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TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO DE MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS W B A 03 25 _v 1. 0 2 Diego Antonio Custódio Londrina Editora e Distribuidora Educacional S.A. 2020 TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO DE MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS 1ª edição 3 2020 Editora e Distribuidora Educacional S.A. Avenida Paris, 675 – Parque Residencial João Piza CEP: 86041-100 — Londrina — PR e-mail: editora.educacional@kroton.com.br Homepage: http://www.kroton.com.br/ Presidente Rodrigo Galindo Vice-Presidente de Pós-Graduação e Educação Continuada Paulo de Tarso Pires de Moraes Conselho Acadêmico Carlos Roberto Pagani Junior Camila Braga de Oliveira Higa Carolina Yaly Giani Vendramel de Oliveira Henrique Salustiano Silva Juliana Caramigo Gennarini Mariana Gerardi Mello Nirse Ruscheinsky Breternitz Priscila Pereira Silva Tayra Carolina Nascimento Aleixo Coordenador Mariana Gerardi Mello Revisor Hudson Goto Editorial Alessandra Cristina Fahl Beatriz Meloni Montefusco Gilvânia Honório dos Santos Mariana de Campos Barroso Paola Andressa Machado Leal Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) _________________________________________________________________________________________ Custódio, Diego Antonio C987t Técnicas de diagnóstico de manifestações patológicas/ Diego Antonio Custódio, – Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2020. 42 p. ISBN 978-65-5903-096-5 1. Patologias. 2. Manifestações patológicas. 3. Diagnóstico. I. Título. CDD 571.9 ____________________________________________________________________________________________ Raquel Torres – CRB 6/2786 © 2020 por Editora e Distribuidora Educacional S.A. Todos os direitos reservados. Nenhuma parte desta publicação poderá ser reproduzida ou transmitida de qualquer modo ou por qualquer outro meio, eletrônico ou mecânico, incluindo fotocópia, gravação ou qualquer outro tipo de sistema de armazenamento e transmissão de informação, sem prévia autorização, por escrito, da Editora e Distribuidora Educacional S.A. 4 SUMÁRIO Técnicas e metodologias de diagnósticos ___________________________ 05 Técnicas de diagnóstico para peças de concreto armado ___________ 21 Técnicas de diagnóstico para peças de aço e madeira _______________ 34 Técnicas de diagnóstico de infiltrações e fundações ________________ 50 TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO DE MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS 5 Técnicas e metodologias de diagnósticos Autoria: Diego Antônio Custódio Leitura crítica: Hudson Goto Objetivos • Conhecer as técnicas qualitativas e quantitativas para a análise das manifestações patológicas nas edificações. • Identificar as melhores técnicas de diagnóstico para as diversas manifestações patológicas em uma edificação. • Conhecer as principais metodologias de diagnóstico para a análise de manifestações patológicas em edificações. 6 1. Introdução As edificações são parte da vida de qualquer pessoa e é onde passamos a boa parte do nosso tempo. Muitas delas estão envelhecendo e até superando a sua vida útil. Os edifícios, mesmo jovens, precisam de manutenções preventivas e corretivas para garantir sua durabilidade. Segundo Chan e Choi (2015), as edificações mais velhas podem sofrer diversos problemas, que, se não forem tratados adequadamente, podem trazer consequências desastrosas aos seus usuários. De acordo com Ferreira (2010), quando um edifício apresenta um conjunto significativo de manifestações patológicas, não é possível iniciar trabalhos de reparação imediatamente, sendo necessário um diagnóstico. Portanto, a seguir vamos estudar os principais conceitos e técnicas relacionados ao diagnóstico de manifestações patológicas em edificações. É importante lembrar que o diagnóstico adequado, além de compreender a primeira fase do processo de reabilitação de uma edificação, é fundamental para garantir que os reparos tragam bons resultados a ela, evitando retrabalhos e diminuindo os custos gerais com manutenções. As técnicas de diagnóstico podem ser divididas em dois grandes grupos: qualitativas e quantitativas. Veremos a seguir as generalidades de cada um desses grupos. 2. Metodologia de diagnóstico Pode-se defiinir o diagnóstico como a busca pela explicação das causas de uma determinada manifestação patológica em uma edificação. Assim, seu grande objetivo é descobrir os mecanismos de ação de um sintoma patológico. O diagnóstico incorreto pode levar ao tratamento do sintoma e não da causa da manifestação patológica, o que pode resultar em danos ainda maiores à edificação. 7 A primeira parte do processo de um diagnóstico inclui a análise dos documentos referentes à edificação que se deseja estudar. De acordo com Ferreira (2010), pode-se distinguir o recolhimento de informações na caracterização de três partes da edificação: • Construção: seus elementos e materiais. Por exemplo: verificar o tipo de estrutura e elementos usados para vedação, os materiais utilizados para revestimento etc. • Do entorno da edificação: refere-se às ações sobre a edificação. Aqui, o responsável pelo diagnóstico deve verificar a forma como os usuários a utilizam. Por exemplo, uma estrutura que foi concebida para ser utilizada como um teatro (carga de pessoas), mas foi adaptada para ser utilizada como depósito (cargas diversas). É fundamental que seja verificada a finalidade da edificação em projeto e efetivamente dada em sua fase de ocupação. • Comportamento da construção: verificar se existem anomalias aparentes, ou seja, se a edificação já sinaliza algum problema. Por exemplo: existência de fissuras, deformações excessivas, desplacamentos etc. Ainda na análise documental, de acordo com Ferreira (2010), deve-se verificar a análise das informações escritas sob forma de memoriais descritivos e de cálculos, justificativas de projeto, soluções técnicas de engenharia adotadas e quaisquer outras informações referentes ao projeto e à execução das edificações. Inclui-se na análise documental a avaliação dos projetos, o que permitirá ao inspetor familiarizar-se com a edificação e suas particularidades. É nessa etapa também que será possível identificar alguma deficiência no projeto, a fim de verificar se tal deficiência foi sanada durante a execução ou não. Ainda na fase documental, é necessário verificar se foram realizadas intervenções na edificação e se projetos de reforma estão disponíveis. 8 Também é necessário fazer o levantamento de dados climáticos da região para verificar em que condições atmosféricas o edifício se encontra, os quais podem ser obtidos em órgãos oficiais, como o INMET (Instituto Nacional de Meteorologia). A informação verbal obtida por meio de conversas com usuários e administradores das edificações também pode representar uma importante fonte de informações. Dependendo da situação, pode ser útil realizar um questionário com os moradores (em caso de edificação residencial) ou com os usuários (em caso de outras tipologias). Esses questionários podem incluir perguntas sobre alguma situação específica observada que pode fornecer pistas para o diagnóstico. Uma metodologia de diagnóstico de edificações sugerida pelo Instituto Brasileiro de Avaliações e Perícias de Engenharia (IBAPE/SP, 2011) é apresentada na figura a seguir. Em diversos outros materiais, é possível perceber que as metodologias de diagnóstico seguem procedimentos similares. Para o profissional, a existência de um conjunto de procedimentos auxilia na elaboração de relatórios de maior qualidade e no acerto dos diagnósticos e planos de reabilitação dos edifícios. 9 Figura 1 – Metodologia de diagnóstico proposta pelo IBAPE/SP Fonte: adaptada de IBAPE/SP (2011). Na metodologia de diagnóstico do IBAPE, é possível perceber alguns outros procedimentos para facilitar a execução dos trabalhos pelo profissional. Destaca-se a classificaçãodas anomalias por grau de 10 risco, atividade muito importante, especialmente quando se trata de diagnósticos em estruturas. Isso porque, nessas situações, dependendo do sintoma, a manifestação patológica pode representar risco de vida aos usuários da edificação. Então, é muito importante que o profissional defina o grau de risco de uma anomalia. Por exemplo: uma fissura pode ser apenas resultado de uma retração da argamassa ou um problema estrutural mais grave, que, se não for corrigido a tempo, pode levar ao colapso da estrutura. Dessa forma, o conhecimento técnico dos mecanismos da manifestação patológica é fundamental para que o profissional defina o grau de risco. Junto com a determinação do grau de risco, o profissional pode elaborar uma lista de prioridades do processo de reabilitação da edificação. Por exemplo, um reforço na estrutura é muito mais importante do que a solução de um problema no revestimento. Essa lista de prioridades pode servir para que os responsáveis pela edificação programem os desembolsos com os reparos de forma mais conveniente à sua realidade financeira. Um outro documento que pode ser elaborado é uma cartilha com orientações técnicas, o que garante que todas as informações referentes ao diagnóstico estão sendo repassadas aos responsáveis pela edificação. Cabe ao profissional classificar as manutenções e os usos da edificação, a fim de que se possa determinar se estão adequados ou não às realidades do edifício. Ao final, ele também pode pensar em recomendações gerais e futuras para garantir que a vida útil da edificação seja alcançada com qualidade. 3. Técnicas de diagnóstico De acordo com Ferreira (2010), existem muitas técnicas para a obtenção das informações necessárias a um diagnóstico, as quais podem ser classificadas basicamente em: qualitativas e quantitativas. As qualitativas 11 estão relacionadas às verificações (em geral visuais) da edificação e permitem que o profissional identifique os sintomas aparentes. Já as quantitativas estão associadas a testes específicos que podem ser feitos no local, por meio de equipamentos e medições, ou ainda em laboratório, possibilitando ao profissional obter resultados de índices e parâmetros que permitem identificar, em alguns casos, além dos sintomas, a sua origem. Em geral, as técnicas qualitativas estão associadas às inspeções visuais da edificação ou mesmo aos checklists para verificar a conformidade, ou não, de algum item em relação a uma norma específica. A inspeção visual permite que o profissional avalie os sintomas, como os registros de uma inspeção predial mostrados na Figura 2. Figura 2 – Exemplo de técnica de diagnóstico qualitativa: inspeção visual de fachadas (a) Umidade em apartamento no térreo de um edifício residencial (b) Manchas de umidade e contaminação atmosférica Fonte: adaptada de Nicolini (2016, p. 32). A Figura 3 mostra a execução de um reforço em um pilar localizado no sétimo pavimento de um edifício residencial. Ele precisou ser feito, pois o FCK (resistência característica) do concreto não atingiu a resistência característica de projeto. Assim, o diagnóstico foi realizado de forma quantitativa a partir de um ensaio laboratorial, no qual foram obtidos 12 valores de resistência característica do concreto. O parâmetro numérico (FCK) foi utilizado pelo profissional para diagnosticar o problema e decidir qual solução deveria ser adotada. Figura 3 – Exemplo de técnica de diagnóstico quantitativa: reparo proposto a partir do diagnóstico após análise do FCK em laboratório Fonte: acervo do autor. Podemos classificar as técnicas de diagnóstico em três grandes grupos, a saber: • Inspeção visual: qualitativa. • Técnicas in loco: podem ser quantitativas ou qualitativas. • Técnicas de ensaio em laboratório: geralmente quantitativas. 13 A seguir, discutiremos algumas particularidades de cada uma dessas técnicas. Vale lembrar que a inspeção visual é sempre considerada como preliminar e pode, ou não, ser suficiente para a determinação correta do diagnóstico. Não sendo suficiente, procede-se às técnicas in loco e, posteriormente, se necessário, aos ensaios em laboratório. 3.1 Inspeção visual De acordo com Ferreira (2010), durante a inspeção da edificação, o profissional deve verificar e classificar todas as anomalias detectadas em todas as partes do edifício. Essa inspeção visual permitirá um primeiro diagnóstico, em geral baseado na experiência, na intuição e na observação. Gonçalves (2004) recomenda que a inspeção visual seja conduzida de forma sistemática para evitar erros de avaliação. O Quadro 1 apresenta um resumo dos aspectos mais relevantes a serem considerados na inspeção visual de uma edificação. Quadro 1– Aspectos mais relevantes para a inspeção visual de uma edificação Parte do edifício Aspectos a serem considerados Local de implantação Terreno de fundação. Acessos. Infraestrutura. Estacionamento e garagem. Envoltória Paredes. Coberturas. Guarda-corpos. Interiores Pisos e forros. Paredes internas. Fonte: adaptado de Ferreira (2010, p. 47). 14 Cabe ressaltar que, mesmo que a inspeção visual seja parte de uma prévia do diagnóstico, durante sua execução o profissional deve se atentar às situações que podem ter outros problemas associados. Cóias (2006) apresenta as principais situações às quais o profissional deve dar atenção durante a inspeção visual e os problemas associados a elas. O resumo é mostrado no Quadro 2. Quadro 2 – Situações a serem tratadas com atenção durante a inspeção visual Situação Problemas associados Entorno da edificação Condições climáticas e microclimáticas Umidade, crescimento biológico. Ambiente marinho Sais, eflorescências, corrosão de armaduras. Atmosfera poluída Crostas. Proximidade ao tráfego pesado Vibrações. Grandes assimetrias à exposição solar Gradientes de temperatura. Edifício Sinais de acidentes anteriores (ex.: incêndios) Essas ocorrências degradam a edificação. Platibandas e parapeitos As degradações das paredes geralmente começam por esses elementos. Cozinhas e banheiros Ocorrência de umidade. 15 Modificações posteriores à construção São, frequentemente, causa de enfraquecimento ou deterioração da estrutura. Alvenaria Composição da alvenaria, características dos materiais constituintes Determinam a qualidade da alvenaria Falta de elementos Causam enfraquecimento e permitem a penetração da água. Sinais de tratamento anteriores (desgaste, erosão, desplacamentos) Efeito estético negativo e facilidade de penetração da umidade. Acumulação de sujeira Surgimento de agentes biológicos. Penetração da água por meio de juntas abertas Facilita a deterioração do interior da parede. Revestimentos Estado das juntas Se abertas, permitem a penetração de umidade. Madeira Espécie de madeira A resistência mecânica e a durabilidade variam de acordo com a espécie. Defeitos nos elementos Nós, fendas de retração, empenos, deformações. Tratamento A ausência ou insuficiência de tratamento. Fonte: adaptado de Ferreira (2010, p. 54). 16 Quadro 3 – Situações a serem tratadas com atenção durante a inspeção visual Aço Tipo de aço Influencia o comportamento mecânico e a durabilidade. Inserção de elementos de ferro na alvenaria Possibilidade de corrosão. Concreto armado Sinais de reparações anteriores Aspecto estético deficiente e risco acrescido de corrosão. Falta de recobrimento das armaduras É causa frequente de deterioração precoce da estrutura. Fonte: adaptado de Ferreira (2010, p. 63). 3.2 Técnicas in loco De acordo com Ferreira (2010), as técnicas in loco podem ser classificadas em termos de: • Grau de destruição. • Princípios em que se baseiam (elétricos, mecânicos, magnéticos etc.). • Tipos de resultados obtidos (propriedades). • Tipo de tecnologia utilizada. • Objetivos (resistência, durabilidade, geometria). 17 • Elementos aos quais se aplicam. • Atividades nas quais interferem. OQuadro 4 apresenta as principais técnicas in loco utilizadas, classificadas de acordo com os princípios utilizados em cada uma delas. Vale ressaltar que existem muitas outras técnicas disponíveis, as quais vão sendo aperfeiçoadas ao longo do tempo. Quadro 4 – Técnicas in loco de acordo com os princípios em que se baseiam Mecânicas Pull-off Tensão de aderência (MPa) Desplacamento. Esclerômetro Índice esclerométrico Pulverulência. Sensoriais Medidor óptico de fissuras Observação qualitativa de defeitos Caracterização do estado de superfície. Termogramas Temperatura superficial Efeitos de variação de temperatura. Eletroquímicas Potenciais elétricos Potencial elétrico Corrosão de armadura. Resistência de polarização Taxa de corrosão Resistividade Resistividade do concreto 18 Químicas Indicadores de fenolftaleína Coloração Carbonatação do concreto. Elétricas e Hidrodinâmicas Umidímetro Teor de umidade superficial Infiltrações. Tubo de Karster Absorção de água Infiltrações, umidades e manchas. Fonte: adaptado de Ferreira (2010, p. 75). 3.3 Técnicas de ensaios de laboratório Os ensaios laboratoriais geralmente servem para complementar a inspeção visual e as técnicas in loco. Em geral, essas técnicas incluem ensaios destrutivos, havendo a necessidade de recolher uma amostra do que se deseja ensaiar em laboratório. De acordo com Coiás (2006), os principais testes de laboratório são: • Ensaios de tração. • Absorção. • Análise de sais solúveis. • Petrografia. • Análise química. • Laser para avaliação de superfície de pedra. 19 • Avaliação de porosidade por meio de comparação de densidades. • Ensaio de absorção de água por imersão total. • Microscopia. • Simulação de efeitos de poluição atmosférica. • Análise expedita de argamassas. • Análises térmicas. • Determinação de consistência (aparelho de Vicat). • Medição de retenção de água. • Permeabilidade do concreto. • Ensaio de vapor de iodo. Além destes, existem muitos outros ensaios utilizados em laboratório para medir índices necessários para o correto diagnóstico. A escolha do tipo de ensaio para cada avaliação também deverá levar em consideração o tempo, a disponibilidade e o custo. A experiência profissional auxiliará na correta prescrição de acordo com a realidade de cada situação. Referências Bibliográficas CHAN, D. W. M.; CHOI, T. N. Y. Difficulties in executing the Mandatory Building Inspection Scheme (MBIS) for existing private buildings in Hong Kong. Habitat International, Hong Kong, v. 48, n. 1, p. 97-105, ago. 2015. CÓIAS, V. Inspeções e Ensaios na Reabilitação de Edifícios. Lisboa: IST Press, 2006. 20 FERREIRA, J. A. A. Técnicas de diagnóstico de patologias em edifícios. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Faculdade de Engenharia, Universidade do Porto, Porto, 2010. GONÇALVES, C. Anomalias não estruturais em edifícios correntes. Desenvolvimento de um sistema de apoio à inspeção, registo e classificação. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Universidade de Coimbra, Coimbra, 2004. IBAPE/SP. Instituto Brasileiro de Avaliações e Perícias de Engenharia. Norma de Inspeção Predial. 2011. Disponível em: http://ibape-nacional.com.br/biblioteca/wp- content/uploads/2012/09/norma_de_inspecao_predial.pdf. Acesso em: 30 set. 2020. NICOLINI, L. B. Proposta de uma ficha de inspeção predial para a catalogação de problemas em vedações verticais internas e externas. Monografia (Graduação em Engenharia Civil) – Universidade do Estado de Santa Catarina, Florianópolis, 2016. 21 Técnicas de diagnóstico para peças de concreto armado Autoria: Diego Antônio Custódio Leitura crítica: Hudson Goto Objetivos • Analisar as técnicas usadas para identificar as manifestações patológicas de concreto armado das edificações. • Conhecer o ensaio prévio usado para a identificação das manifestações patológicas de concreto. • Compreender as principais técnicas de ensaios não destrutivos e destrutivos usadas na análise de estruturas de concreto. 22 1. Introdução A utilização do concreto armado na construção civil proporciona inúmeras vantagens sobre as demais técnicas e materiais empregados nas atividades construtivas, devido a sua versatilidade e durabilidade e principalmente à disponibilidade dos materiais que o constituem. Entretanto, o uso desse material de forma acelerada também teve como consequência inúmeras manifestações patológicas, que são resultantes muitas vezes do mau uso dos materiais por falta de conhecimento e da mão de obra sem qualificação e devido à ausência de manutenções preventivas e de controle sobre as estruturas. Como toda estrutura, os materiais que compõem o concreto sofrem processos de deterioração, os quais causam alterações em suas propriedades e no seu comportamento, podendo resultar na perda do desempenho estrutural e consequentemente na vida útil da peça de concreto, o que pode colocar em risco a saúde e a vida dos usuários da edificação. Partindo dessa premissa, é importante conhecer as técnicas que podem ser utilizadas para realizar a análise dos fenômenos patológicos que ocorrem nas estruturas de concreto armado, pois, estudando as origens e os mecanismos dessas manifestações, é possível mitigar os problemas. Portanto, estudaremos as principais técnicas utilizadas para analisar e estudar os processos patológicos, as quais devem permitir ao investigador a determinação da origem e das características das manifestações patológicas e os danos subsequentes, de forma a obtermos uma inspeção adequada das patologias das estruturas de concreto armado. 23 2. Técnicas usadas para identificar manifestações patológicas nas estruturas de concreto armado Muitas técnicas podem ser utilizadas com o intuito de obter a informação necessária para avaliar o estado de uma estrutura de concreto armado, desde a mais simples e mais usada, que é a inspeção visual, até técnicas de ensaio in loco, que são feitas no próprio local da edificação. Além disso, há técnicas laboratoriais, que envolvem a retirada de amostras das peças de concreto para serem analisadas com equipamentos que permitem a obtenção de resultatos qualitativos e quantitativos diretos (VEIGA et al., 2004). Essas técnicas podem ser classificadas em destrutivas e não destrutivas. No entanto, de acordo com Santos (2003), o ideal seria que as técnicas utilizadas na análise de estruturas da construção civil fossem todas não destrutivas, devido aos danos que os ensaios destrutivos podem causar à estrutura. 2.1 Inspeção visual A inspeção visual das manifestações patológicas permite realizar uma primeira análise, com base na intuição e experiência do investigador. Essa técnica é utilizada com o intuito de identificar os sintomas, sua localização e sua intensidade (TUTIKIAN; PACHECO, 2013). Muitas vezes, a inspeção visual é suficiente para diagnosticar a manifestação patológica da estrutura; entretanto, ela deve ser conduzida de forma sistemática, a fim de minimizar os possíveis erros de avaliação (GONÇALVES, 2004). Ela pode ser feita a olho nu, ou com o auxílio de instrumentos ópticos que aumentem a capacidade visual, preferivelmente tendo como documento final um registro fotográfico amplo. Durante a aplicação da técnica, deverá estar inclusa uma visão 24 do conjunto, de forma a abranger todos os aspectos relevantes que envolvem a problemática, como o local de implantação da obra, a estrutura e os possíveis agentes exteriores e interiores da edificação. O exame visual da estrutura deve permitir determinar se o problema se apresenta de forma generalizada ou localizada. Além disso, devem ser registrados os sinais de corrosão, fissuras, regiões de desprendimento de material, degradação do concreto, ou qualquer outra anomalia. Coiás (2006) aponta algumas sugestões que podem ser usadas como pontos de partida para a análise visual da estrutura e que devem ser procuradas de forma minuciosa, pois as anomalias encontradas normalmenteestão associadas à origem desses problemas, conforme Quadro 1 a seguir. Quadro 1 – Origem dos problemas patológicos referentes às estruturas de concreto e os problemas associados Origem dos problemas Problemas associados Falta de recobrimento das armaduras Causa frequente de deterioração precoce da estrutura. Má compactação do concreto Concreto poroso, pouco durável. Má qualidade das formas Formação de ninhos. Cura deficiente Fissuras superficiais. Fonte: adaptado de Cóias (2006). De acordo com Helene (1993), após a inspeção visual, pode ser necessário que a estrutura seja averiguada de forma mais criteriosa, o que depende da natureza das anomalias que foram apontadas pelo profissional responsável. 25 2.2 Ensaios não destrutivos As análises tidas como as mais adequadas para a avaliação de estruturas de concreto armado são os ensaios não destrutivos, que não geram nenhum dano ou impacto à estrutura analisada. Nesta aula, abordaremos as técnicas mais comuns, como elas são feitas e as informações que fornecem ao profissional. 2.2.1 Ensaio de Pull-off O ensaio de Pull-off, também conhecido como ensaio de arrancamento, foi desenvolvido na Inglaterra, nos anos 1970, e tem como principal objetivo avaliar a resistência do concreto in loco (LONG; MURRAY, 1984). No Brasil, ele ainda não é normatizado, mas seus resultados têm se mostrado de bastante confiança; além disso, aqueles tidos como não satisfatórios à área de que os corpos de prova foram extraídos já são visíveis por meio da observação da superfície de ruptura. O ensaio é simples de ser executado e a técnica é eficiente para ser usada em vigas e lajes, pois se mostra adequada para ser feita em elementos estruturais de pequena seção. Consiste basicamente em realizar o arranque de um disco que foi previamente colado à peça de concreto, usando para isso um sistema mecânico portátil, como verifica- se na Figura 1. O aumento da força é verificado por meio do equipamento e o seu valor é registrado assim que ocorre o arrancamento da peça. Com a força de tração obtida, é possível estimar a resistência à compressão do concreto (LONG; MURRAY, 1984; CASTRO et al., 2009). O equipamento é o mesmo usado na execução dos ensaios de aderência em argamassas, o qual já é normalizado no Brasil, o que acaba por facilitar sua realização, além de ser um ensaio simples, rápido e de baixo custo. 26 Figura 1 – Ensaio de arrancamento Fonte: adaptada de Pereira e Medeiros (2012, p. 772) 2.2.2 Ensaio de esclerometria O ensaio de esclerometria é o ensaio não destrutivo mais usado na atualidade e permite obter a resistência à compressão do concreto (COIÁS, 2006). O método baseia-se na medição da dureza superficial do concreto. Assim, o equipamento é colocado de forma perpendicular na superfície a ser ensaiada, e empurra-se o corpo do esclerômetro contra ela. Como resposta, obtém-se um índice de reflexão, que é utilizado para estimar a resistência à compressão do concreto a partir do uso de curvas de correlação. O equipamento é um aparelho portátil, de fácil manipulação e de baixo custo, que gera uma grande quantidade de dados rapidamente. Ele é constituído por um tubo cilíndrico, que em seu interior possui uma mola, um êmbolo e uma massa. O índice esclerométrico é proporcional à distância que foi percorrida pela massa no rebote, enquanto a 27 resistência do concreto é diretamente proporcional à distância refletida pela massa no interior do aparelho após o choque (PEREIRA, MEDEIROS, 2012). Figura 2 – Mecanismo de funcionamento do esclerômetro Fonte: adaptada de Pereira e Medeiros (2012, p. 770). 2.2.3 Ensaio de ultrassom Estudos demonstram que a velocidade de propagação de uma onda se relaciona com as propriedades elásticas e de densidade do material, sendo independente da geometria do elemento. O ensaio de ultrassom se baseia na medição da velocidade de propagação da onda proveniente de ultrassons, constituídos por aparelhos capazes de gerar e registrar ondas com frequência entre 20 e 150kHz (BUNGEY, 1989). 28 O equipamento usado é constituído por uma unidade central, que gera impulsos elétricos; um par de transdutor com emissor e receptor; um amplificador; e um dispositivo eletrônico para a medição do tempo de geração do pico (amplitude máxima) do pulso gerado no transdutor emissor e sua chegada até o transdutor receptor (PEREIRA; MEDEIROS, 2012), conforme verifica-se na Figura 3. Figura 3 – Execução do ensaio de ultrassom Fonte: adaptada de Chies (2014, p. 63) A velocidade do pulso das ondas longitudinais geradas é tida em função das propriedades elásticas do material, como módulo de elasticidade, coeficiente de Poisson e sua densidade. Essa velocidade de propagação pode ser influenciada pelas dimensões da peça ensaiada, pela presença de armadura e pela temperatura e umidade do concreto. A técnica tem como principais aplicações: análise da homogeneidade do concreto, detecção de falhas internas da peça e profundidade de fissuras e outras anomalias. 29 2.3 Ensaios destrutivos Em algumas ocasiões, os ensaios não destrutivos não permitem obter uma avaliação precisa e segura das propriedades do material. Nesses casos, é necessário que ocorra a retirada de amostras, chamadas de testemunhos. Os testemunhos, obtidos diretamente da estrutura, são usados para que sejam realizados posteriormente ensaios de forma direta. Essas técnicas são conhecidas como ensaios destrutivos de extração e ruptura de testemunhos. 2.3.1 Extração de testemunhos e ensaio de compressão Os testemunhos são extraídos utilizando-se uma máquina extratora, que é composta por uma coroa rotativa de diamante na extremidade. Esses corpos de prova podem ser submetidos a ensaios de resistência à compressão, à tração, ao módulo de elasticidade (FIGUEIREDO, 2005), à profundidade da frente de carbonatação, ao teor de cloretos, à expansão decorrente de reações álcali-agregado, entre outros. De acordo com Figueiredo (2005), as amostras retiradas devem possuir as características da estrutura, com o objetivo de serem obtidos corpos de prova similares à estrutura maior. Elas não devem conter materiais contaminantes, como barras de aço e madeira. No Brasil, o processo de extração de testemunhos é regido pela NBR 7680-1 (ABNT, 2015), cujo intuito é padronizar o procedimento de extração de testemunhos e estabelecer o desempenho do equipamento de extração e as dimensões das amostras, que devem ser de preferência três vezes o diâmetro do agregado graúdo usado na confecção do concreto. Deve-se ainda buscar não cortar a armadura e sempre sazonar os testemunhos ao ar por 48h antes da ruptura deles, sempre que a estrutura não estiver submersa. 30 Figura 4 – Extração de testemunho utilizando sonda rotativa diamantada em bloco de concreto Fonte: adaptada de Filho (2007, p. 114). O principal ensaio realizado sobre os testemunhos que são extraídos de peças de concreto armado é o de resistência à compressão, tido como o mais confiável e preciso entre os métodos de inspeção de estruturas de concreto. O parâmetro obtido, que nesse caso é a resistência à compressão, é fundamental para que o profissional possa identificar problemas estruturais originados a partir de uma resistência característica inferior àquela prevista em projeto. Além disso, em muitas situações, os projetos estruturais das edificações não estão mais disponíveis, fazendo com que o responsável pelo diagnóstico tenha de recorrer a esse tipo de ensaio para identificar a resistência característica dos elementos estruturais e posteriormente indicar o processo de reabilitação mais adequado. As resistências obtidas em corpos de provas decorrentes de testemunhos extraídos de estruturas de concreto geralmente são 31 menores do que aquelas encontradas nos corpos de provas moldados em laboratório. Isso acontece porque a moldagem dos corpos de prova costuma ser realizada por mão de obra especializada, enquanto o concreto que é aplicadoem obra é submetido a condições adversas não ideais, como transporte, lançamento, adensamento e cura (FIGUEIREDO, 2005). 2.3.2 Ensaio de profundidade de carbonatação O ensaio de carbonatação é utilizado para verificar a profundidade de carbonatação das peças de concreto e é tido como um ensaio simples, de resultado imediato e baixo custo. Na primeira etapa, realiza-se um furo no local do ensaio, seguido de sua limpeza. Na sequência, aplica-se por aspersão uma mistura de 1g de fenolftaleína dissolvido em 50g de álcool etílico, diluídos em 50g de água (DIN, 2007). É preciso esperar então alguns minutos até que o indicador altere sua cor. Assim, caso seja incolor, infere-se um pH em torno de 9 e a peça está carbonatada; porém, quando a coloração é vermelho- carmim, o pH se encontra mais elevado, por volta de 13, indicando a não carbonatação da peça. Por fim, caso haja presença de carbonatação, realiza-se a leitura da espessura carbonatada com o auxílio de uma trena com a precisão de milímetros, como verifica-se na Figura 5 a seguir. 32 Figura 5 – Etapas da realização do ensaio de profundidade de carbonatação do concreto Fonte: adaptada de Farias e Silva (2019, p. 6). Referências Bibliográficas ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 7680: extração, preparo, ensaio e análise de testemunhos de estruturas de concreto – Procedimentos. Rio de Janeiro: ABNT, 2015. BUNGEY, J. H. The Testing of Concrete in Structures. 2. ed. Glasgow: Surrey University Press, 1989. CASTRO, A. L. et al. Métodos de ensaios não destrutivos para estruturas de concreto. Revista de Tecnologia da Construção – Téchne, São Paulo, v. 17, p. 56-60, 2009. CHIES, J. A. Ensaios não destrutivos em concreto: detecção de falhas no interior de estruturas de concreto com o uso de ultrassom. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2014. 33 COIÁS, V. Inspeções e Ensaios na Reabilitação de Edifícios. Lisboa: IST Press, 2006. DIN. Deutsches Institut fur Normung. DIN EN 14630: Products and systems for the protection and repair of concrete, structures – Test methods – determination of carbonation depth in hardened concrete by the phenolphthalein method, (English version). Berlim: DIN, 2007. FARIAS, G. C.; SILVA, D. S. Análise da evolução da profundidade de carbonatação em estruturas de concreto ao longo do tempo. Monografia (Graduação em Engenharia Civil) – Universidade do Extremo Sul Catarinense, Criciúma, 2019. FIGUEIREDO, E. P. Inspeção de Estruturas de Concreto com problemas de Resistência, fissuras e deformações. São Paulo: IBRACON, 2005. FILHO, J. O. V. Avaliação da resistência à compressão do concreto através de testemunhos extraídos: contribuição à estimativa do coeficiente de correção devido aos efeitos do bronqueamento. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2007. GONÇALVES, C. Anomalias não estruturais em edifícios correntes. Desenvolvimento de um sistema de apoio à inspeção, registo e classificação. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Universidade de Coimbra, Coimbra, 2004. HELENE, P. Contribuição ao estudo da corrosão em estruturas de concreto armado. Tese (Livre docência em Engenharia Civil) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 1993. LONG, A. E.; MURRAY, A. The Pull-off Partially Destructive Test for Concrete. Symposium Paper, [s.l.], v. 82, 1984. PEREIRA, E.; MEDEIROS, M. H. F. Ensaio de “Pull Off” para avaliar a resistência à compressão do concreto: uma alternativa aos ensaios normalizados no Brasil. Revista Ibracon de Estruturas e Materiais, [s.l.], v. 5, p. 757-780, 2012. 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Porém, no Brasil, o processo construtivo de edificações ainda é extremamente artesanal. Essa tendência de industrialização revela a necessidade de diversificar os materiais utilizados na construção civil. Entre as possibilidades, podemos destacar os elementos de concreto pré-moldado ou estruturas de aço, que possibilitam um processo industrializado para os sistemas estruturais. No entanto, de acordo com Sacchi (2016), a falta de conhecimento técnico dos sistemas construtivos em aço e dos componentes que os acompanham são fortes oponentes a sua aplicação no Brasil. Essa falta de conhecimento aliada à falta de planejamento na execução de estruturas de aço pode dar origem a diversas manifestações patológicas nesse sistema construtivo. Além do aço, outro tipo de sistema estrutural que tem ganhado força, e já é um velho conhecido na construção civil, é a madeira. Ela é extremamente versátil e pode ser utilizada para uma série de tipologias estruturais. Porém, assim como qualquer outro elemento da construção, ela também está sujeita a manifestações patológicas que precisam ser avaliadas e corrigidas com cuidado, para que se garanta segurança aos usuários da edificação. Dessa forma, iremos apresentar as principais técnicas de diagnóstico para manifestações patológicas em peças de aço e de madeira, por serem importantes sistemas estruturais. 2. Inspeção visual de peças de aço Como em qualquer processo de diagnóstico, a investigação em estruturas metálicas inicia-se pela inspeção visual. Nesse aspecto, o engenheiro responsável deverá inspecionar cuidadosamente os 36 elementos da estrutura de aço em busca de anormalidades. Nessa etapa, será feita uma classificação primária dos defeitos, considerando: a causa, a causa e o efeito, ou apenas o efeito. O critério deverá ser escolhido de acordo com a experiência do profissional. Segundo Costa (2019), as principais anomalias que podem ser identificadas são: • Contaminação: os indícios de contaminação das peças de aço podem ser qualquer tipo de sujidades ou crescimento de vegetação. • Deformação: alteração geométrica significante, que seja visual e que possa comprometer o desempenho da estrutura. • Deslocamento: alteração da localização de elementos estruturais; posicionamento incorreto, que pode ter sido originado da montagem inadequada ou do uso da estrutura. • Descontinuidade: o responsável pela inspeção pode avaliar o aspecto dos materiais, se há sinais de descontinuidade, como pequenas fissuras ou trincas. • Deteorioração: verificar se existe algum indicativo de alteração de características físicas e/ou químicas das peças de aço. • Perda de material: verificar o tamanho das seções transversais, se existe perda aparente de material na estrutura. O crescimento de vegetação no aço indica a existência de material orgânico na peça, o que pode ser um sinalde que o material está contaminado. A Figura 1 mostra parte da treliça de uma ponte com crescimento de vegetação. 37 Figura 1 – Crescimento de vegetação: possível contaminação do aço Fonte: adaptada de Costa (2019, p. 18) A Figura 2 mostra parte de uma estrutura de aço com deformação em elementos de ligação. Figura 2 – Deformação em estrutura de aço Fonte: adaptada de Costa (2019, p. 18). 38 A Figura 3 mostra um aparelho de apoio de uma estrutura metálica deslocado da sua posição original. Figura 3 – Deslocamento aparente em aparelho de apoio Fonte: adaptada de Costa (2019, p. 18). A Figura 4 mostra um elemento de aço com uma pequena fissura, indicando descontinuidade do material. Figura 4 – Descontinuidade do aço Fonte: adaptada de Costa (2019, p. 18). 39 A Figura 5 mostra um elemento de aço com deterioração avançada causada pela oxidação do material. Figura 5 – Deterioração do aço Fonte: adaptada de Costa (2019, p. 18). A Figura 6 mostra um elemento de aço com partes vazadas, indicando perda de material. Figura 6 – Perda de material Fonte: adaptada de COSTA (2019, p. 18). 40 3. Ensaios em peças de aço Após a inspeção visual, o responsável deverá avaliar a necessidade de execução de ensaios nas peças para que se obtenha alguma outra informação importante, a qual normalmente está relacionada a um parâmetro quantitativo. Os ensaios em peças de aço podem ser classificados em destrutivos ou não destrutivos. 3.1 Ensaios não destrutivos em peças de aço Há uma infinidade de ensaios que podem ser realizados para a obtenção de parâmetros quantitativos sobre as manifestações patológicas em estruturas de aço. O Quadro 1 apresenta os principais ensaios não destrutivos existentes. As técnicas marcadas com “x” referem-se às técnicas de ensaio que podem ser utilizadas em estruturas metálicas; enquanto as marcadas com “-” são usadas para ensaios em concreto. Quadro 1 – Ensaios não destrutivos ENSAIO Vigas Pilares Lajes Líquido penetrante x x x Ultrassom x x x Partícula magnética x x x Correntes parasitas x x x Pacometria - - - Esclerometria - - - Radiógrafos x x x 41 Emissão acústica x x x Frequência de ressonância x x x Termografia infravermelho x x x Permeabilidade - - - Estanqueidade x x x Revestimento protetor x x x Uniformidade do revestimento por Holiday Detector x x x Prova de carga elástica x x x Réplica Metalográfica x x x Prova de Carga Dinâmica (PDA – Pile Driving Analyzer) x x x Arrancamento com Carga Controlada–Chumbadores e Tirantes x x x Fonte: adaptado de Costa (2019, p. 32). O Quadro 2 apresenta um resumo dos cinco principais ensaios não destrutivos aplicados às peças de aço. 42 Quadro 2 – Principais características dos ensaios não destrutivos mais usados ENSAIO CARACTERÍSTICAS VANTAGENS DESVANTAGENS Líquido penetrante Descontinuidades superficiais em materiais não porosos, metálicos e não metálicos. Materiais que podem ser ensaiados: aços carbonos em geral, aços inoxidáveis, alumínio, bronze, titânio e vidros. Aplicável em materiais magnéticos ou não magnéticos. Fácil visualização e caracterização da descontinuidade. Aplicável em peças de geometrias complexas. Custo relativamente reduzido. Detecção exclusiva de descontinuidades abertas à superfície. Necessidade de limpeza rigorosa antes da execução do ensaio. Com as técnicas convencionais, não é aplicável em materiais porosos. Partículas magnéticas Utilizado na detecção de descontinuidades superficiais e subsuperficiais em peças de materiais ferromagnéticos. Simplicidade de aplicação, fácil execução, rápido e de baixo custo de operação. Alta sensibilidade na detecção de descontinuidades superficiais. Detecção de descontinuidades pouco subsuperficiais da peça. Pode ser realizado em peças de geometria complexa. Pode ser aplicado apenas em materiais ferromagnéticos. Forma e orientação das descontinuidades em relação ao campo magnético interferem fortemente no resultado do ensaio, sendo necessária, em muitos casos, a realização de mais de um ensaio na mesma peça. 43 ENSAIO CARACTERÍSTICAS VANTAGENS DESVANTAGENS Ensaio radiográfico Pode ser aplicado durante as etapas de fabricação ou em serviços de manutenção. Defeitos como vazio e inclusões que apresentam uma espessura variável em todas as direções são facilmente detectados, desde que não sejam muito pequenos em relação à espessura da peça. Registro permanente por meio de filme ou imagem digitalizada de fácil compreensão, facilitando a situação de análise, laudo e documentação, inclusive no acompanhamento por meio de auditagem. Inspeciona o interior das peças. Difícil aplicação em peças de geometria complexa. Necessidade de acesso às duas faces da peça. Limitações na detecção de descontinuidades planares (trincas) mais graves em relação à integridade estrutural. Exige cuidados de radioproteção, que incluem o isolamento da área. Relativamente caro. 44 ENSAIO CARACTERÍSTICAS VANTAGENS DESVANTAGENS Ultrassom Pode ser aplicado durante as etapas de fabricação ou em serviços de manutenção. Verifica defeitos como vazio e inclusões, que apresentam uma espessura variável em todas as direções. Elevado poder de penetração que permite a detecção de descontinuidades existentes no interior das peças, em uma vasta gama de espessuras e materiais. Sensibilidade elevada na detecção de descontinuidades muito pequenas. Precisão na determinação da localização, dimensão e forma das descontinuidades. Não necessita de acesso a ambos os lados da superfície a ser ensaiada. Exige operadores muito experientes. Difícil de aplicar em peças de geometria complexa e/ou de espessuras muito pequenas. O registro permanente do teste não é facilmente obtido. Fonte: adaptado de Sacchi e Souza (2017, p. 72). 3.2 Ensaios destrutivos para peças de aço Os ensaios destrutivos provocam a inutilidade da peça avaliada e devem ser utilizados em casos muito particulares, quando houver a 45 real necessidade de realizá-los. Seu principal objetivo é avaliar alguma propriedade mecânica do material. Entre os principais existentes, podemos citar: tração, compressão, dureza, fratura, flexão, torção, fadiga e fluência. A escolha do ensaio por parte do profissional deverá levar em conta qual propriedade mecânica se deseja determinar para cada situação, sendo necessário que ele conheça a fundo as propriedades mecânicas dos materiais. A seguir são apresentados os três ensaios principais, de acordo com Zolin (2011): • Ensaio de tração: aplica-se uma carga sobre a peça a ser ensaiada e, utilizando os princípios da Lei de Hooke, determina-se a tensão de escoamento do material, a tensão de ruptura, o módulo de elasticidade, entre outras propriedades mecânicas. A Figura 7 mostra o equipamento utilizado. • Ensaio de dureza Brinell: consiste em uma esfera de aço de diâmetro conhecido que é colocada sobre a peça a ser ensaiada e depois pressionada com uma força conhecida durante 30 segundos. Após a aplicação, uma marca em formato de calota esférica ficará sobre a peça ensaiada, sendo a dureza inversamente proporcional ao diâmetro dessa calota esférica. É importante ressaltar que existem diversos outros ensaios de dureza. • Ensaio de fratura frágil (impacto): consiste na aplicação de uma carga repentina sobre o material ensaiado para se determinar o comportamento do material às cargas dinâmicas, como o aço usado em pontes. 46 Figura 7 – Equipamento para o ensaio de tração Fonte: adaptada de Zolin (2011, p. 36). 4. Inspeção visual em peças de madeira Muitas das manifestações patológicas em peças de madeira são visíveis. Assim, a inspeção visual deverá ser realizada com muita atenção. De acordo com Brito (2014, p. 42), é possível classificar os agentes deterioradores da madeira em bióticos ou abióticos. • Agentes abióticos: valem asrecomendações para outros tipos de estrutura (como visto em aço), tais como: verificação de deformações excessivas; deslocamentos em apoios; excesso de sobrecargas; alterações de capacidade estrutural; mudanças no uso da edificação ou falhas de projeto; e concepção estrutural. Ainda se destacam os agentes químicos, basicamente a corrosão em elementos de ligação metálicos, que podem ter efeitos 47 degradantes na madeira. Outros agentes abióticos são: ação de raios ultravioleta e intemperismo. • Agentes bióticos: fungos e insetos. A maioria dos fungos e insetos que atacam a madeira são extremamente nocivos. A boa notícia é que a ação degradante por parte desses agentes, na maioria das vezes, é visível, o que leva a uma rápida detecção, logo no início da manifestação. De acordo com DJIK (2014, p. 7), na inspeção visual, é possível identificar o estado atual ou o potencial de degradação da estrutura. Esse tipo de inspeção é adequado para a constatação de danos superficiais e falhas estruturais. É importante que tudo seja fotografado para que se possa acompanhar o plano de reabilitação. 5. Ensaios em peças de madeira Assim como nos ensaios de peças de aço, os ensaios em peças de madeira podem ser classificados como destrutivos e não destrutivos. A seguir, apresentaremos os principais ensaios utilizados para determinar características importantes para a elaboração de um diagnóstico em edificações com esse tipo de estrutura. 5.1 Ensaios não destrutivos Um dos principais ensaios não destrutivos em estruturas de madeira é usando um aparelho de ultrassom. De acordo com Santos (2017, p. 70), a análise pode ser realizada por meio de métodos distintos: eco pulsado, ressonância, transmissão e imersão. O ensaio por ressonância é mais adequado para materiais mais homogêneos, podendo os demais métodos serem escolhidos de acordo com a disponibilidade na região. 48 O principal objetivo de todos os ensaios de ultrassom é determinar se existem pontos de podridão no interior da peça. Sua existência basicamente fará com que a velocidade do som propagado no interior da peça seja menor do que se ela estivesse em perfeito estado. De acordo com Machado e Feio (2014, p. 9), a perda de 10% a 20% na velocidade de propagação do som na madeira representa cerca de 10% de podridão no interior da peça. A Figura 8 apresenta o ensaio de ultrassom em peça de madeira. Figura 8 – Equipamento para o ensaio de ultrassom em madeira Fonte: adaptada de Machado e Feio (2014, p. 13). 5.2 Ensaios destrutivos Os principais ensaios destrutivos em madeira são: tração, compressão, flexão e impacto, sendo similares àqueles descritos na seção de estruturas de aço. A grande diferença está na preparação dos corpos de prova. No caso da madeira, os corpos de prova devem ser 49 acondicionados em câmaras climatizadas para atingirem a umidade de equilíbrio, que depende do tipo de madeira utilizado. Um método bastante utilizado é o de dureza de Piazza e Turrini, que mede a resistência média para cravar uma esfera de 10mm de diâmetro até sua metade na peça de madeira. A partir de um coeficiente relativo à espécie, é possível identificar o módulo de elasticidade da madeira, que é fundamental para verificar condições de projeto estrutural, como deformações excessivas, por meio da lei de Hooke. Referências Bibliográficas BRITO, L. D. Patologia em estruturas de madeira: metodologia de inspeção e técnicas de reabilitação. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2014. COSTA, F. G. Inspeção e avaliação nas estruturas metálicas – pontes e viadutos. 2019. Disponível em: https://www.gomesteceng.com.br/wp-content/ uploads/2020/03/Inspe%C3%A7%C3%A3o-e-Avalia%C3%A7%C3%A3o-nas- Estruturas-Met%C3%A1licas-Pontes-e-Viadutos.pdf. Acesso em: 18 jan. 2021. DJIK, R. V. Associação de métodos não destrutivos para inspeção de estruturas de madeira. Dissertação (Mestrado em Engenharia Agrícola) – Faculdade de Engenharia Agrícola, Universidade Estadual de Campinas, Campinas, 2014. MACHADO, J. S.; FEIO, A. O. Avaliação de elementos estruturais de madeira: desenvolvimentos recentes. 2014. Disponível em: http://repositorio.lnec.pt:8080/ jspui/bitstream/123456789/1006841/1/item1007827.pdf. Acesso em: 12 out. 2020. SACCHI, C. C. Avaliação de desempenho estrutural e manifestações patológicas em estruturas metálicas. Dissertação (Mestrado em Estruturas e Construção Civil) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2016. SACCHI, C. C.; SOUZA, A. S. C. Manifestações patológicas e controle de qualidade na montagem e fabricação de estruturas metálicas. Revista Eletrônica de Engenharia Civil, [s.l.], v. 13, p. 20-34, 2017. SANTOS, L. I. Ensaios não destrutivos aplicados à estruturas de madeira no museu da língua portuguesa. Revista de Iniciação Científica, Criciúma, v. 15, n. 1, 2017 ZOLIN, I. Curso técnico em automação industrial: Ensaios Mecânicos e Análises de Falhas. 2011. Disponível em: https://www.ufsm.br/app/uploads/ sites/413/2018/11/15_ensaios_mecanicos_analises_falhas.pdf. 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Introdução O termo patologia pode ser definido como a ciência que estuda a origem, os sintomas e a natureza das doenças. Na engenharia civil, ele relaciona-se ao desempenho insatisfatório dos elementos da edificação, decorrendo de falhas que afetam aspectos estruturais ou estéticos da construção, devido ao não cumprimento ou à inexistência de normas técnicas, mal planejamento, erros durante a construção ou sua utilização, eventos naturais ou até mesmo acidentes (ZUCHETTI, 2015). A resolução de um problema patológico envolve um conjunto complexo de procedimentos e depende de um diagnóstico, que irá identificar as causas do problema, e da proposição de uma terapia, que trata da correção dos problemas patológicos. Para que se tenha êxito nas medidas terapêuticas, é fundamental que o diagnóstico tenha sido bem executado. Para tanto, ele deve abordar: (a) os sintomas ou lesões; (b) os mecanismos; (c) suas origens (qual fase do processo construtivo); e (d) as causas (agente causador, como cargas, umidade etc.) e as principais consequências. Para cada diagnóstico, é elaborada uma terapia mais adequada e eficiente, corrigindo o problema na raiz e com o menor dispêndio econômico possível. A Figura 1 apresenta um organograma de atividades a serem realizadas na solução de um processo patológico. 52 Figura 1 – Etapas da solução de um processo patológico Fonte: adaptada de Paula e Silva e Jonov (2019, p. 13). 53 São muitas as patologias encontradas nas construções, estando entre as mais comuns: fissuras e trincas, deformações na estrutura, manchas, corrosão das estruturas etc. Neste Tema, vamos aprender um pouco mais sobre as patologias de edificações relacionadas a problemasde infiltração e fundações e elaborar um diagnóstico a partir do conhecimento de suas origens, como se manifestam, danos que podem causar e formas de correção e prevenção. 2. Patologias devido a problemas de infiltração A infiltração é uma das piores patologias que uma edificação pode sofrer, pois pode causar danos e desencadear diversas outras patologias, como eflorescências, bolor, mofo, corrosão das estruturas, ferrugens, deterioração da pintura e rebocos, entre outras (JONOV; NASCIMENTO; PAULA E SILVA, 2013). Em todas as situações, ela representa um cenário problemático. Entretanto, com um diagnóstico precoce, é possível identificar sua origem com segurança e determinar a correção adequada, evitando trabalho e despesas desnecessárias. 2.1 Causas As infiltrações podem ocorrer devido a diversas causas, estando entre as mais importantes: • A partir de fachadas e coberturas na ocorrência de chuvas, ou por não terem recebido impermeabilização ou por conterem falhas de projeto e execução. • Por meio de vapores de água, como o produzido durante banhos, resultando em mofo nas paredes e no forro. 54 • A partir da umidade do solo, que é absorvida pela edificação desde as fundações até as paredes. • A partir de vazamentos nas instalações hidrossanitárias, que atingem paredes, forros e até mesmo pisos. • Por problemas de impermeabilização de piso e paredes em áreas molhadas, como banheiros e área de serviço. Outros fatores, como idade da construção, clima, materiais, práticas construtivas e nível de controle da qualidade durante a execução, são igualmente influentes nesse tipo de patologia (JONOV; NASCIMENTO; PAULA E SILVA, 2013). Storte (2011) divide as principais manifestações patológicas em dois grupos: • Grupo 1: manifestações provocadas pela infiltração d’água devido à ausência ou falha de impermeabilização. • Grupo 2: manifestações originárias do processo construtivo, que podem provocar danos à impermeabilização. No Grupo 1, temos: • Corrosão das armaduras: é uma das manifestações mais comuns e perigosas resultantes da infiltração. Pode estar relacionada ao recobrimento das armaduras abaixo do recomendado; concreto mal executado, que acarretou alta porosidade e fissuras de retração; ou mesmo deficiências na cura do concreto, causando fissuras devido à diminuição de sua resistência. • Carbonatação do concreto: é resultado da reação do cimento com a água, que gera compostos hidratados, ao combinar o hidróxido de cálcio com os hidróxidos ferrosos do aço. Quando em 55 presença de água, oxigênio e diferença de potencial da armadura, inicia-se o processo de corrosão. • Eflorescência: acontece a partir da dissolução de sais, que vão para a superfície, cuja evaporação da água resulta na formação de depósitos salinos, o que altera a aparência do elemento onde se deposita, podendo até causar sua degradação. No Grupo 2, destacam-se as trincas e as fissuras em estruturas de concreto. Essas manifestações podem acontecer devido a: • Variações térmicas. • Deformação excessiva das estruturas. • Recalques diferenciais. • Retração hidráulica. • Falhas de concretagem. • Recobrimento das armaduras. • Chumbamento das peças. 2.2 Diagnóstico Um correto diagnóstico depende do conhecimento do tipo de umidade que causa a infiltração (OLIVEIRA, 2013). Lersch (2003) classifica os tipos de umidade para fins de diagnóstico como: • Umidade de infiltração: quando a umidade passa da parte externa da edificação para a parte interna, por meio de trincas ou porosidade do material. 56 • Umidade ascensional: a umidade presente no solo é absorvida pelos elementos da construção, podendo subir até as paredes. • Umidade por condensação: ocorre quando o ar possui alta taxa de umidade e encontra uma superfície com temperatura baixa. • Umidade de obra: diz respeito à umidade já existente durante a execução da construção, como em argamassas e concreto. • Umidade acidental: manifestação gerada por falhas nos sistemas hidrossanitários. A avaliação das patologias na construção devido à infiltração é comumente realizada por métodos destrutivos. Entretanto, a fim de evitar trabalho e gastos desnecessários, pode-se recorrer a técnicas não destrutivas. Essa opção é mais interessante em diversos aspectos, em especial se a construção já estiver em uso (ROCHA, 2018). Para isso, podem ser adotados equipamentos de diagnóstico complementar mais avançados, como termógrafos, humidimetros, psicrômetros, câmeras de inspeção, entre outros (AQUARYS H2O, 2017), os quais, quando associados a ensaios específicos, auxiliam na identificação de forma precisa da origem da infiltração sem necessariamente um contato direto com a estrutura, minimizando riscos e a interferência na vida dos moradores (OH et al., 2013). 2.3 Métodos de prevenção Ao determinar o tipo e a origem da umidade, as condições da construção e o cumprimento das normas, é possível determinar a terapia ideal para a manifestação patológica em questão. Conforme apontado por Hussein (2013), deve-se levar em conta a diversidade e disponibilidade de produtos no mercado, custos, desempenho e mão de obra especializada, de forma a garantir bons resultados e a não reincidência da patologia. Righi (2009) complementa dizendo que o 57 controle da execução da impermeabilização é imprescindível para a eficácia, sendo responsabilidade da equipe executora e do encarregado pela obra. Conforme defendido por Carmo (2003), prevenir é o melhor remédio, sendo importante especificar corretamente os sistemas de impermeabilização para cada elemento, de acordo com cada material, e fiscalizar a adequada execução dos trabalhos. A infiltração é uma patologia que tende a apresentar reincidências, devido a falhas sistemáticas, que vão desde a fase de projeto até a sua execução. 3. Patologias devido a problemas na fundação As fundações são responsáveis pela transmissão das cargas de uma construção ao solo. Seu comportamento pode ser afetado por diversos motivos: de estrutura, de solos, de procedimentos de execução, de materiais utilizados etc. (PAULA E SILVA; JONOV, 2019). A estabilidade de uma construção depende diretamente da escolha adequada da fundação, assim como de sua boa execução e de seu atendimento às normas técnicas. De acordo com Zuchetti (2015), a execução de uma fundação que atende aos padrões mínimos a partir de investigações geotécnicas provavelmente não acarretará o surgimento de grandes problemas de desempenho estrutural. Do contrário, pode haver inúmeros problemas decorrentes de um projeto inadequado das fundações e de sua má execução (MARCELLI, 2007). 3.1 Tipos de fundação Há diversos tipos de fundação e cada uma delas visa atender a diferentes necessidades, de acordo com os requisitos da NBR 6122 – Projeto e execução de fundações (ABNT, 2019). As fundações podem 58 ser classificadas em superficiais (blocos, sapatas, radiers) ou profundas (estacas, tubulões, com pelo menos 3 m de profundidade). 3.2 Manifestações patológicas associadas às fundações para diagnóstico Do Carmo (2003) classifica os danos provenientes de uma execução inadequada para fins de diagnóstico em três tipos: • Danos arquitetônicos: comprometem a estética da arquitetura, como trincas nas paredes e acabamentos. • Danos funcionais: comprometem diretamente o desempenho e a funcionalidade da edificação, necessitando de reforços estruturais. • Danos estruturais: comprometem a vida útil da edificação, reduzindo sua durabilidade e seu desempenho e necessitando de reforço imediato. 3.2.1 Recalques na fundação O recalque é uma deformação do solo quando este é submetido a cargas, podendo ter como consequência a movimentação da fundação. Com ele, a resistência ao deslizamento diminui, movimentando a estrutura e gerando fissuras. Além disso, dependendo da intensidade, pode comprometer a estrutura (PAULA E SILVA; JONOV, 2019). Quando há um deslocamento vertical, configura-se o recalque absoluto. A diferençaentre os recalques absolutos de dois elementos da fundação chama-se recalque diferencial, que é uma das principais patologias em edificações. O Quadro 1 apresenta diferentes tipos de erros que podem levar ao recalque diferencial em uma construção. 59 Quadro 1 – Erros relacionados ao aparecimento de recalque diferencial Fase/ etapa Tipos de erros Problemas no solo • Falta de homogeneidade do solo. • Consolidação distinta do aterro. • Fundação entre corte e aterro. Erros de projeto • Erro na previsão de recalques. • Insuficiência nos levantamentos, nas sondagens e nos ensaios. • Não consideração da heterogeneidade do solo. • Não consideração da presença de aterro, entulhos ou fossas. • Não consideração das variações no nível do lençol freático. Erros na execução • Fundações profundas com terra solta na base. • Desvio da ponta da estaca devido à presença de matacões. • Falta de alargamento na base de tubulões. Fonte: adaptado de Paula e Silva e Jonov (2019, p. 54). A norma técnica ABNT NBR 6122/2019 – Projeto e execução de fundações (ABNT, 2019) exige análises prévias do solo a partir de uma quantidade mínima de sondagens por área edificada, com análises de ensaios de campo e laboratoriais. Ela também indica ensaios axiais de cone para reconhecimento da resistência de ponta e tensão horizontal do solo, conhecimento do perfil estratigráfico e análises de laboratório, a fim de conferir níveis de contaminação (CBIC, 2013). Além disso, é fundamental conhecer o tipo do solo em questão e seu módulo de deformação. 3.2.2 Trincas e fissuras As trincas e fissuras podem aparecer quando, sob o efeito de cargas externas, os solos em maior ou menor proporção se deformam. “Se estas deformações forem diferenciadas ao longo do plano 60 das fundações de uma obra, tensões de grande intensidade serão introduzidas na estrutura da mesma, podendo gerar o aparecimento de trincas” (PAULA E SILVA; JONOV, 2019, p. 105). Normalmente, trincas provocadas por recalque diferencial são inclinadas e confundidas com as fissuras provocadas por deflexão de componentes estruturais. Entretanto, apresentam aberturas maiores, “deitando-se em direção ao ponto de maior recalque” (PAULA E SILVA; JONOV, 2019, p. 106). Elas surgem nas duas faces da parede e tendem a se estender até o terreno de apoio das fundações. 3.3 Origem das manifestações patológicas associadas às fundações As manifestações patológicas em fundações podem ter sua origem em diversas fontes, tais como: ausência ou insuficiência de investigações geotécnicas; interpretação equivocada de dados de ensaios; erro nos cálculos dos esforços provenientes da estrutura; adoção inadequada de tensão admissível do solo; modelos matemáticos defasados para cálculo de fundações; problemas na execução; erros provocados pela adoção de mão de obra não especializada; fatores externos (clima, movimentações do solo, sobrecarga provinda de construções novas em terreno adjacente etc.); entre outras (DO CARMO, 2003). Além disso, conhecer o histórico do terreno é vital, como a ocorrência de aterros sanitários, processos de contaminação e/ou descontaminação do solo, contenções etc., fatores que podem impactar sobremaneira no custo final da construção (CBIC, 2013). Zuchetti (2015) sugere a divisão das causas das patologias em fundações em três grupos: • Fase congênita: quando as patologias se originam na fase de planejamento e projeto. Pode incluir ausência ou ineficiência de 61 investigação do solo e o próprio projeto das fundações, como erros de cálculo ou a consideração de uso inadequada. • Fase construtiva: quando as patologias têm origem na etapa de construção, seja por falta de mão de obra qualificada ou por materiais de baixa qualidade. • Devido ao uso: quando as patologias têm origem no uso inadequado da estrutura projetada e na falta de manutenção apropriada. O Quadro 2 apresenta um resumo geral das principais causas de patologias em cada uma das fases. 62 Quadro 2 – Principais causas de patologias em fundações. Fase Principais causas Congênita Topografia da área: • Levantamento planialtimétrico. • Dados sobre taludes e encostas. • Dados sobre erosões. Dados geológicos: • Investigação do subsolo. • Mapas, fotos aéreas. • Estudos sobre experiências anteriores na área. Dados da estrutura a construir: • Tipo e uso da nova obra. • Sistema estrutural. • Estacas de tipo inadequado ao subsolo. • Cargas (ações sobre as fundações). Dados relativos a construções vizinhas: • Tipo de estruturas e fundações. • Número de pavimentos e existência de subsolos. • Possíveis consequências de escavações e vibrações provo- cadas pela nova obra. 63 Construtiva • Escavação da obra abaixo das fundações vizinhas. • Desconfinamento das fundações e colapso parcial ou total da estrutura. • Ruptura de tubulações de drenagem e esgoto. • Envio de efluentes ao solo. • Faixas de erosão no terreno. • Recalques ou colapso da construção. Uso • Alteração no uso das edificações. • Ampliações não previstas no projeto original. • Alteração no uso de terrenos vizinhos. • Execução de grandes escavações próximas a construções. Fonte: adaptado de Paula e Silva e Jonov (2019, p. 62). Do Carmo (2003) afirma que um plano de recuperação adequado depende de um bom diagnóstico do problema, o qual permite compreender as origens da patologia e os danos ocorridos, para assim interpretar o comportamento mecânico das movimentações geradas. Ele deve trazer um quadro da situação, com o local das patologias encontradas, suas possíveis origens e a estratégia de reparação adequada àquela situação, o que pode incluir a necessidade de novas sondagens e ensaios geotécnicos (ZUCHETTI, 2015). De forma a complementar a inspeção visual, é comum a realização de ensaios laboratoriais para verificar tanto as condições de resistência e ruptura dos componentes da estrutura quanto para o aprofundamento das 64 condições do solo, ficando a decisão a cargo do engenheiro responsável pelo diagnóstico. Os ensaios quanto à estrutura podem ser destrutivos (resistência à compressão axial ou à tração em testemunhos retirados da estrutura, módulo de deformação, entre outros) ou não destrutivos (esclerometria; carbonatação; controle de fissuras com selos de gesso ou vidros; ultrassonografia; medições de deformações e recalques; entre outros). Quanto aos solos, são comuns os seguintes ensaios: sondagem de reconhecimento à percussão; sondagens rotativas (rochas); ensaios de caracterização da capacidade de suporte; determinação do nível de agressividade da água do subsolo (VITÓRIO, 2003). 3.4 Prevenção Paula e Silva e Jonov (2019) sugerem as seguintes ações para prevenir problemas nas fundações: • Analisar terreno e vizinhança. • Realizar sondagens e ensaios com bases em conhecimentos geotécnicos e normas da ABNT. • Adensar camadas profundas (solo mais mole). • Considerar situações de corte e aterro. • Avaliar o rebaixamento do lençol freático. • Especificar corretamente as cargas, os materiais, os locais de implantação, os recalques admissíveis. • Executar as fundações mais adequadas ao empreendimento com base nas cargas solicitantes e na capacidade de carga do terreno. • Acompanhar sinais patológicos ao longo da vida útil da estrutura, como trincas e fissuras. 65 • Observar o carregamento desbalanceado na estrutura e/ou a influência do bulbo de pressão da obra maior. • Observar a construção de anexo em época diferente da construção do prédio original. 3.5 Métodos de reparo Os métodos atuais para corrigir problemas de fundação recaem na execução de reforços, ou seja, adaptação dos sistemas já existentes, de forma a permitir que as fundações originais trabalhem com o reforço como um sistema único (PAULA E SILVA; JONOV, 2019). De acordo com Marcelli (2007), o reforço das fundações se dá por meio de vários processos e técnicas, como reforço com estacas de reação; reforço por estaca raiz; reforçopor meio da injeção de calda de cimento no solo; reforço com brocas; e reforço com sapatas. Todos eles têm a intenção de diminuir a ordem dos valores de recalque para estabilizar a edificação. O método mais utilizado para o reforço do solo é o Jet Grouting, que é um processo em que se introduz no terreno uma calda de cimento com alta pressão a partir de um jato, capaz de desagregar o solo. Dessa forma, a calda mistura-se com o solo, formando colunas de solo-cimento de alta resistência mecânica e baixa permeabilidade (PAULA E SILVA; JONOV, 2019). Referências Bibliográficas ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 6122: Projeto e execução de fundações. Rio de Janeiro: ABNT, 2019. AQUARYS H2O. Diagnóstico de Infiltração e Fugas. 2017. Disponível em: https:// www.aquaryspro.com/manutencao-de-edificios/. Acesso em: out. 2020. CBIC. Câmara Brasileira da Indústria da Construção. Desempenho de edificações habitacionais: Guia orientativo para atendimento à norma ABNT NBR 15575/2013. 2. ed. Brasília: Gadioli Cipolla Comunicação, 2013. https://www.aquaryspro.com/manutencao-de-edificios/ https://www.aquaryspro.com/manutencao-de-edificios/ 66 DO CARMO, P. O. Patologia das construções. Santa Maria: CREA, 2003. HUSSEIN, J. S. M. Levantamento de patologias causadas por infiltrações devido à falha ou ausência de impermeabilização em construções residenciais na Cidade de Campo Mourão – PR. Monografia (Graduação em Engenharia Civil) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Campo Mourão, 2013. JONOV, C. M. P.; NASCIMENTO, N. O.; PAULA E SILVA, A. Avaliação de Danos às Edificações Causados Por Inundações e Obtenção dos Custos de Recuperação. Ambiente Construído, Porto Alegre, v. 13, n. 3, p. 75-94, jul./set. 2013. LERSCH, I. M. Contribuição para a identificação dos principais fatores de degradação em edificações do patrimônio cultural de Porto Alegre. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2003. MARCELLI, M. Sinistros na construção civil: causas e soluções para danos e prejuízos em obras. São Paulo: Pini, 2007. OH, T. et al. Comparison of NDT Methods For Assessment of a Concrete Bridge Deck. Journal of Engineering Mechanics, [s.l.], v. 193, n. 3, p. 305-314, 2013. OLIVEIRA, G. F. P. Potencialidades da Termografia Para o Diagnóstico de Patologias Associadas à Humidade. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Universidade do Porto, Porto, 2013. PAULA E SILVA; A., JONOV, C. M. P. Patologia das Construções. 2019. Disponível em: http://www.demc.ufmg.br/adriano/Patologia%20das%20Construcoes.pdf. Acesso em: 30 out. 2020. RIGHI, G. V. Estudo dos Sistemas de Impermeabilização: Patologias, Prevenções e Correções – Análise de Casos. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Universidade Federal de Santa Catarina, Santa Maria, 2009. ROCHA, J. H. A. et al. Detecção de infiltração em áreas internas de edificações com termografia infravermelha: estudo de caso. Ambiente Construído, Porto Alegre, v. 18, n. 4, p. 329-340, 2018. STORTE, M. Manifestações Patológicas na Impermeabilização de Estruturas de Concreto em Saneamento. 2011. Disponível em: http://www.forumdaconstrucao. com.br/conteudo.php?a=20&Cod=703. Acesso em: 30 out. 2020. VITÓRIO, A. Fundamentos da Patologia das Estruturas nas Perícias de Engenharia. Recife: IBAPE, 2003. ZUCHETTI, P. A. B. Patologias da Construção Civil: Investigação Patológica em Edifício Corporativo de Administração Pública no Vale do Taquari/RS. Monografia (Graduação em Engenharia Civil) – Centro Universitário Univates, Lageado, 2015. http://www.demc.ufmg.br/adriano/Patologia%20das%20Construcoes.pdf http://www.forumdaconstrucao.com.br/conteudo.php?a=20&Cod=703 http://www.forumdaconstrucao.com.br/conteudo.php?a=20&Cod=703 67 BONS ESTUDOS! Sumário Técnicas e metodologias de diagnósticos Objetivos 1. Introdução 2. Metodologia de diagnóstico 3. Técnicas de diagnóstico Referências Bibliográficas Técnicas de diagnóstico para peças de concreto armado Objetivos 1. Introdução 2. Técnicas usadas para identificar manifestações patológicas nas estruturas de concreto arm Referências Bibliográficas Técnicas de diagnóstico para peças de aço e madeira Objetivos 1. Introdução 2. Inspeção visual de peças de aço 3. Ensaios em peças de aço 4. Inspeção visual em peças de madeira 5. Ensaios em peças de madeira Referências Bibliográficas Técnicas de diagnóstico de infiltrações e fundações Objetivos 1. Introdução 2. Patologias devido a problemas de infiltração 3. Patologias devido a problemas na fundação Referências Bibliográficas
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