservados ao Grupo Prominas, de acordo com a convenção internacional de direitos autorais. Nenhuma parte deste material pode ser reproduzida ou utilizada, seja por meios eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. 40 investigações com falhas, interpretação inadequada dos dados do programa de investigação e casos especiais. Todos os direitos são reservados ao Grupo Prominas, de acordo com a convenção internacional de direitos autorais. Nenhuma parte deste material pode ser reproduzida ou utilizada, seja por meios eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. 41 UNIDADE 5 – PATOLOGIAS DAS ALVENARIAS Os problemas patológicos, chamados em linguagem jurídica de vícios ou defeitos de construção, ocorrem a partir de um processo construtivo, o qual se divide em cinco grandes etapas: a) planejamento; b) projetos; c) fabricação de materiais e componentes/aquisição; d) produção/execução propriamente dita; e, e) uso (manutenção e operação). Sua incidência está relacionada com o nível de controle de qualidade realizado em cada uma das etapas do processo produtivo e também com a compatibilidade entre elas. Um diagnóstico adequado deve indicar em que etapa desse processo teve origem os sintomas, principalmente se a questão envolve a necessidade de se estabelecer em que etapa do processo o vício ou defeito ocorreu para dirimir dúvidas quanto à atribuição de responsabilidades em conflitos judiciais. Assim, se o problema teve origem no projeto, o projetista falhou, se ocorreu devido à ausência de um projeto, houve mal planejamento; quando a origem está na qualidade da matéria, o fabricante errou; se na etapa de execução, a falha pode ser de mão de obra ou até de fiscalização omissa; e, por fim, se na etapa de uso, a falha pode ser de operação e manutenção. Não se deve esquecer, no entanto, que o edifício e suas partes reagem com o meio e em função das condições de exposição a que estão submetidos sofrem uma série de fenômenos físicos, químicos e biológicos que podem provocar a queda de desempenho. Essa interação pode vir a se tornar sintomas, e a situação tende a se agravar com o passar do tempo (LIMA, 2015). Em se tratando da alvenaria, com certeza, o problema que mais preocupa a um leigo são as fissuras e com justiça, pois os usuários finais tendem a ser mais exigentes com a qualidade e os empreendedores/engenheiros precisam entregar obras com a devida qualidade, além de que reparos são dispendiosos. Enfim, entregar obras sem problemas crônicos deveria fazer parte da missão das construtoras, tanto que Santos e Klimpel (2010) afirmam que as melhores garantias para a obtenção da qualidade estão no investimento em prevenção, verificação e Todos os direitos são reservados ao Grupo Prominas, de acordo com a convenção internacional de direitos autorais. Nenhuma parte deste material pode ser reproduzida ou utilizada, seja por meios eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. 42 controle de todas as etapas do trabalho, sendo que os investimentos em prevenção se resumem em: a) contratação de serviços com qualidade; b) treinamento de pessoal; c) utilização de normas e procedimentos técnicos; d) adoção de técnicas racionalizadas; e) estudo de medidas de segurança; f) seleção de fornecedores; g) preparação de planos de controle; h) planificação e manutenção do material. Mas o que vem a ser alvenaria? Alvenaria consiste em um sistema construtivo formado por um conjunto de blocos, unidos entre si, a fim de estabelecer a separação dos ambientes, obter isolamento térmico e acústico e até mesmo resistir cargas e quando empregada na construção para resistir cargas, além de seu peso próprio, dizemos que ela é autoportante, mais conhecida como alvenaria estrutural (MARINOSKI, 2011). A alvenaria estrutural é uma técnica bastante utilizada pelo homem desde a antiguidade onde o principal elemento de alvenaria era a rocha, porém a partir de 4.000 a.C., a argila foi introduzida tornando possível a produção de tijolos, sendo que hoje, podemos encontrar uma grande variabilidade de tijolos que apresentam melhor resistência a determinadas situações (TAVARES, 2011 apud OLIVEIRA et al., 2016). Todos os direitos são reservados ao Grupo Prominas, de acordo com a convenção internacional de direitos autorais. Nenhuma parte deste material pode ser reproduzida
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