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Brasília-DF. Patologia das Estruturas Elaboração Daniela Glizt S. de Carvalho, M.A. Produção Equipe Técnica de Avaliação, Revisão Linguística e Editoração Sumário APRESENTAÇÃO ................................................................................................................................. 5 ORGANIZAÇÃO DO CADERNO DE ESTUDOS E PESQUISA .................................................................... 6 INTRODUÇÃO.................................................................................................................................... 8 UNIDADE I ESTRUTURAS DE CONCRETO ................................................................................................................ 11 CAPÍTULO 1 LINHA DO TEMPO E EVOLUÇÃO ............................................................................................ 11 CAPÍTULO 2 MATERIAIS DE COMPÕEM A MISTURA ..................................................................................... 15 CAPÍTULO 3 NORMAS TÉCNICAS .............................................................................................................. 28 UNIDADE II PATOLOGIA ......................................................................................................................................... 30 CAPÍTULO 1 PATOLOGIAS EM CONCRETO ARMADO .................................................................................. 30 CAPÍTULO 2 AGENTES CAUSADORES ........................................................................................................ 38 CAPÍTULO 3 ANÁLISE DAS POSSÍVEIS CAUSAS ............................................................................................. 46 UNIDADE III PRINCIPAIS OCORRÊNCIAS PATOLÓGICAS EM CONCRETO ARMADO E TERAPIAS ................................. 51 CAPÍTULO 1 FISSURAS E EFLORESCÊNCIAS ................................................................................................ 51 CAPÍTULO 2 CORROSÃO DE ARMADURAS E FLECHAS EXCESSIVAS ............................................................. 58 CAPÍTULO 3 MANCHAS NO CONCRETO APARENTE E NINHOS DE CONCRETAGEM ..................................... 64 UNIDADE IV ESTRUTURAS METÁLICAS ....................................................................................................................... 69 CAPÍTULO 1 PERFIL DO SETOR – PROJETOS E MONTAGEM ......................................................................... 71 CAPÍTULO 2 MONTAGEM DA ESTRUTURA METÁLICA .................................................................................... 78 CAPÍTULO 3 PATOLOGIAS NAS ESTRUTURAS DE AÇO................................................................................... 81 REFERÊNCIAS .................................................................................................................................. 87 5 Apresentação Caro aluno A proposta editorial deste Caderno de Estudos e Pesquisa reúne elementos que se entendem necessários para o desenvolvimento do estudo com segurança e qualidade. Caracteriza-se pela atualidade, dinâmica e pertinência de seu conteúdo, bem como pela interatividade e modernidade de sua estrutura formal, adequadas à metodologia da Educação a Distância – EaD. Pretende-se, com este material, levá-lo à reflexão e à compreensão da pluralidade dos conhecimentos a serem oferecidos, possibilitando-lhe ampliar conceitos específicos da área e atuar de forma competente e conscienciosa, como convém ao profissional que busca a formação continuada para vencer os desafios que a evolução científico-tecnológica impõe ao mundo contemporâneo. Elaborou-se a presente publicação com a intenção de torná-la subsídio valioso, de modo a facilitar sua caminhada na trajetória a ser percorrida tanto na vida pessoal quanto na profissional. Utilize-a como instrumento para seu sucesso na carreira. Conselho Editorial 6 Organização do Caderno de Estudos e Pesquisa Para facilitar seu estudo, os conteúdos são organizados em unidades, subdivididas em capítulos, de forma didática, objetiva e coerente. Eles serão abordados por meio de textos básicos, com questões para reflexão, entre outros recursos editoriais que visam tornar sua leitura mais agradável. Ao final, serão indicadas, também, fontes de consulta para aprofundar seus estudos com leituras e pesquisas complementares. A seguir, apresentamos uma breve descrição dos ícones utilizados na organização dos Cadernos de Estudos e Pesquisa. Provocação Textos que buscam instigar o aluno a refletir sobre determinado assunto antes mesmo de iniciar sua leitura ou após algum trecho pertinente para o autor conteudista. Para refletir Questões inseridas no decorrer do estudo a fim de que o aluno faça uma pausa e reflita sobre o conteúdo estudado ou temas que o ajudem em seu raciocínio. É importante que ele verifique seus conhecimentos, suas experiências e seus sentimentos. As reflexões são o ponto de partida para a construção de suas conclusões. Sugestão de estudo complementar Sugestões de leituras adicionais, filmes e sites para aprofundamento do estudo, discussões em fóruns ou encontros presenciais quando for o caso. Atenção Chamadas para alertar detalhes/tópicos importantes que contribuam para a síntese/conclusão do assunto abordado. 7 Saiba mais Informações complementares para elucidar a construção das sínteses/conclusões sobre o assunto abordado. Sintetizando Trecho que busca resumir informações relevantes do conteúdo, facilitando o entendimento pelo aluno sobre trechos mais complexos. Para (não) finalizar Texto integrador, ao final do módulo, que motiva o aluno a continuar a aprendizagem ou estimula ponderações complementares sobre o módulo estudado. 8 Introdução A construção civil passou por um excelente momento de crescimento até meados de 2014, impulsionada pelo crescimento da economia que disponibilizou crédito à população com menor poder aquisitivo por meio do programa habitacional “Minha Casa, Minha Vida” e juros mais competitivos para empresários do setor, gerando um número expressivo de empreendimentos imobiliários. O setor também praticamente “ferveu” com obras ligadas a infraestrutura urbana objetivando atender à Copa do Mundo, beneficiando muitos estados brasileiros, e, especificamente na cidade do Rio de Janeiro, houve o incremento das obras ligadas às Olimpíadas de 2016. Somente com a Copa do Mundo, estima-se um investimento na ordem de 35 bilhões, e este número poderia ter sido muito maior se toda a infraestrutura programada tivesse sido efetivamente entregue no período previsto. Não só o setor de construção, mas toda a cadeia produtiva foi beneficiada neste período. Atrelado a esse desenvolvimento econômico, as construções imprimiram novos parâmetros de velocidade executiva, ou seja, a necessidade de cumprimento de menores prazos para entrega dos empreendimentos elevaram a qualidade dos planejamentos, busca por aprimoramento tecnológico, padronização dos materiais e serviços com custos enxutos, e à manutenção de um excelente padrão de qualidade. Muitas empresas deixaram a construção artesanal e passaram a pensar e principalmente a agir como a indústria, considerando o empreendimento com diversas linhas de produção. Para tanto, a existência dos projetos executivos nas diversas disciplinas envolvidas, totalmente compatibilizados e detalhados, se faz necessária antes do início da construção. Essas mesmas empresas conseguiram obter excelentes resultados durante o período econômico crescente. Outra observação importante no período foi que, com o acréscimo das exigências dos consumidores – impulsionados pelo CDC (Código de Defesa do Consumidor) e, claro, pelo elevado investimento em um sonho, a casa própria –, exigir adequado padrão de qualidade passou a ser a nova realidade a ser atendida pelas incorporadoras e construtoras. Todavia, é importante ressaltar que, assim como qualquer produto,expostas nos grandes centros urbanos, tais como as pontes e viadutos, devido principalmente à poluição dessas cidades. A falta de manutenção faz que o ataque seja progressivo, chegando às armaduras, o que pode levar à ocorrência de acidentes. Figura 51. A perda de fragmentos de concreto do viaduto sobre a Linha Amarela é ameaça para motoristas. Fonte: https://ogimg.infoglobo.com.br/in/2875947-b4d-61e/FT1086A/652/A-perda-de-fragmentos-de-concreto-do-viaduto- sobre-a-Linha-Amarela-e-ameaca-para-motoristas-Foto-Marcelo-CarnavalAgencia-O-Globo.jpg. 60 UNIDADE III │ PRINCIPAIS OCORRÊNCIAS PATOLÓGICAS EM CONCRETO ARMADO E TERAPIAS O processo de manutenção em qualquer tipo de construção é fundamental para a permanência da vida útil das peças, ou seja, atuar na prevenção poderá ser muito mais econômico do que investir no reparo. Para seu tratamento, é essencial a contratação de profissional experiente e qualificado. Segundo Júnior (2008): Além de remover as oxidações, precisa-se reconstruir o cobrimento das armaduras com concreto bem adensado. Este cobrimento tem a finalidade de: impedir a penetração de umidade, oxigênio e agentes agressivos até as armaduras; recompor a área da secção de concreto original; propiciar um meio que garanta a manutenção da capa passivadora no aço (Júnior, 2008, p. 5). Para que ocorra uma melhor visualização e identificação da patologia e posterior reparo, será necessária a execução da limpeza da superfície do concreto com lixamento mecânico da superfície. Em seguida, serão executados: » Reparos: para cada ocorrência, será necessária a aplicação de técnica específica de reparo de modo que cuidados com relação a segurança sejam tomados, bem como o não comprometimento da estrutura. » Estucamento: corrigida a patologia, será necessário recompor o local. A utilização de argamassa aditivada e polimento é um processo bem difundido, pois preenche os poros e cria uma superfície uniforme. » Acabamento: o acabamento poderá seguir a proposta original da estrutura. Para pontes e viadutos, aplica-se verniz acrílico à base de água ou solvente ou outra especificação; todavia, é essencial aplicar um sistema protetor de acabamento para proteção da peça. Figura 52. Reparos na armadura. Fonte: https://www.tecnosilbr.com.br/wp-content/uploads/2017/12/corrosao-de-armaduras.jpg. https://www.tecnosilbr.com.br/corrosao-de-armadura-o-que-causa-e-como-amenizar-esse-dano/ 61 PRINCIPAIS OCORRÊNCIAS PATOLÓGICAS EM CONCRETO ARMADO E TERAPIAS │ UNIDADE III A fase de projeto é fundamental para o dimensionamento das peças de concreto armado. Para realiza-lo, o profissional deve possuir expertise e demandar tempo para a concepção de um projeto eficiente e com vistas à economia do investimento, porém preservando a segurança. A flechas excessivas podem ser resultado de um dimensionamento equivocado da estrutura ou, ainda, de uma possível vibração no terreno. Como resultado, aparecem fissuras; dependendo das causas e da dimensão da fissura (flecha), trincas e rachaduras – nos elementos como vigas, pilares e lajes (peças estruturais) – podem ou não causar riscos a edificações e seus habitantes. Mesmo quando visualmente não merecem atenção, deve ser providenciado o controle da abertura da fissura e posterior manutenção do local. Figura 53. Fissuração típica em viga solicitada a flexão. Fonte: https://guideengenharia.com.br/wp-content/uploads/2.png. Inicia-se normalmente com a presença de fissura, sintoma usual desta patologia com orientação bem definida e aumento progressivo das aberturas, que afetam, por ordem decrescente de ocorrência, paredes, tetos e pavimentos. Também pode haver empolamento/destacamento nos revestimentos e soltura de tijolos, em casos mais graves. Figura 54. Esmagamento da peça de concreto armado. Fonte: https://guideengenharia.com.br/wp-content/uploads/4.png. 62 UNIDADE III │ PRINCIPAIS OCORRÊNCIAS PATOLÓGICAS EM CONCRETO ARMADO E TERAPIAS Quanto à possível terapia, será necessário avaliar e analisar as particularidades da estrutura que sofrerá a intervenção e, posteriormente, avaliar as diversas técnicas existentes, para escolher a que seja melhor à situação. Dentre os inúmeros métodos utilizados para reforçar elementos estruturais, os mais comuns são: encamisamento (acréscimo de concreto com ou sem armadura); adição de perfis ou chapas metálicas; protensão externa; e colagem de mantas de fibra de carbono (SOTO, 2013). Figura 55. Sequência de fotos – encamisamento do pilar. Fonte: http://www.ct.ufsm.br/engcivil/images/PDF/2_2015/TCC_FERNANDO%20LUIZ%20ZUCCHI.pdf. Para prevenção das fissura,s será necessário atentar para: » cobrimento: maior tempo para a camada carbonatada chegar ao aço; » concreto menos permeável; » menor relação água/cimento e maior fck; » tipo de cimento; » cuidados com formas arquitetônicas e drenagem; » proteção superficial do concreto e revestimentos; » armaduras especialmente passivas; » aços revestidos (epóxi, galvanização); » aços inoxidáveis; » armaduras de fibras (carbono, vidro, kevlar); http://www.ct.ufsm.br/engcivil/images/PDF/2_2015/TCC_FERNANDO%20LUIZ%20ZUCCHI.pdf 63 PRINCIPAIS OCORRÊNCIAS PATOLÓGICAS EM CONCRETO ARMADO E TERAPIAS │ UNIDADE III » cuidados no uso de aditivos que contenham em sua fórmula o cloreto de cálcio; e » cuidados especiais se o concreto estiver sujeito a correntes elétricas. 64 CAPÍTULO 3 Manchas no concreto aparente e ninhos de concretagem Umidade excessiva, oxidação nas armaduras, proliferação de fungos e bolores e demais agentes agressivos podem provocar manchas no concreto aparente. Quando o dano não se refere a oxidação da armadura, teremos consequências mais visuais, tornando a aparência do concreto desgastada e cheia de manchas Figura 56. Manchas no concreto aparente de uma fachada. Fonte: https://images.adsttc.com/media/images/5b5f/5b79/f197/cc3b/cf00/0239/slideshow/FAUUSP_Vilanova_Artigas_Flickr_ Fernando_Stanklus.jpg?1532975988. Normalmente, a terapia para essa patologia é simples: uma limpeza no local, com aplicação de jatos de água ou produtos específicos e nova pintura ou verniz. Já em casos mais graves, será necessário verificar com mais detalhe o problema, promover um lixamento mecânico e posterior recomposição da superfície. No mercado, encontramos diversas opções de verniz, que destacamos a seguir: » verniz antipichação. » verniz poliuretano; » verniz acrílico a base de água; 65 PRINCIPAIS OCORRÊNCIAS PATOLÓGICAS EM CONCRETO ARMADO E TERAPIAS │ UNIDADE III » verniz acrílico a base de solvente; e » silicone líquido silano-siloxano. Figura 57. Tratamento no concreto aparente. Fonte: https://www.amengenharia.eng.br/img/servicos/tratamento-de-concreto-aparente/tratamento-de-concreto-aparente. jpg. As principais falhas ocorrem durante o processo de concretagem e levam ao aparecimento dos ninhos de concretagem, conhecidos também como brocas e bicheiras. Para Marcelli (2007), o adensamento do concreto tem a finalidade de eliminar os vazios, melhorando o preenchimento da forma da peça concretada, deixando o concreto mais denso e compacto. A qualidade do adensamento impacta diretamente na resistência do concreto. Em obras de menor porte, pode-se executar o adensamento manual. Em áreas maiores, porém, se faz necessária a utilização de vibradores. Uma ocorrência que leva também a essa patologia diz respeito ao detalhamento da armadura: erros como excesso de armadura provocam a impossibilidade de vibrar o concreto dentro das formas, https://www.amengenharia.eng.br/tratamento-de-concreto-aparente https://www.amengenharia.eng.br/tratamento-de-concreto-aparente 66 UNIDADE III │ PRINCIPAIS OCORRÊNCIAS PATOLÓGICAS EM CONCRETO ARMADO E TERAPIAS retendo assim a argamassa e britas. Outros problemas que podem proporcionar os aparecimentos de bicheiras são: » falhas nas vedações das formas; » traço do concreto; e » lançamento do concreto. Figura 58. Ninhos de concretagem.Fonte: http://www.construcaocivil.info/wp-content/uploads/2015/04/Ninho-de-concretagem-tambem-conhecido-como-broca- ou-bicheira-em-um-reservatorio-inferior-com-89-m3.-.jpg. A durabilidade e a resistência do concreto ficam comprometidas à medida que o material fica segregado, e, em casos mais graves, podem aparecer as armaduras de aço, sujeitas a sofrer grandes deformações e até mesmo a colapsar a estrutura. A recuperação da estrutura estará ligada à complexidade da peça. Em determinados casos, é possível realizar uma limpeza no local, retirando todo o material segregado, preparando toda a área de aderência e aplicando um microconcreto ou graute, com características semelhantes às existente no local. Lembramos que o graute é um material formulado para que, com a simples mistura adequada das partes, em proporções bem definidas, torne-se fluido e autoadensável no estado fresco e aderente, resistente e sem retração no estado endurecido. Não só as caraterísticas do concreto para aplicação (qualidade e fluidez) devem ser observada, mas em todo o processo de aplicação deverá ser utilizada mão de obra qualificada e feito acompanhamento de responsável técnico. As situações mais graves poderão levar a reconstrução das peças, elevando os custos dos reparos. https://construcaocivil.info/ninho-de-concretagem-tambem-conhecido-como-broca-ou-bicheira-em-um-reservatorio-inferior-com-89-m3/ https://construcaocivil.info/ninho-de-concretagem-tambem-conhecido-como-broca-ou-bicheira-em-um-reservatorio-inferior-com-89-m3/ 67 PRINCIPAIS OCORRÊNCIAS PATOLÓGICAS EM CONCRETO ARMADO E TERAPIAS │ UNIDADE III Figura 59. Correto adensamento do concreto. Fonte: http://www.comunidadedaconstrucao.com.br/upload/imagens/PR_concret02d%20-%20Distribuir%20o%20concreto%20 uniformemente.jpg. A ocorrência das patologias que mais atingem o concreto armado é apresentada no gráfico a seguir (Figura 60), sendo que a mais comum são as manchas nas superfícies, pois estão em contato constante com intempéries e com as más condições ambientais Figura 60. Patologias mais recorrentes no concreto armado. Manchas superficiais 22% Físsuras - ativas e passivas 21%Corrosão na armadura 20% Ninhos 20% Flechas Exessivas 10% Degradação química 7% MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Fonte: https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn%3AANd9GcTLDCUz3XxVC2g8OIljSnHxyzOVmaKaxoeVlyXg_ CRST2Q9SXBo&usqp=CAU. Os custos envolvidos nos reparos mencionados acima, bem com o processo de correção, poderão variar desde pequenos reparos (baixo investimento) a recuperação de maior grandeza na estrutura (alto investimento). O investimento em programas de manutenção progressiva e medidas protetoras é menos expressivo, devendo ser a melhor orientação, junto aos proprietários e administradores das obras. https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn%3AANd9GcTLDCUz3XxVC2g8OIljSnHxyzOVmaKaxoeVlyXg_CRST2Q9SXBo&usqp=CAU https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn%3AANd9GcTLDCUz3XxVC2g8OIljSnHxyzOVmaKaxoeVlyXg_CRST2Q9SXBo&usqp=CAU 68 UNIDADE III │ PRINCIPAIS OCORRÊNCIAS PATOLÓGICAS EM CONCRETO ARMADO E TERAPIAS Seguir as normas estabelecidas que regulamentam as construções é fator predominante para evitar qualquer problema. Ainda sobre a norma NBR 6118, a tabela 6.1 (Figura 61) indica a classe de agressividade ambiental, que deve ser considerada pelo projetista: Figura 61. Tabela 6.1 NBR 6118 – Classe de agressividade ambiental (CAA). Classe de agressividade ambiental Agressividade Classificação geral do tipo de ambiente para efeito de projeto Risco de deterioração da estrutura I Fraca Rural Insignificante Submersa II Moderada Urbana (1) (2) Pequeno III Forte Marinha (1) Grande Industrial (1) (2) IV Muito Forte Industrial (1) (3) Elevado Respingos de Maré 1 Pode-se admitir um microclima com uma classe de agressividade mais branda (um nível acima) para ambientes internos secos (salas, dormitórios, banheiros, cozinhas e áreas de serviços em apartamentos, residências e conjuntos comerciais ou ambientes com concreto revestido com argamassa e pintura). 2 Pode-se admitir uma classe de agressividade mais branda (um nível acima) em: obras em regiões de clima seco com umidade relativa do ar menor ou igual a 65%, partes da estrutura protegidas de chuva em ambiente predominantemente secos, ou regiões onde chove raramente. 3 Ambientes quimicamente agressivos, tanques industriais, galvanoplastia, branqueamento em industrias de celulose e papel, armazéns de fertilizantes, indústrias químicas Fonte: https://neoipsum.com.br/wp-content/uploads/2019/09/6.1.jpg. 69 UNIDADE IVESTRUTURAS METÁLICAS No Brasil, tendo em vista a maior utilização de estruturas de concreto, a construção metálica é menos conhecida, pois, no início do desenvolvimento dos grandes edifícios e pontes, a indústria siderúrgica era pouco desenvolvida nacionalmente, tornando a importação do material muito cara. Com uma estrutura totalmente fabricada na Bélgica, o viaduto Santa Efigênia, localizado no Vale do Anhangabaú em São Paulo, foi construído entre os anos de 1911 e 1913. Todo o material chegou ao porto de Santos e subiu a Serra do Mar com muita dificuldade pela estrada de ferro S. Paulo Railway. A supervisão da construção ficou a cargo Johann Grundt, mestre de obras alemão. Figura 62. Viaduto Santa Efigênia. Fonte: https://metalica.com.br/wp-content/uploads/2019/09/pontes-historia-7.jpg. https://metalica.com.br/historia-das-estruturas-de-aco-no-brasil/ 70 UNIDADE IV │ ESTRUTURAS METÁLICAS Com maior investimento nas obras executadas em concreto armado, somente a partir de 2003 houve um efetivo incremento no setor do metal, o que aqueceu o mercado tanto com novas oportunidades como alternativas executivas – visando vencer as exigências – quanto com maior produtividade e consequentemente menor prazo de entrega. Esse amadurecimento do setor refletiu em investimento em mão de obra qualificada, obras ambientalmente pensadas e sistemas de construção industrializados, permitindo a utilização de estruturas metálicas (aço) em diversos setores da construção civil. 71 CAPÍTULO 1 Perfil do setor – projetos e montagem A partir de 2011, o CBCA – Centro Brasileiro em Aço – e a ABCEM – Associação Brasileira de Construção Metálica – desenvolvem pesquisa com fabricantes de estrutura de aço visando qualificar as informações sobre o setor. Na pesquisa de 2016, ano base de 2015, contou com a participação de 324 empresas no setor, que subsidiaram informações referentes a: » localização das empresas; » área específica de atuação; » volume de produção; » capacidade produtiva instalada; » tipos de certificação; » número de funcionários; » terceirização de serviços e atividades; » faturamento bruto anual; e » expectativa de crescimento. Localização das empresas (participação na produção) Em termos de produção, as empresas fabricantes de estruturas em aço também estão concentradas na região Sudeste, com 60% das indústrias, e na região Sul, com 24%. 72 UNIDADE IV │ ESTRUTURAS METÁLICAS Figura 63. Localização das empresas. ESTADOS PARTICIPAÇÃO NA PRODUÇÃO Sudeste 60% SP 29% MG 19% ES 7% RJ 5% Sul 24% RS 17% SC 5% PR 2% Nordeste 8% BA 4% CE 3% PE 1% PB 0% MA 0% SE 0% PI 0% Centro-Oeste 5% GO 2% DF 1% MT 2% MS 0% Norte 3% PA 0% AM 1% RO 2% TOTAL 100% 60%24% 8% 5% 3% PARTICIPAÇÃO NA PRODUÇÃO Sudeste SuL Nordeste Centro-Oeste Norte Fonte: Notas de aula. 73 ESTRUTURAS METÁLICAS │ UNIDADE IV Áreas de atuação Podemos observar, através dos infográficos, o comparativo entre as áreas de atuação e tipos de construção nos últimos anos. Devido à participação de novas empresas a partir de 2015, a atuação em estruturas de médio e pequeno porte foi acrescida de 6%, e a atuação em obras de grande porte cresceu 4%. Já o setor de construções industriais pesadas e obras especiais cai gradativamentea cada ano. Figura 64. Estrutura das empresas. Figura 53 – Áreas de atuação x tipos de construção Fonte: Notas de aula Estrutura de grande porte Construções industriais pesadas e obras especiais Estrutura de médio porte Estrutura de pequeno porte 2011 2012 2013 2014 2015 2011 2012 2013 2014 2015 2011 2012 2013 2014 2015 2011 2012 2013 2014 2015 Fonte: Notas de aula. Em 2015, a capacidade produtiva instalada em aço foi de 2,112 milhões de toneladas, porém já é possível notar uma desaceleração do setor a partir de 2014, em torno de 2% Figura 65. Capacidade produtiva. 2011 2012 2016 2014 2015 2.112 milhmilhãmilhão t 1.414 milhãmilhão t 1522 milhão t 1.966 milhmilhãmilhão t 1.654 milhão t Fonte: Notas de aula. 74 UNIDADE IV │ ESTRUTURAS METÁLICAS Quando ao faturamento do setor, apesar de as empresas muitas vezes não apresentarem os seus números reais, estima-se um faturamento na ordem de 6,9 bilhões neste setor somente em 2015, mesmo considerando a queda proveniente do período de recessão da economia. Figura 66. Faturamento. 8,9 9,00 9,10 6,9 2012 2013 2014 2015 Fonte: Notas de aula. Fatores que influenciam no custo de uma estrutura metálica Sendo o aço vendido em kg ou ton, ou seja, com muitas variáveis que acabam por influenciar significativamente o custo das peças finais fabricadas, relacionamos os fatores relevantes a respeito dos custos: » seleção de sistema estrutural; » projeto dos elementos estruturais individuais; » projeto e detalhe das ligações; » processo a ser usado na fabricação; » especificação para a fabricação e montagem; » sistema de pintura e proteção à correção; » sistema de proteção contra incêndio; » padrão de segurança do trabalho exigido pelo contratante; entre outros. Segundo a NBR 8800 – Projetos de estruturas de aço e estrutura mistas de aço e concreto de edifícios –, entende-se por “projeto” o conjunto de especificações, cálculos estruturais, desenho de projeto, de fabricação e montagem dos elementos de aço e os desenhos de forma e armação referente às partes de concreto. 75 ESTRUTURAS METÁLICAS │ UNIDADE IV Figura 67. Estrutura mista aço e concreto. Fonte: https://www.cimentoitambe.com.br/wp-content/uploads/2017/09/estrutura-mista2_pilar.jpg. Nas informações gerais do projeto de estrutura metálica, deve-se: » Constar desenhos de projeto os quais indiquem as normas complementares utilizadas bem como especifiquem todos os materiais estruturais empregados. » Indicar os dados relativos às ações adotadas e aos esforços solicitantes de cálculo a serem resistidos sobretudo pelas fundações. » Nas ligações parafusadas, indicar tipos de parafuso, contendo a bitola e o comprimento e, em parafusos de alta resistência, tipo de protensão e tabela de torque. » Caracterizar ligações soldadas por simbologia adequada que contenha informações completas para sua execução, de acordo com as normas técnicas AWS A2.1 A2.4 e ABNT TB-2. » Constar nos desenhos de projeto as contraflechas de vigas, treliças de banzos paralelos e tesouras de cobertura. É importante ressaltar que, em obras que contenham peças maiores, os projetos já devem conter os pontos de onde ocorrerá o içamento bem como informar a sequência de montagem preferencial, e outras situações que possam afetar a segurança da estrutura também devem estar descritas (sistema de montagem e desmontagem). https://www.cimentoitambe.com.br/estruturas-mistas-concreto-aco/ 76 UNIDADE IV │ ESTRUTURAS METÁLICAS Aspectos particulares ao empreendimento que devem ser de conhecimento do projetista no ato de sua contratação: » fornecimento de energia; » acessibilidade para cargas; » área de estocagem para as peças fabricadas; » interface com estrutura de suporte e compatibilidade com sistemas complementares (águas pluviais, dutos, equipamentos); e » prazos, considerando a interdependência fundamental com o sistema de ligação estrutural e método executivo de montagem de obra. A verificação das fundações ou das vigas de suporte deve possuir precisão, pois elas influenciarão a qualidade dimensional da montagem, do detalhamento e da fabricação da estrutura. Chumbadores, insertos ou outros aparelhos de fixação das colunas às bases normalmente são instalados por terceiros, mas devem ser verificados pelo montador antes de se iniciar a montagem. Dependendo do tipo, uma falha na fundação poderá inviabilizar a montagem, exigindo adequações ou nova execução de blocos de fundação, vigas e até novas perfurações de estacas, refletindo no preço e prazo da obra. Questões relacionadas ao alinhamento, prumo e nivelamento para a fixação das vigas e perfis metálicos são fundamentais, tais como: » Os gabaritos devem ser fixados na parte superior das formas. » As formas devem estar firmemente contidas, de modo a não se deslocarem antes ou durante a concretagem. » Para garantir que os chumbadores não se desloquem do prumo, as extremidades inferiores devem manter a distância correta em relação às formas, usando travamento tridimensional nos chumbadores. » As estruturas devem ser montadas a partir de um mesmo plano horizontal de referência. As fundações devem ser verificadas através da topografia antes do início da montagem. 77 ESTRUTURAS METÁLICAS │ UNIDADE IV Figura 68. Arranques da estrutura metálica. Fonte: Notas de aula. » Se a diferença da base mais alta para a mais baixa exceder 50 mm, pode ser necessária alguma intervenção, seja para complementar as bases mais baixas, seja para reduzir a altura das mais altas. » Verificar se as roscas dos chumbadores das bases estão em condições de fixar as porcas das placas de base. » Cada base pode receber dois ou mais calços, que devem estar perfeitamente nivelados entre si para não introduzir erro de prumos nas colunas. » Para correção de pequenos erros, calços e cunhas de aço poderão ser confeccionados ou utilizados e introduzidos entre as placas e bases. 78 CAPÍTULO 2 Montagem da estrutura metálica A fase final de uma estrutura metálica é a sua montagem. Após todo o estudo e desenvolvimento dos projetos e fabricação das peças, estas chegam na obra para execução da montagem. O investimento nesta etapa é em torno de 30% em relação ao total gasto no projeto e, caso haja alguma incompatibilidade, os investimentos serão muito maiores. O planejamento será de acordo com o tipo de projeto desenvolvido e seguirá as seguintes etapas. » definição do processo de montagem (esquema construtivo); » equipamentos a serem utilizados (locação); » prazo; e » medidas de segurança recomentadas durante a implantação. Figura 69. Montagem de estrutura metálica. Fonte: Notas de aula. Após a verificação das condições da fundação, locação dos chumbadores e entrega do material já fabricado, é preciso apresentar: » pátio de estocagem de fácil acesso e próximo ao local de montagem; » acessos para os equipamentos e caminhões; » fornecimento de energia elétrica; 79 ESTRUTURAS METÁLICAS │ UNIDADE IV » meio ambiente de trabalho seguindo a legislação vigente; » formação de equipes e liberação de frentes de trabalho; » compatibilização com outros sistemas; » turnos e horários de trabalho, entre outros. Figura 70. Área de estocagem. Fonte: Notas de aula. Para a montagem, deverão ser verificados preliminarmente: » alinhamento; » nivelamento; » esquadro; e » prumo. Figura 71. Montagem de estrutura metálica. Fonte: https://1.bp.blogspot.com/-euSMXh3EFwY/WgI7q7N9cqI/AAAAAAAAA-0/fBF-clyyCjE4Qgd5HOMRRsXDlKHp80NjACLcBGAs/ s1600/estrutura.jpg. http://cursoinspetordequalidade.blogspot.com/2017/11/curso-montagem-estrutura-metalica.html http://cursoinspetordequalidade.blogspot.com/2017/11/curso-montagem-estrutura-metalica.html80 UNIDADE IV │ ESTRUTURAS METÁLICAS O içamento das peças é uma etapa que merece atenção, uma vez que envolve aspectos relacionados à segurança, sendo necessário conhecer todas as cargas e esforços envolvidos. Essas informações deverão ser repassadas aos fornecedores dos equipamentos para o correto dimensionamento dos guindastes e gruas. Estes deverão: » Calcular a carga. » Calcular o centro de gravidade. » Definir os acessórios de içamento (cabos, manilhas, viga equalizadora, barra espaçadora etc.). » Compor as forças. Figura 72. Içamento de estrutura metálica. Fonte: http://guinchocadserv.com.br/wp-content/uploads/2016/05/cadserv-guincho-teresina-22-1024x600.jpg. http://guinchocadserv.com.br/servicos/montagem-de-estruturas-metalicas/ 81 CAPÍTULO 3 Patologias nas estruturas de aço Na construção civil, o maior interesse se dá sobre os aços estruturais de média e alta resistência mecânica, termo designado de todos os aços que, devido a sua resistência, ductilidade e outras propriedades, são adequados para a utilização em elementos da construção civil sujeitos a carregamento. Figura 73. Classificação – tensão de escoamento. Tipo Limite de escoamento mínimo, Mpa Aço carbono de média resistência 195 a 259 Aço de Alta resistência e baixa liga 290 a 345 Aço ligados tratados termicamente 630 a 700 Fonte: https://metalica.com.br/wp-content/uploads/2019/09/acos-estruturais-04.jpg. Quando falamos em manifestações patológicas em estruturas metálicas, é importante ressaltar que poderão ocorrer por causas diversas: » falhas de projeto e de detalhamento; » falhas nos processos e detalhes construtivos; » qualidade ou utilização inadequada dos materiais; » falhas de manutenção ou ausência de manutenção preventiva; » sobrecarga ou concentração de tensões; » utilização indevida da estrutura; e » variações térmicas. As mais usuais encontradas nas estruturas aço são: » Corrosões: são classificadas como localizada ou generalizada, mas também podemos encontrar algumas variações que assumem outras formas e aparências superficiais, com formação mais ou menos irregular, ou ainda com formação de fissuras ou formação de pites. https://metalica.com.br/acos-estruturais-2/ 82 UNIDADE IV │ ESTRUTURAS METÁLICAS Iniciaremos apresentando os conceitos das corrosões localizadas e generalizadas e posteriormente a Figura 73, que contém estas e as demais possibilidades. › Corrosão localizada: está ligada a drenagem das águas pluviais bem como a deficiências nos detalhes construtivos, levando ao acúmulo de umidade, água e agentes agressivos. Figura 74. Corrosão localizada. Fonte: http://www1.sp.senac.br/hotsites/blogs/revistainiciacao/wp-content/uploads/2016/11/15.175_IC.pdf. › Corrosão generalizada: causada pela falta de utilização de proteção contra o processo de correção. Figura 75. Corrosão generalizada. Fonte: http://incopre.com.br/wp-content/uploads/2015/09/corrosao-concreto-2.jpg. http://www1.sp.senac.br/hotsites/blogs/revistainiciacao/wp-content/uploads/2016/11/15.175_IC.pdf 83 ESTRUTURAS METÁLICAS │ UNIDADE IV Figura 76. Tipos de corrosão. Fonte: https://www.nucleodoconhecimento.com.br/wp-content/uploads/2019/10/tipos-de-corros%C3%A3o.png. » Flambagem local ou global: causada pelo uso de modelos estruturais incorretos para a verificação da estabilidade, ou deficiências no enrijecimento local de chapas, ou ainda por efeitos de imperfeições geométricas não consideradas nos cálculos e projetos. » Fratura e propagação de fraturas: falhas iniciadas devido a concentração de tensões, a detalhes de projetos equivocados, a defeitos nas soldas, ou a possíveis variações de tensões não mensuradas em projeto. » Deformações excessivas: neste cas,o temos sobrecargas ou efeitos térmicos não previstos no projeto original, ou ainda deficiências na disposição de travejamentos. Figura 77. Deformações excessivas. Fonte: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3144/tde-04092008-155911/publico/6_cap.pdf. https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3144/tde-04092008-155911/publico/6_cap.pdf 84 UNIDADE IV │ ESTRUTURAS METÁLICAS Incompatibilidade de projetos A falta de comunicação entre os projetistas e tempo hábil para desenvolvimento do projeto leva a incompatibilidades somente percebidas quando da montagem. Na Figura 75, vemos um exemplo desse problema ocorrendo entre as disciplinas de estrutura de aço e estrutura de concreto. Figura 78. Incompatibilidade de projetos. Fonte: https://www.researchgate.net/publication/308180886/figure/fig1/AS:540484147703810@1505872870503/FIGURA-1- Situacao-de-falhas-na-estrutura-metalica-devido-a-incompatibilidade-de-projeto.png. Falha de gabarito Uma das falhas recorrentes diz respeito ao gabarito das furações para passagens dos parafusos, que muitas vezes não estão com o diâmetro correto ou no local adequado, conforme demostram as imagens abaixo. Figura 79. (a) Falha no gabarito de furação – (b) Furos não previstos nos projetos. Fonte: https://www.abcem.org.br/construmetal/2012/arquivos/Cont-tecnicas/apresentacoes/31_FALHAS-E-PATOLOGIAS-NAS- ESTRUTURAS-METALICAS.pdf. https://www.abcem.org.br/construmetal/2012/arquivos/Cont-tecnicas/apresentacoes/31_FALHAS-E-PATOLOGIAS-NAS-ESTRUTURAS-METALICAS.pdf https://www.abcem.org.br/construmetal/2012/arquivos/Cont-tecnicas/apresentacoes/31_FALHAS-E-PATOLOGIAS-NAS-ESTRUTURAS-METALICAS.pdf 85 ESTRUTURAS METÁLICAS │ UNIDADE IV Falta de parafusos A fiscalização durante o processo de montagem deve ser constante, para evitar a ocorrência de falhas como a falta de parafuso de ligação em uma estrutura. Figura 80. Falta de parafusos. Fonte: https://www.abcem.org.br/construmetal/2012/arquivos/Cont-tecnicas/apresentacoes/31_FALHAS-E-PATOLOGIAS-NAS- ESTRUTURAS-METALICAS.pdf. Subdimensionamento de peças estruturais Os erros de projeto ou em suas revisões podem impactar em perdas de peças estruturais e, muitas vezes, chegar a colapsar a estrutura. Figura 81. Subdimensionamento de peças estruturais. Fonte: https://www.abcem.org.br/construmetal/2012/arquivos/Cont-tecnicas/apresentacoes/31_FALHAS-E-PATOLOGIAS-NAS- ESTRUTURAS-METALICAS.pdf. https://www.abcem.org.br/construmetal/2012/arquivos/Cont-tecnicas/apresentacoes/31_FALHAS-E-PATOLOGIAS-NAS-ESTRUTURAS-METALICAS.pdf https://www.abcem.org.br/construmetal/2012/arquivos/Cont-tecnicas/apresentacoes/31_FALHAS-E-PATOLOGIAS-NAS-ESTRUTURAS-METALICAS.pdf https://www.abcem.org.br/construmetal/2012/arquivos/Cont-tecnicas/apresentacoes/31_FALHAS-E-PATOLOGIAS-NAS-ESTRUTURAS-METALICAS.pdf https://www.abcem.org.br/construmetal/2012/arquivos/Cont-tecnicas/apresentacoes/31_FALHAS-E-PATOLOGIAS-NAS-ESTRUTURAS-METALICAS.pdf 86 UNIDADE IV │ ESTRUTURAS METÁLICAS Em resumo, as principais falhas ocorridas nas estruturas metálicas são: » falhas de projeto e de detalhamento; » falhas nos processos e detalhes construtivos; » falhas de manutenção ou ausência de manutenção preventiva; e » utilização indevida da estrutura. Figura 82. Falhas (%). Cálculo, Detalhamento, Plantas Executivas e Construtivas, Plantas de Montagem 41% Erros de re- orientação, Modificação de projeto, Não cumprimento de normas, Falta de definição de projeto, Modificação nos materiais 32% Materiais 16% Uso 11% % Cálculo, Detalhamento, Plantas Executivas e Construtivas, Plantas de Montagem Erros de re-orientação, Modificação de projeto, Não cumprimento de normas, Falta de definição de projeto, Modificação nos materiais Materiais Uso Fonte: https://www.abcem.org.br/construmetal/2012/arquivos/Cont-tecnicas/apresentacoes/31_FALHAS-E-PATOLOGIAS-NAS- ESTRUTURAS-METALICAS.pdf. Ao longo do texto, foi possível verificar que podemos incorrer em falhas nas diversas etapas de uma obra, desde o projeto, passando pela construção, até a sua manutenção. Sendo assim, executar um projeto e obras dentro das normas técnicas e seguir boas práticas de manutenção são ações efetivas para a vida útil de uma construção. https://www.abcem.org.br/construmetal/2012/arquivos/Cont-tecnicas/apresentacoes/31_FALHAS-E-PATOLOGIAS-NAS-ESTRUTURAS-METALICAS.pdfhttps://www.abcem.org.br/construmetal/2012/arquivos/Cont-tecnicas/apresentacoes/31_FALHAS-E-PATOLOGIAS-NAS-ESTRUTURAS-METALICAS.pdf 87 Referências ALHOTRA, V. M.; CARINO, N. J. Handbook on nondestructive testing of concrete. 2.ed. Boca Raton: CRC Press, 2004. CAMPOS, Vinícius Chaves; et.al. Inspeção De Uma Ponte De Acordo NBR 9452, Na Cidade De Palmas-TO: Análise Das Manifestações Patológicas. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. v. 2, n. 2, pp. 98-109, fev. 2018. Disponível em: https://www.nucleodoconhecimento.com.br/wp-content/uploads/ artigo-cientifico/pdf/inspecao-de-uma-ponte.pdf. Acesso em: 13 jul. 2020. CLÍMACO, J. C. T. S. 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Sobre a qualidade da construção, caberá ao construtor providenciar as correções e reparos necessários. A existência de uma patologia poderá ocorrer devido a vários fatores: falhas no projeto, má qualidade de materiais, mão de obra inadequada, falta de planejamento etc. Negligenciar as correções refletirá, para o proprietário, na desvalorização do seu imóvel; já para a construtora, resultará em propaganda negativa, comprometendo assim vendas futuras. Com relação às manutenções periódicas, durante a vida útil do empreendimento, dependerá do condomínio, mas é importante ressaltar que, quanto mais rápida a resolução dos pequenos problemas, melhor será possível evitar os grandes. Entre as patologias mais comuns observadas na construção civil, podemos ressaltar as nas estruturas de concreto, que podem ou não influenciar a durabilidade e a segurança da edificação. Objetivos Este material objetiva atender os requisitos propostos pela ementa do curso apresentando: » Conceito e tipos de patologias. » Verificação dos principais agentes causadores. » Apresentação das manifestações patológicas. » Diagnósticos, recuperação e custos para reparos dos danos. 10 11 UNIDADE IESTRUTURAS DE CONCRETO CAPÍTULO 1 Linha do tempo e evolução Um tipo de concreto obtido com a mistura de cal e pozolana já era utilizado na Roma antiga, porém esses materiais eram somente provenientes da extração natural de cinzas vulcânicas, acrescidas de cal e água do mar; o material resultante se tornava mais forte com o acréscimo de tempo. Figura 1. Roma antiga. Fonte: http://www.minutoengenharia.com.br/uploads/posts/595/como-era-feito-o-concreto-da-roma-antiga.jpg. A produção industrializada do cimento Portland se iniciou na Inglaterra em princípios do século XVIII; assim, foi possível pensar em dosagens especificas de agregados e cimentos endurecidos a partir da adição de água. A pedra endurecida ficou conhecida como concreto simples. 12 UNIDADE I │ ESTRUTURAS DE CONCRETO Mesmo com a sua anterior utilização, somente em 1824 foi desenvolvido um processo para a produção do cimento Portland, cujo idealizador foi o empreiteiro Joseph Aspdin. Podemos verificar, a seguir, as imagens dos fornos desenvolvidos para a produção. O material recebeu esse nome devido à semelhança com pedras calcárias da Ilha de Portland, na Inglaterra. Figura 2. Fornos de aparência de garrafas. Fonte: https://www.vitruvius.com.br/revistas/read/arquitextos/03.028/748/pt. Podemos citar outras datas marcantes na evolução e utilização do concreto pelo mundo: Figura 3. Evolução do concreto – linha do tempo. Uso de material semelhante ao concreto Ensaios sobre o concreto armado e publicação de resultados (Haytt) Compra da patente de Monier e revenda Teoria de dimensionamento de elementos em concreto armado (Mörsch) Utilização do concreto em escala mundial Barco em argamassa de cimento, areia e fios de arame (Lambot) Fabricação do cimento Portland (Aspidin) Vasos de flores em argamassa de cimento, areia e malha de aço, início da divulgação do concreto (Monier) Novas patentes e divulgação do concreto em outros países (Monier) Patentes de viga com armação (Hennebique) Primeira norma sobre o concreto armado Reconhecimento da importância da protensão na construção civil Wayss compra patentes de Monier, funda empresa que realiza ensaios e publica resultados que inspiram Koenen a desenvolver uma base de cálculo para o concreto Desenvolvimento dos princípios do concreto protendido (Mörsch e Koenen) Protensão de armadura (Döhring) Tempos romanos 1824 184 9 187 7 186 1 188 4 188 8 190 0 191 2 194 5 187 8 188 6 189 2 190 4 192 8 Fonte: PORTO; FERNANDES, 2015. https://www.vitruvius.com.br/revistas/read/arquitextos/03.028/748/pt 13 ESTRUTURAS DE CONCRETO │ UNIDADE I Concreto armado no Brasil Apesar de inventado na Europa, o concreto armado foi amplamente difundido em diversos países, chegando ao Brasil no final do século XIX. Primeiramente aplicado em tubulações hidráulicas, passou rapidamente a ser utilizado nas edificações, permitindo que verticalizações atingissem grandes alturas, vencessem grandes vãos etc. Importante destacar que os cálculos estruturais, a princípio, eram desenvolvidos no exterior. Entre os edifícios altos (mais de 100 metros) construídos no Brasil utilizando o concreto armado, na década de 1930, podemos destacas o edifício Martinelli, na cidade de São Paulo, e o edifício conhecido como A Noite, no município do Rio de Janeiro, este considerado como um mirante da cidade por muitos anos. Figura 4. Edifício A Noite – 102 metros de altura. Fonte: https://diariodorio.com/wp-content/uploads/2015/05/A-Noite-Edificio.jpg. Em 1924, ocorreu uma expansão da utilização do concreto armado no Brasil a partir da associação entre a Companhia Construtora em Cimento Armado e a empresa Wayss & Freytag, possibilitando também a formação de engenheiros brasileiros. Apesar do desenvolvimento de outros materiais para execução das estruturas, o concreto foi e é ainda hoje muito utilizado no Brasil. 14 UNIDADE I │ ESTRUTURAS DE CONCRETO Quando falamos nas propriedades plásticas do concreto, não podemos deixar de mencionar que um dos maiores arquitetos brasileiros: Oscar Niemeyer foi um pioneiro na exploração dessas propriedades, utilizando muitas curvas e formas ousadas em seus projetos, viabilizadas a partir da utilização do concreto armado. 15 CAPÍTULO 2 Materiais que compõem a mistura Devido a sua qualidade, flexibilidade e resistência, o concreto é amplamente utilizado na construção civil no Brasil e em outros países. Contudo, sua eficiência é reduzida à medida que há baixa qualidade em sua mensuração, emprego e aplicação. Para estudarmos as patologias encontradas no concreto armado, se faz necessário iniciarmos conceituando os elementos envolvidos. Figura 5. Misturas: Concreto – Pasta – Argamassa. Concreto = aglomerantes + água + agregado miúdo + agregado graúdo Pasta Argamassa Fonte: (CLÍMACO, 2008, p.33 – adaptado). Conhecemos como “concreto simples” a mistura acima descrita, cuja durabilidade é semelhante à da pedra natural; possui excelente resistência a compressão, ainda de fácil trabalhabilidade, transporte e moldagem. Todavia, quando a força solicitada é de tração, passa a resistir de 1/5 a 1/15 quando comparada à resistência à compressão. Após estudos visando aumentar a resistência à tração, principalmente em peças submetidas a flexão, a mistura passaria a utilizar barras de aço, surgindo assim o concreto armado. A ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas –, em sua publicação NBR 6118 (2014) – Projeto de Estrutura de Concreto – Procedimento, apresenta as seguintes definições sobre o tema. » Elementos de concreto simples estrutural: elementos estruturais elaborados com concreto que não possuem qualquer tipo de armadura, ou que a possuem em quantidade inferior ao mínimo exigido para o concreto armado. 16 UNIDADE I │ ESTRUTURAS DE CONCRETO » Elementos de concreto armado: aqueles cujo comportamento estrutural depende da aderência entre o concreto e armadura, e nos quais não se aplicam alongamentos iniciais das armaduras antes da materialização dessa aderência. Figura 6. a. Concreto simples b. Concreto armado. a b Concreto Compressão Tração fissuras armaduras Fonte: http://arquitetandoestruturas.weebly.com/uploads/7/4/0/3/74037971/9443831.jpg?488. Mas, antes de citar todas as normas envolvidas na fabricação e execução dos diversos serviços que utilizam o concreto simples ou armado, é precisoconceituar os elementos que compõem essa mistura, conforme apresentado na Figura 6. Cimento Portland Anteriormente mencionado neste texto, apresentamos, a seguir, o processo de fabricação do cimento Portland com maior detalhamento. Atualmente encontramos variações mais específicas do produto inicial, ou seja, além do cimento comum, encontramos no mercado os cimentos especiais e compostos. A temperatura para a obtenção do cimento tipo Portland, por meio da calcinação, chega a em torno de 1.500 °C. Para sua obtenção, temos, na mistura, calcário, argila composta por quantidades de alumínio e ferro, e a gipsita com elevado teor de finura, conhecida como “material controlador da pega”. Obtemos, após o resfriamento desses insumos, um produto aglomerado em partes com dimensão variáveis de 2 a 20 mm – somente após a moagem desse material final, que possui o nome de clínquer, é que temos o cimento Portland. http://arquitetandoestruturas.weebly.com/blog/march-29th-2016 17 ESTRUTURAS DE CONCRETO │ UNIDADE I Cimento Portland comum (CPI/CPI-S) O cimento Portland é o mais usual, uma vez que é utilizado sempre que as características da construção não exigem propriedades especiais, como atingir uma resistência ainda mais elevada ou a um determinado agente agressivo. Sua classificação é dada por CP 1-25, CP 1-32 e CP 1-40, conforme a resistência (em MPa), alcançada aos 28 dias. A verificação é realizada por meio de corpos-de-prova moldados rompidos pelo método MB-1 (NBR – 7215). Cimento Portland de alta resistência inicial (CP V-ARI) Utilizado quando se necessita de alta resistência inicial, trata-se do aglomerante hidráulico. Pode obter essa característica: por alteração da composição química; por um maior tempo de cozedura e temperaturas mais elevadas; intensificando-se o processo de moagem do clínquer. Esse material é recomendável quando a peça estrutural necessitar desformar rapidamente por questões emergenciais, por exemplo. Todavia, como este cimento desprende um maior calor de hidratação do que o cimento CPI, é possível o aparecimento de fissuras. Outro problema observado diz respeito ao seu maior teor de Ca(OH), o que pode representar uma menor durabilidade do que o cimento comum. Cimento Portland de alto-forno (CP III) É o resultado da mistura de clínquer, ainda não passada pelo processo de moagem final com a escória de alto-forno. Ou seja, os dois materiais passam juntos pela moagem final. Uma das suas vantagens em relação ao cimento comum diz respeito ao calor de hidratação, que, neste caso, é mais lento, sendo também mais resistente a sulfatos. É importante ressaltar que o aparecimento das vantagens ocorre somente quando a substituição pela escória for superior a 40% da mistura total. Sua indicação é para concretagem de grandes peças; essa quantidade de escória, todavia, pode resultar em um endurecimento mais lento, o que pode incrementar o processo de cura. 18 UNIDADE I │ ESTRUTURAS DE CONCRETO Cimento Portland resistente aos sulfatos O material resistente a sulfatos deve possuir uma composição diferenciada na mistura quando comparado à utilização de cimento comum. Entre as principais alterações, destacamos que: » o teor de C3A do clínquer seja igual ou inferior a 8%, e cujo teor de adições carbonáticas seja igual ou inferior a 5% da massa do aglomerante total; » o teor de escória granulada de alto-forno (CP III) esteja entre 60% e 70%; » o teor de materiais pozolânicos (CP IV) esteja entre 25% e 40%; » tenham antecedentes com base em resultados de ensaios de longa duração, ou referências de obras que comprovadamente indiquem resistência a sulfatos. Cimento Portland pozolânico (CPIV) Para a produção deste material, é utilizada a mistura do clínquer de cimento e cimentos pozolânicos, variando o percentual de utilização deste material em relação à mistura entre 15% e 50%. Estes materiais pozolânicos podem ser naturais (cinzas vulcânicas) ou produzidos artificialmente (cinzas resultantes da combustão do carvão). Constituídos por sílica e alumina, quando em contato com hidróxido de cálcio e água, formam um material análogo ao cimento Cimento Portland branco estrutural (CPB) Conhecido mais como cimento branco, principalmente devido a sua coloração, uma vez que possui baixos teores de óxido de ferro e manganês, é alcançado por processo de moagem e resfriamento diferenciado do cimento Portland comum. Para que seja considerado cimento branco, deve possuir um índice de brancura superior a 78%. Esse cimento é regulamentado pela norma NBR 12989 e possui duas subdivisões: o cimento Portland branco estrutural e o não estrutural. 19 ESTRUTURAS DE CONCRETO │ UNIDADE I A produção do cimento branco utiliza calcário branco, e a sua resistência é muito superior ao produto tradicional. Mais utilizado em projetos nos quais temos a moldagem de peças específicas (arquitetura mais arrojada), devido a sua flexibilidade. Figura 7. Cimentos brasileiro e normas. Designações Classes Norma ABNT Cimento Portland comum CP I-25 NBR – 5732 CP I-32 CP I-40 Cimento Portland comum CP I-S-25 NBR – 5732 CP I-S-32 CP I-S-40 Cimento Portland composto CP II-E-25 NBR – 11578 CP II-E-32 CP II-E-40 Cimento Portland composto CP II-Z-25 NBR – 11578 CP II-Z-32 CP II-Z-40 Cimento Portland composto CP II-F25 NBR – 11578 CP II-F-32 CP II-F-40 Cimento Portland de alto-forno CP III – 25 NBR – 5735 CP III – 32 CP III – 40 Cimento Portland pozolânico CP IV – 25 NBR – 5736 CP IV – 32 Cimento Portland de alta resistência inicial CP V – ARI NBR – 5733 Fonte: (SOUZA; RIPPER, 1998). 20 UNIDADE I │ ESTRUTURAS DE CONCRETO Figura 8. Resistência e durabilidade dos cimentos fabricados no Brasil. Influências Comum e composto Alto-forno Pozolânico ARI Resistente aos sulfatos Branco estrutural Resistência à compressão Padrão Menor nos primeiros dias e maior no final da cura Menor nos primeiros dias e maior no final da cura Muito maior nos primeiros dias Padrão Padrão Calor gerado na reação cimento x água Padrão Menor Menor Maior Padrão Maior Impermeabilidade Padrão Maior Maior Padrão Padrão Padrão Resistência aos agentes agressivos Padrão Maior Maior Menor Maior Menor Durabilidade Padrão Maior Maior Padrão Menor Padrão Fonte: http://www.comunidadedaconstrucao.com.br/sistemas-construtivos/3/concreto-preparado-na-obra/execucao/58/ concreto-preparado-na-obra.html. O crescimento da produção de cimento pelo mundo é continua, China, Índia e Estados Unidos, juntos respondem por 66 por cento de todo cimento produzido no mundo. Figura 9. Vendas em milhões de toneladas. 60 VENDAS EM MILHÕES DE TONELADAS VE N D AS E M M IL H Õ ES D E TO N EL AD AS 2016 X 2017 120 100 20 40 80 Lafarge Holcim HeidelbergCement Cemex UltraTech Cement Dangote 1° semestre 2016 1° semestre 2017 Fonte: https://cimento.org/wp-content/uploads/2017/09/Vendas-Cimento-dos-Maiores-do-mundo-em-2017-768x483.png. http://www.comunidadedaconstrucao.com.br/sistemas-construtivos/3/concreto-preparado-na-obra/execucao/58/concreto-preparado-na-obra.html http://www.comunidadedaconstrucao.com.br/sistemas-construtivos/3/concreto-preparado-na-obra/execucao/58/concreto-preparado-na-obra.html 21 ESTRUTURAS DE CONCRETO │ UNIDADE I Água A quantidade de água utilizada na mistura define o que se chama de “fator água/cimento” (Figura 10), que influencia diretamente na resistência final do concreto. A estrutura pode desenvolver sintomas patológicos graves caso seja empregada água não-potável ou com forte presença de cloretos, pois pode contribuir de modo significativo para o efeito corrosivo nas armaduras de aço. Figura 10. Decréscimo da resistência à compressão com o aumento do fator água/cimento. 0 10 20 30 40 50 0,4 0,6 0,8 1 1,2 R es is tê nc iaà c om pr ee ns ão – M Pa Relação água/ cimento Relação água/cimento R es is tê nc ia à co m pr es sã o – M PA 0,4 0,6 0,8 1 1,2 50 40 30 20 20 0 Fonte: (SOUZA; RIPPER, 1998). Agregados A utilização de agregados nas misturas de concreto aumenta sua resistência quanto aos esforços mecânicos, além de reduzir a retração na peça. Considerados inicialmente inertes, é sabido que possuem características químicas e físicas que são capazes de intervir no comportamento do concreto. Quando da sua utilização, devem ser verificados o teor de umidade – uma vez que pode alterar o fator água/cimento – e a existência de materiais que podem conter carbono ou torrões de argila, que reduzem a qualidade da mistura final. A granulometria utilizada deve ser tal que permita a trabalhabilidade e uniformidade, tendo grande influência sobre a qualidade final. Assim, torna-se possível uma importante redução da quantidade de pasta de cimento para uma produção de material com excelente qualidade. 22 UNIDADE I │ ESTRUTURAS DE CONCRETO Os agregados utilizados no concreto de cimento Portland são os graúdos (britas) e os miúdos (areias), cada um com determinada função e propriedade específica. Para os agregados miúdos, o ideal é termos um material com boa distribuição granulométrica, não somente de um único tamanho. Outro fator importante que já foi comentado anteriormente é o fator água/cimento; logo, saber o teor de umidade da areia é essencial para não comprometer a durabilidade e a resistência da estrutura. Figura 11. Agregados para concreto. Fonte: https://www.visualconcretos.com.br/wp-content/uploads/2018/11/agregados-para-concreto-768x330.jpg. A areia é necessária para possibilitar as reações químicas do cimento, as quais são chamadas de “reações de hidratação”, que irão garantir as propriedades de resistência e durabilidade do concreto. Também têm a função de proporcionar seu manuseio. Já para os agregados graúdos (britas), devemos verificar a dimensão das peças a serem concretadas, bem como se serão ou não armadas (utilização de aço na estrutura), visando a utilização de dimensões adequadas. É importante que não haja uma grande quantidade de material pulverulento, uma vez que pode exigir uma maior quantidade de água, ocasionando assim acréscimo de cimento Portland na mistura e consequente aumento do custo. Outro controle que se faz necessário é do formato dos grãos. Para tanto, temos que verificar o índice de forma do agregado, que é a relação entre a maior e a menor dimensão de grão (altura e comprimento). O resultado melhor será o menor índice de forma, pois teremos uma redução de vazios, o que também terá grande influência no consumo do cimento e, consequentemente, no custo final da mistura. 23 ESTRUTURAS DE CONCRETO │ UNIDADE I Aditivos Os aditivos utilizados na mistura do concreto de cimento Portland têm como objetivo melhorar as propriedades do concreto fresco, mas também após o seu endurecimento. As substâncias químicas que compõem os aditivos serão misturadas ao concreto em dosagens previamente estudadas para que, no momento da utilização, seu preparo seja facilitado. Entre as principais vantagens dos aditivos podemos destacar: » aumento da plasticidade do concreto sem acréscimo de água; » redução da segregação e exsudação; » aumento ou redução rápida do incremento da resistência; » redução do calor de hidratação; e » aumento da durabilidade do concreto. Figura 12. Adição de aditivo ao concreto. Fonte: https://s3.amazonaws.com/mapa-da-obra-producao/wp-content/uploads/2018/12/aditivos-de-concreto.jpg. A utilização dos aditivos no concreto é importante para a construção civil, sua utilização sendo possível em pequenas, médias e grandes obras, principalmente à medida que se almeja uma excelente qualidade final. A adição deste produto é feita durante o processo de preparação da mistura, em quantidade não superior a 5% em relação à massa do material. Normalmente apresenta-se em forma liquida ou em pó. 24 UNIDADE I │ ESTRUTURAS DE CONCRETO Aço O aço é obtido através da mistura de minério de ferro, coque (retirado de carvão mineral), e fundentes (como as “castinas”, que são argilas calcárias,que funcionam também como corretor de pH), que são sintetizados em um equipamento chamado alto-forno, sob temperaturas da ordem de 1500 ºC (FREITAS, 2007). O aço é uma liga de ferro e carbono adicionada a outros elementos como o silício, fósforo enxofre etc., sendo que seu teor de carbono pode variar de 0% a 1,7%. O aço adere ao concreto, não permitindo que haja nenhum tipo de escorregamento do vergalhão interno das peças. Sua aderência decorre da existência das nervuras ou entalhes na barra. Para dessa aderência entre aço e concreto, é utilizada uma medida quantitativa baseada no coeficiente de conformação superficial das barras (η), conforme a NBR 7480:2007 a qual estabelece seus valores mínimos. Figura 13. Valores mínimos de η para φ ≥ 10 mm conforme a NBR 7480:2007. Categoria CA-25 CA-50 CA-60 Coeficiente de conformação superficial para Ø ≥ 10mm 1,00 1,50 1,50 Fonte: http://www.set.eesc.usp.br/mdidatico/concreto/Textos/03%20Acos.pdf. Para as barras lisas, também é possível encontrar este efeito, em razão das irregularidades existentes próprias destas barras quando do processo de laminação. Figura 14. Barras de aço para a construção civil. Fonte: https://www.redfer.com.br/images/artigos/barras-de-aco-para-construcao-civil.jpg. http://www.set.eesc.usp.br/mdidatico/concreto/Textos/03%20Acos.pdf 25 ESTRUTURAS DE CONCRETO │ UNIDADE I Quando executado em uma espessura mínima, conhecida como “cobrimento”, e a relação de água e cimento estiverem dimensionados adequadamente, a interação entre os dois permite a proteção da armadura tanto fisicamente (cobrimento da armadura) como quimicamente (alcalinidade do concreto). Para que seja utilizado na construção civil, o aço deve possuir as seguintes características: » boa resistência a corrosão; » elevado valor da relação entre limite de resistência e limite de escoamento; » homogeneidade; » ductilidade; e » soldabilidade. Vantagens e desvantagens do uso do concreto simples ou armado Como todo procedimento ou material empregado, a utilização do concreto armado nas obras possui vantagens e desvantagens. Bastos (2006) cita as vantagens no seu uso: » Economia: especialmente no Brasil, os seus componentes são facilmente encontrados e relativamente a baixo custo. » Conservação: em geral, o concreto apresenta boa durabilidade, desde que seja utilizado com a dosagem correta. É muito importante a execução de cobrimentos mínimos para as armaduras. » Adaptabilidade: favorece a arquitetura, por sua fácil modelagem. » Rapidez de construção: a execução e o recobrimento são relativamente rápidos. » Segurança contra o fogo: é assegurada caso haja um cobrimento mínimo adequado. » Impermeabilidade: é assegurada desde que dosado e executado de forma correta. 26 UNIDADE I │ ESTRUTURAS DE CONCRETO » Resistência a choques e vibrações: os problemas de desgaste mecânico e fadiga são menores. Também encontramos uma série de desvantagens na utilização do concreto, tendo como as principais: » peso próprio elevado, relativamente à resistência; » reformas e adaptações de difícil execução; » fissuração (ocorre e deve ser controlada); e » baixo grau de proteção térmica, transmite calor e som. Quanto à durabilidade do concreto, será necessário avaliar diversos aspectos quando da fabricação e seus materiais, aplicação, projeto etc. Durabilidade da estrutura Em certos ambientes, a estrutura é relativamente afetada por ações físicas, como a variação de temperatura e ação da água, além de outros elementos químicos, como elementos ácidos, sulfatos e cloretos. Com a interação dessas ações químicas diretamente na estrutura, seu estado inicial será modificando e não exerceráa funcionalidade inicialmente projetada que o aço tem com o concreto. Podemos analisar se a estrutura foi projetada adequadamente, desde sua concepção de projeto, no qual podemos considerar diversos fatores para determinarmos o quão durável ela é. Envelhecimento e deterioração Agressividade em ambientes Para determinar a agressividade, a norma da ABNT NBR 6118 (2014) relaciona as ações físicas e químicas nos ambientes que interagem diretamente com os elementos estruturais, independentemente de serem ações mecânicas, hidráulicas e outras previstas em seu dimensionamento. Podem ser classificadas de acordo com o ambiente e risco de deterioração da estrutura, de um nível de risco insignificante até um grau elevado de deterioração. Em ambientes mais agressivos, essa interação entre elementos estruturais funciona de forma diferente, além de sua durabilidade e fatores externos que nela implicam. 27 ESTRUTURAS DE CONCRETO │ UNIDADE I Em áreas litorâneas, as construções próximas ao mar estão predispostas a fatores ambientais, que acabam sendo agressivos às estruturas de concreto armado, o que, muitas vezes, é maior na parte externa do que na estrutura interna do elemento. 28 CAPÍTULO 3 Normas técnicas A normatização brasileira foi criada em 1940 e nomeada ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas), tendo sua primeira norma denominada como NB-1. Com relação especificamente à execução e utilização do concreto, temos uma série de normas técnicas visando uma padronização, a mantendo e indicando materiais de qualidade para as obras. Antes dessa padronização, tínhamos muitos problemas com relação ao insumo utilizado e consequentemente ao produto final. Tal mudança agregou qualidade tanto para consumidores como para as empresas, e seus fornecedores possuem padrão estabelecido de excelência. As exigências para adequação e fornecimento por parte das usinas é grande; todavia, resultam no crescimento das indústrias. O concreto se difere de acordo com a especialidade, seja uma obra de pequeno ou médio porte, seja uma obra industrial, seja uma obra de infraestrutura, como rodovias e pontes. Cada obra dessas tem suas normas técnicas específicas e bem regulamentadas. Essas normas são chamadas de NBR, abreviação para “Normas Brasileiras”. A NBR não está vinculada somente ao concreto, mas estabelece diretrizes e orientações acerca de milhares de materiais, produtos e serviços. Figura 15. Industria de cimento Portland. Fonte: https://blog.apl.eng.br/wp-content/uploads/2018/08/233285-norma-abnt-as-exigencias-tecnicas-para-o-concreto-de- cimento-portland.jpg. 29 ESTRUTURAS DE CONCRETO │ UNIDADE I Especificamente para projetos de concreto – sendo este simples, armado ou protendido – utilizamos a norma NBR 6118 (2014), que estabelece os requisitos exigíveis para as estruturas. Além da NBR 6118 (2014), podemos citar uma série de normas específicas para a fabricação e utilização do concreto, entre as quais destacamos: » NBR 6118 (2014): Projeto de estruturas de concreto – Procedimento. » NBR 9607 (1986): Provas de carga em estruturas de concreto armado e protendido. » NBR 7480 (1996): Barras e fios de aço destinados a armaduras para concreto armado. » NBR 6123/Er2:2013: Forças devido ao vento em edificações – Procedimento. » NBR 6120 (1980): Cargas para o cálculo de estruturas de edificações. » NBR 14931 (2003): Execução de estruturas de concreto – Procedimento. » NBR 8548 (1984): Barras de aço destinadas a armaduras para concreto armado com emenda mecânica ou por solda – Determinação da resistência à tração. » NBR 7211 (2005): Agregados para concreto – Especificação. » NBR 7191 (1982): Execução de desenhos para obras de concreto simples ou armado. » NBR 12654 (1992): Controle tecnológico de materiais componentes do concreto. » NBR 12655 (1996): Concreto – Preparo, controle e recebimento. 30 UNIDADE IIPATOLOGIA Quando remetemos ao conceito de “patologia” encontramos, em diversos dicionários, o significado relacionado à ciência médica, ou seja, como a ciência que estuda a origem, os sintomas e a natureza das doenças. De modo geral, podemos dizer que a definição leva ao entendimento de investigação e classificação das causas, processos, sintomas etc. CAPÍTULO 1 Patologias em concreto armado Mencionamos o surgimento do concreto e todos os benefícios que apresenta, o que fez com que sua utilização se expandisse. À medida desse aumento, foi sendo verificado o aparecimento de manifestações patológicas, que tinham diversas origens, dentre elas a utilização de mão de obra com baixa qualificação, além de má qualidade e má utilização do próprio material. Não só no Brasil como em todo mundo, ocorreu a utilização em massa do concreto armando, inicialmente focado em habitações, executadas com cada vez maior velocidade, e também em obras de arte, sendo possível vencer grandes vãos. Visando melhor entendimento, se faz necessário apresentar o conceito de patologia em concreto armado utilizado por estudiosos no tema. Segundo Helene (1992), se entende por patologia do concreto armado a ciência que estuda os mecanismos, sintomas, origens e causas dos problemas patológicos que podem ser encontrados em estruturas de concreto armado. Lembrando que, para qualquer dano, existe a possiblidade de vários fatores serem responsáveis. Estes danos podem causar desde apenas alguns incômodos para aqueles que irão utilizar a obra posteriormente ao seu término – tais como pequenas infiltrações – até problemas que podem levar, em seu pior cenário, ao colapso da estrutura. 31 PATOLOGIA │ UNIDADE II Figura 16. Patologia – nicho de concretagem. Fonte: https://www.ecivilnet.com/dicionario/images/nicho-de-concretagem.jpg. Uma obra, da mesma forma que um ser vivo, encontra-se submetida à ação de elementos tais como calor, umidade, ventos, geadas etc., além de ter que suportar ações mecânicas, que podem cansá-la, fadigá-la e inclusive feri-la (CÁNOVAS, 1988). Objetivamente, as causas da deterioração podem ser as mais diversas, do envelhecimento “natural” da estrutura aos acidentes, e, até mesmo, a irresponsabilidade de alguns profissionais, que optam pela utilização de materiais fora das especificações, na maioria das vezes, por alegadas razões econômicas (SOUZA, 1998). É importante destacar que, apesar de ser um material inerte, o concreto armado está sujeito a ocorrência de manifestações patológicas ao longo de sua vida. Isso ocorre devido às interações entre os diversos elementos que o constituem, o cimento, agregados graúdos e miúdos e aditivos. Essa mistura, em conjunto com diversos agentes externos, tais como ácidos, gases, e micro-organismos, podem resultar em diversos problemas na estrutura, com maior ou menor gravidade. A partir do início da construção, ela está suscetível à ocorrência de falhas das mais diversas naturezas, associadas a várias causas, como falta de mão de obra qualificada, controle de qualidade reduzido, execução da obra com pouca ou quase nenhuma qualidade, condições ruins de trabalho para os funcionários, materiais de má qualidade, irresponsabilidade técnica dos responsáveis que executam e coordenam a obra e até mesmo possíveis sabotagens. Podem-se citar como 32 UNIDADE II │ PATOLOGIA exemplos de patologias geradas por erros na execução de estruturas de concreto armado: falta de barras de aço – gerando trincas nas vigas –, mau escoramento das formas – gerando trincas – e a não vibração correta do concreto (TAKATA, 2009). Na maioria das vezes, apenas quando a estrutura está com aspecto ruim, apresentando anomalias, é que se busca verificar a causa para posterior tomada de decisão sobre o que é urgente e imediato e o que pode esperar. Acidentes Edifício Palace 2 O, construído pela empresa do deputado Sérgio Naya, com 22 andares e 174 apartamentos, desabou em 1998. Entre as hipóteses sobre o ocorrido, destacamos: » falta de manutenção; » material e execução (pilares e vigas segregados)de baixa qualidade; » “erro” de projeto (subdimensionamento de pilares); » deficiência no cobrimento que protege o concreto da corrosão; e » ausência de estribos suplementares. A imprensa, na ocasião, (LINCOLINS, 2019) informou que a empresa já havia sido processada quatro vezes antes do desabamento pela má construção, o que impediu a obra de receber o habite-se da prefeitura. Figura 17. Edifício Palace 2 – RJ. Fonte: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/pt/d/df/Palace_II.jpg. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/pt/d/df/Palace_II.jpg 33 PATOLOGIA │ UNIDADE II Desabamento do Pavilhão da Gameleira Em 4 de fevereiro de 1971, em Belo Horizonte, houve uma dificuldade na retirada do cimbramento das escoras centrais do Pavilhão da Gameleira. Imaginou-se que seria devido ao recalque das fundações e iniciou-se a retirada primeiramente junto aos apoios, caminhando para o centro. Houve surgimento de fissuras junto a V103 e V203, mas manteve-se a orientação de retirada das escoras do apoio para o centro. Vistoria identificou que o recalque nas fundações era insignificante (TARDIVO, 2019). Figura 18. Pavilhão da Gameleira. Fonte: https://acervo.oglobo.globo.com/fatos-historicos/pavilhao-da-gameleira-desabamento-deixou-65-mortos-50-feridos- em-1971-18608430. Em pouco tempo, ocorreu o desabamento das vigas, sem aviso prévio. Os recalques insignificantes tornaram-se a causa do acidente (depois corrigido). Constatou-se que, no topo dos pilares, havia uma grande concentração de barras, principal indício da causa do acidente. As barras estavam limpas e o concreto esmigalhado, não formando o chamado “concreto armado”, juntamente com a falta de detalhe de fretagem, agravada pela variação da temperatura referente a uma viga de 65 m. A análise do projeto indicou tensões excessivas em serviço na região onde não se observou aderência na vistoria. Edifício Andrea Outro acidente mais recente foi o do Edifício Andrea, em Fortaleza, que desabou em outubro de 2019. Segundo relatos (FREITAS, 2019), já havia ocorrido uma reforma estrutural no prédio oito meses antes do ocorrido. Todavia, os reparos não foram suficientes, sendo necessária nova contração. Logo após o início das atividades, porém, o prédio desabou. https://acervo.oglobo.globo.com/fatos-historicos/pavilhao-da-gameleira-desabamento-deixou-65-mortos-50-feridos-em-1971-18608430 https://acervo.oglobo.globo.com/fatos-historicos/pavilhao-da-gameleira-desabamento-deixou-65-mortos-50-feridos-em-1971-18608430 https://g1.globo.com/ce/ceara/noticia/2019/10/15/predio-residencial-desaba-em-fortaleza.ghtml https://g1.globo.com/ce/ceara/noticia/2019/10/15/predio-residencial-desaba-em-fortaleza.ghtml 34 UNIDADE II │ PATOLOGIA Figura 19. Edifício Andrea – CE (características do empreendimento). 7 andares cobertura 172,20 m2 – área comum de 36,51 m2 12 apartamentos 136,44 m2 cada área comum de 28,86 m2 Imagens mostram as colunas danificadas Edifício Andrea Desabamento ocorreu às 10h28 O imóvel foi registrado em 1982 Fonte: hhttps://s2.glbimg.com/bNIX2H2XiQpQnvPlYJuFOindseE=/0x0:1600x4350/984x0/smart/filters:strip_icc()/i.s3.glbimg.com/ v1/AUTH_59edd422c0c84a879bd37670ae4f538a/internal_photos/bs/2019/M/A/Nzkm5VRSOa1BqMb5boWA/queda-predio- fortaleza-vale.jpg. Transcorridos alguns meses do ocorrido, ainda não foi divulgado relatório da perícia que foi executado no local, não sendo possível, então, afirmar que o desmoronamento ocorreu quando dos inícios da atividade referente à segunda reforma. Se sabe com certeza que nove pessoas perderam a vida nesta ocorrência. Figura 20. Edifício Andrea – CE (após o desmoronamento). Fonte: https://s2.glbimg.com/5yIHw-8UWKTHyLnVU6D6mQisMTE=/0x0:1280x720/984x0/smart/filters:strip_icc()/i.s3.glbimg.com/v1/ AUTH_59edd422c0c84a879bd37670ae4f538a/internal_photos/bs/2019/k/D/PJCJejRrGXMZOGvfXJDg/whatsapp-image-2019-10- 16-at-13.01.02.jpeg. https://g1.globo.com/ce/ceara/noticia/2019/12/30/edificio-que-desabou-em-fortaleza-passou-por-reforma-8-meses-antes-de-tragedia.ghtml https://g1.globo.com/ce/ceara/noticia/2019/12/30/edificio-que-desabou-em-fortaleza-passou-por-reforma-8-meses-antes-de-tragedia.ghtml https://g1.globo.com/ce/ceara/noticia/2019/12/30/edificio-que-desabou-em-fortaleza-passou-por-reforma-8-meses-antes-de-tragedia.ghtml 35 PATOLOGIA │ UNIDADE II Tipos de patologias Em poucos parágrafos, foi possível observar as diversas possibilidades de ocorrências que prejudicam a vida útil de um projeto. Essas manifestações poderão aparecer em qualquer momento e de diversas maneiras, tanto em múltiplos elementos estruturais quanto nas fundações. O projeto de engenharia envolve não só as disciplinas tradicionais, mas também fatores como meio ambiente, estética, custos, impacto social, evolução tecnológica e otimização. Não existe projeto menos ou mais importante. O que existem são estruturas grandes e pequenas. Todos devem ser tratados com os mesmos requisitos de segurança, qualidade e utilização. Para evitar a ocorrência das patologias e, com isso, incrementar a vida útil do projeto, poderemos investir em: » um bom desenvolvimento do projeto; » correto planejamento da execução; » qualidade dos materiais e da mão de obra; » manutenção periódica; e » adaptações planejadas. As manifestações patológicas são verificadas por meio de sinais que podem vir a aparecer em peças estruturais, conjunto de peças ou ainda em outro componente, porém tendo como problema inicial uma peça estrutural, como, por exemplo, rompimento de uma tubulação em decorrência de uma manifestação na estrutura. De acordo com Pedro et al. (2002), a origem das patologias pode ser classificada em: » Congênitas: são aquelas originárias da fase de projeto em função da não observância das normas técnicas ou erro e omissões dos profissionais, que resultam em falhas no detalhamento e concepção inadequada. 36 UNIDADE II │ PATOLOGIA Figura 21. Projeto estrutural – investimento. Fonte: https://www.guiadaengenharia.com/wp-content/uploads/2018/11/projeto-estrutural-etapas.jpg. » Construtivas: sua origem está relacionada à fase de execução da obra, resultante do emprego de mão de obra despreparada, produtos não certificados e ausência de metodologia adequadas. Figura 22. Falhas construtivas. Fonte: hhttps://diariodonordeste.verdesmares.com.br/image/contentid/policy:1.2162621:1590244772/rachaduras-risco-cair- casa-predio.jpg?f=16x9&$p$f=6bc1af8. » Adquiridas: ocorrem durante a vida útil, sendo resultado da exposição ao meio em que se inserem, podendo ser naturais, decorrentes da agressividade do meio ou decorrentes da ação humana. https://diariodonordeste.verdesmares.com.br/editorias/negocios/online/rachaduras-e-trincas-como-saber-os-riscos-na-sua-casa-ou-predio-segundo-especialista-1.2162612 37 PATOLOGIA │ UNIDADE II Figura 23. Danos estruturais provocados por raios. Fonte: https://thorusengenharia.com.br/wp-content/uploads/2018/05/raio-1.jpg. » Acidentais: caracterizadas pela ocorrência de algum fenômeno atípico, resultado de uma solicitação incomum. https://thorusengenharia.com.br/blog/o-que-acontece-em-um-edificio-quando-cai-um-raio-spda/ 38 CAPÍTULO 2 Agentes causadores Quando da deterioração do concreto, é necessário verificar as diversas possibilidades quanto aos possíveis agentes causadores do problema. Normalmente, não há somente um provocando a redução do desempenho estrutural. Entre os possíveis agentes, destacamos: » Mecânicos: abalos sísmicos, alterações na configuração do terreno, sobrecarga na estrutura. Figura 24. Danos estruturais provocados por abalos sísmicos. Fonte: https://mundoeducacao.uol.com.br/upload/conteudo/terremoto_12.jpg. » Químicos: maresia, poluição do ar, acúmulo de água na estrutura, variação da temperatura, umidade relativa do ar, radiação solar, chuva. » Biológicos: fungos e bactérias. » Físicos (do material): escolha errada, incorreto dimensionamento. https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/geografia/abalos-sismicos.htm39 PATOLOGIA │ UNIDADE II Para que seja possível identificar corretamente as manifestações patológicas e, assim, colher subsídios necessários à definição da causa e reparos, é necessário atentar para as seguintes etapas: » vistorias no local; » determinação da existência e da gravidade do problema patológico; » caracterização da peça sujeita a manifestação patológica; » definição do desempenho esperado e comparação com ele; e » definição de medidas de segurança. Vistoria no local: para a correta inspeção no local, é importante seguir um procedimento. Para tanto, ter em mãos uma ficha padrão para levantamento local é fator importante. Para inspeção de pontes e viadutos, utilizamos parâmetros da NBR9452/2016, que apresenta quatro tipos de inspeções, quatro tipos de parâmetros e cinco notas para classificações. A inspeção de estruturas de concreto é um conjunto de procedimentos técnicos e especializados que compreende na coleta de dados necessários à formulação de um diagnóstico e prognóstico da estrutura, visando manter ou reestabelecer os requisitos de segurança estrutural, de funcionalidade e de durabilidade. 40 UNIDADE II │ PATOLOGIA Figura 25. Exemplo de ficha de inspeção visual. I – Caracterís�cas do local Empreendimento Localização II – Caracterização Geométrica a. traçado re�líneo em curva normal esconsa b. inclinação Longitudinal em nível em rampa Transversal em nível superelevação III - Caracterís�ca da Estrutura a. superestrutura concreto aço s/acesso ___________ b. mesoestrutura concreto aço s/acesso _______ c. infraestrutura concreto aço s/acesso _______ IV - Caracterís�ca da Estrutura Neoprene metálico art.freyssinet chumbo inexistente s/acesso em bom estado em mal estado V - Caracterís�ca da Estrutura estável instável com recalque ___________ VI - Caracterização do Pavimento asfál�co concreto em bom estado em mal estado VII - Caracterização das juntas de dilatação a. encontros bom estado recobertas rompidas ___________ b. intermediárias mal estado recobertas rompidas _______ VIII - Caracterização dos guardas rodas e guardas corpo a. guarda rodas: bom estado deteriorado inexistente ___________ b. guarda corpo: mal estado deteriorado inexistente _______ IX - Anomalias verificadas condição Conservação longarinas transversinas lajes pilares fissuras flechas infiltração corrosão segregação exposição desaprumo rompimento deformação X - Avaliação da Obra quadro de fissuração obs.: ___________ obra em bom estado obs.: ___________ fechas excessivas obs.: ___________ obra preocupante obs.: ___________ recalques de fundações obs.: ___________ manter observação obs.: ___________ deformação excessiva obs.: ___________ requer vistoria especial obs.: ___________ Fonte: Notas de aula. http://www.engeplus.com.br/noticia/geral/2015/suspeita-de-deterioracao-do-pilar-da-ponte-de-laguna-e-esclarecida 41 PATOLOGIA │ UNIDADE II Nem toda a estrutura será uma ponte, porém é importante montar uma ficha que contenha dados importantes para análise posterior. A etapa de é fundamental para caracterização dos problemas. Para tanto, quando no local, é importante verificar junto tanto às pessoas envolvidas no processo de produção quanto às que habitam o local, vizinhos etc. Para melhor conceituação das manifestações patológicas, ensaios no local e laboratoriais deverão ser realizados. Entre os ensaios solicitados para a verificação das patologias em concreto, destacamos: » resistividade; » esclerometria; » ultrassom; » profundidade de carbonatação; » concentração de cloretos; » resistência a compressão; e » porosidade. Ensaio de resistividade elétrica Esse ensaio é ligado à passagem da corrente elétrica pelo material – no caso, o concreto. Para que a realização desse ensaio seja possível, é necessário que o responsável pelo ensaio realize algumas equações: » resistividade elétrica: 𝜌 = 1/σ; » resistência do material: 𝑅 = 𝜌. 𝑙/ 𝐴; e » diferença de potencial: 𝑉 = 𝑅.I. 42 UNIDADE II │ PATOLOGIA Figura 26. Ensaio de resistividade elétrica. Fonte de corrente alternada Amperímetro Voltímetro Eletrodos Linhas equipotenciais Linhas de fluxo de correntes Fonte: (HOPE, 2005). Ensaio de esclerometria Esse método é utilizado para determinar valor próximo da resistência em relação à compressão superficial do concreto em seu estado endurecido ou uniforme. O ensaio embasa-se em uma massa martelo que é estimulada a chocar-se com a área de ensaio. Figura 27. Ensaio de esclerometria. Corpo Trava Indicador Martelo Mola Êmbolo Instrumento pronto para o ensaio Corpo impulsionado em direção ao objeto de ensaio O martelo é solto O martelo sofre reflexão Fonte: Mehta; Monteiro, 2008. 43 PATOLOGIA │ UNIDADE II É uma das técnicas mais difundidas em todo o mundo para a avaliação da homogeneidade do concreto – NBR 7584/82 –, correlacionando a resistência ao choque (dureza superficial) e a resistência à compressão do material. Figura 28. Ensaio de esclerometria. Fonte: http://www.concrelab.com.br/wp-content/uploads/2018/11/ENSAIO-DE-ESCLEROMETRIA-768x280.jpg. Ensaio de ultrassom O ensaio de ultrassom tem por objetivo denunciar erros e problemas na parte interior do concreto, sendo utilizadas as diretrizes da NBR 8802/1994, segundo a qual verificamos: » a homogeneidade do concreto (qualidade e uniformidade); » falhas internas (ninhos e vazios); e » variações das propriedades do concreto. Figura 29. Equipamento de ensaio de ultrassom. Fonte: (MALHOTRA; CARINO, 2004). 44 UNIDADE II │ PATOLOGIA Figura 30. Modos de transmissão segundo a NBR 8802 (1994). Transmissão direta Transmissão indireta Transmissão semi-direta Fonte: (MALHOTRA; CARINO, 2004). Na Figura 30, observamos: » transmissão direta, com transdutores em faces opostas; » transmissão indireta, com transdutores na mesma face; e » transmissão indireta, com transdutores em face adjacentes. Profundidade de carbonatação Causada por um componente químico presente nas cidades, a carbonatação é um dos mecanismos mais recorrentes de deterioração do concreto armado. O dióxido de carbono, existente no ar, penetra nos poros do concreto e reage com o hidróxido de cálcio formando carbonato de cálcio e água. A carbonatação progride com a frente paralela à superfície. Quando a frente de carbonatação atravessa o cobrimento das armaduras, estas ficam despassivadas (devido à perda de alcalinidade), permitindo o início da sua corrosão (desde que existam água e oxigênio), comprometendo, desse modo, a durabilidade do concreto. Figura 31. Ação da carbonatação. Superfície com graus variáveis de permeabilidade aos fluídos e gases Profundidade depende de vários parâmetros Criação de duas camadas distintas Co2 pH = 12,6 pH = 8,3 Fonte: (LIBÓRIO, 1998). 45 PATOLOGIA │ UNIDADE II Para os ensaios nas armaduras do concreto, existem alguns testes a serem realizados, dentre os quais, destacamos: » localização e espessura de recobrimento; » perda de diâmetro e seu imite elástico; » medição de potenciais; e » medição da velocidade de corrosão. Todos esses ensaios referentes às armaduras do concreto existem para denunciar as patologias que possam causar problemas estruturais e danificar a vida útil do concreto armado. Os ENDs (ensaios nãodestrutivos) são teste realizados em peças que estão de alguma forma lesadas, através de seus princípios físicos, mantendo as características físicas, químicas, mecânicas ou dimensionais e, assim, não interferindo no uso posterior. 46 CAPÍTULO 3 Análise das possíveis causas Para a verificação das possíveis causas, será necessário, após a realização de visita técnica in loco e elaboração de ficha cadastral das patologias: » Verificar bibliografias tecnológicas e cientificas. » Gerar hipóteses sobre a questão objetivando o entendimento da origem, causas e ocorrências que levam à redução do desempenho da peça. » Verificação da necessidade de intervir no dano patológico de modo rápido para não causar qualquer ocorrência de acidentes. » Definir a melhor terapia para recomposição da peça. » Considerar possíveis graus de incertezas sobre os reparos. Projeto: é importante termos um projeto coerente com as necessidades propostas pela arquitetura e resolvermos por completo itens relacionados a durabilidade, funcionalidade e segurança, pois a falta de definição nesta fase pode acarretar: » emprego de materiais inadequados, tais como a utilização de aço sem a proteção adequada para ambientes marinhos; » projetos pouco eficientes quanto a relação água-cimento, carregamentos, altura de recobrimento; » verificação incorreta da fadiga, fissuração e deslocamentos (flechas) » falta de detalhamento das peças em geral, comprometendo o nível de informações e especificações. 47 PATOLOGIA │ UNIDADE II Figura 32. Procedimento para reparo de pilar em área marítima Fonte: http://www.engeplus.com.br/cache/noticia/0087/0087113/suspeita-de-deterioracao-do-pilar-da-ponte-de-laguna-e- esclarecida.jpg?t=20150316184710. Figura 33. Dimensionamento equivocado da armadura. Fonte: Notas de aula. Execução: sendo a obra pequena ou grande, controlar sua execução não é tarefa fácil. Muitas vezes, o profissional responsável pelo acompanhamento desenvolve múltiplas tarefas, impossibilitando o seu controle efetivo no decorrer das atividades. Além da falta efetiva de fiscalização, podemos acrescentar outras ocorrências no momento da execução: » falta de controle de qualidade do concreto e outros materiais; » incorreto recobrimento da armadura; http://www.engeplus.com.br/noticia/geral/2015/suspeita-de-deterioracao-do-pilar-da-ponte-de-laguna-e-esclarecida http://www.engeplus.com.br/noticia/geral/2015/suspeita-de-deterioracao-do-pilar-da-ponte-de-laguna-e-esclarecida http://www.engeplus.com.br/noticia/geral/2015/suspeita-de-deterioracao-do-pilar-da-ponte-de-laguna-e-esclarecida 48 UNIDADE II │ PATOLOGIA » utilização de mão de obra sem qualificação para função exercida; » mal acompanhamento de projetista ou consultor durante a execução; » falta de cimbramento e/ou escoramento; » sabotagem. Figura 34. Baixa qualidade de mão de obra. Fonte: Notas de aula. Figura 35. Falta de fiscalização. Fonte: Notas de aula. http://www.engeplus.com.br/noticia/geral/2015/suspeita-de-deterioracao-do-pilar-da-ponte-de-laguna-e-esclarecida http://www.engeplus.com.br/noticia/geral/2015/suspeita-de-deterioracao-do-pilar-da-ponte-de-laguna-e-esclarecida 49 PATOLOGIA │ UNIDADE II Manutenção: a NBR 5674 apresenta os procedimentos da manutenção para as edificações, sendo a responsabilidade do proprietário ou de algum contratado. Logo, alguns aspectos tornam-se relevantes quanto à organização dos serviços de manutenção: » verificação da sobrecarga de projetos; » intemperes – impermeabilização, corrosão da armadura; » verificação de possíveis reparos, pois materiais possuem vida útil; » infiltrações, que podem levar a danos na estrutura. Figura 36. Rompimento de pilar. Fonte: https://s2.glbimg.com/POhpRgaJBfEFI9mDux5aJBbYRns=/0x0:1000x750/984x0/smart/filters:strip_icc()/i.s3.glbimg.com/v1/ AUTH_59edd422c0c84a879bd37670ae4f538a/internal_photos/bs/2018/y/Q/NhYK0eS3CNBH71rqstrw/whatsapp-image-2018-02- 22-at-16.28.55.jpeg. Figura 37. Principais causas das patologias no concreto armado. 45% 22% 15% 11% 7% Principais Causas da Patologias Falha de projeto Falha na execução Má qualidade dos materiais Má utilização pelo usuário Outros Fonte: IGC Perícias, 2017. https://g1.globo.com/sp/santos-regiao/noticia/predio-de-luxo-e-evacuado-em-sp-apos-parte-de-coluna-ceder-parecia-terremoto.ghtml https://g1.globo.com/sp/santos-regiao/noticia/predio-de-luxo-e-evacuado-em-sp-apos-parte-de-coluna-ceder-parecia-terremoto.ghtml https://g1.globo.com/sp/santos-regiao/noticia/predio-de-luxo-e-evacuado-em-sp-apos-parte-de-coluna-ceder-parecia-terremoto.ghtml 50 UNIDADE II │ PATOLOGIA Após a ocorrência de um dano na estrutura, o processo de recuperação poderá acarretar custos elevados, e, muitas vezes, o prazo para a sua execução pode ser extenso, levando à necessidade de retirada dos moradores do local. Figura 38. Lei de evolução dos custos, Lei de Sitter. MANUTENÇÃO CORRETIVA MANUTENÇÃO PREVENTIVA EXECUÇÃO PROJETO TEMPO CUSTO RELATIVO 1 25 5 125 Fonte: (SITTER, 1984; HELENE, 2003). 51 UNIDADE III PRINCIPAIS OCORRÊNCIAS PATOLÓGICAS EM CONCRETO ARMADO E TERAPIAS Aqui trataremos da apresentação das principais ocorrências patológicas em concreto armado, bem como suas possíveis terapias. Apresentaremos as causas principais logo a seguir; é necessário, porém, apresentarmos os conceitos de terapia. De acordo a ata do XI Seminário Internacional de Educação Física e Saúde (2015), encontramos a origem da palavra “terapia”: vem do termo grego “therapeía”, que significa “método de tratar doenças e distúrbios”. » Estudam-se as correções e soluções das patologias. » Diagnóstico deve ser bem conduzido, conhecendo as características e funcionalidades do local a ser tratado. » Escolha dos materiais e técnicas a serem utilizados deve ser cuidadosa. » Deve haver um programa de manutenção periódica. CAPÍTULO 1 Fissuras e eflorescências Com a utilização de aços de alta resistência nas estruturas de concreto armado, o estudo da fissuração passou a ter uma importância maior nos projetos correntes. Quando se dimensiona uma viga de concreto armado, parte-se de uma das hipóteses básicas: que o concreto não resiste à tração. Através desta hipótese, chega-se à hipótese matemática de que o concreto tracionado fissura. As fissuras podem aparecer ao longo dos anos, meses ou horas. 52 UNIDADE III │ PRINCIPAIS OCORRÊNCIAS PATOLÓGICAS EM CONCRETO ARMADO E TERAPIAS Em estruturas de concreto armado, verificarmos o aparecimento de fissuras na superfície. A espessura de fissura é de 0,5 mm; quando essa abertura está entre 0,5 e 1,5 mm é chamada de trinca; e abertura superior a 1,5 mm até 5 mm já se considera uma rachadura. Logo percebemos que nem todas as ocorrências de aberturas nas superfícies podem ser chamadas de rachaduras. Para complementar as possibilidades, ainda encontramos as fendas e as cortes. A abertura de fissuras na superfície de uma estrutura de concreto armado compromete sua utilização tanto na redução de sua durabilidade quanto no prejuízo ao seu funcionamento e estética. Figura 39. Exemplos de fissuras nas estruturas. Fonte: Notas de aula. A abertura de fissuras é prejudicial à durabilidade e função do meio em que a estrutura se encontra. Em menor ou maior intensidade, as aberturas na superfície são possíveis problemas para a estrutura em concreto e podem ser agravadas à medida que entram agentes agressivos por elas. Figura 40. Anomalia x abertura da superfície. Anomalia Abertura (mm) Fissura até 0,5 Trinca de 0,5 a 1,5 Rachadura 1,5 a 5,0 Fenda 5,0 a 10,0 Brecha acima de 10 Fonte: https://www.nucleodoconhecimento.com.br/wp-content/uploads/artigo-cientifico/pdf/inspecao-de-uma-ponte.pdf. http://www.engeplus.com.br/noticia/geral/2015/suspeita-de-deterioracao-do-pilar-da-ponte-de-laguna-e-esclarecida 53 PRINCIPAIS OCORRÊNCIAS PATOLÓGICAS EM CONCRETO ARMADO E TERAPIAS │ UNIDADE III Figura 41. Fissurômetro.Fonte: http://www.fissurometros.pt/imagenes/FI125.jpg. Existem diversas possibilidades para o aparecimento das fissuras, sendo estas: » retração hidráulica; » variações das temperaturas; » flexão; » compressão; » cisalhamento; » cargas concentradas; e » retração. Figura 42. Exemplo de fissuras em função da solicitação. flexão tração cortante Fissuras de flexão Fissuras ao longo da barra Cargas concentradas torção Perda de aderência Fonte: (VIEIRA, 2017 apud SOUZA; RIPPER, 1998). 54 UNIDADE III │ PRINCIPAIS OCORRÊNCIAS PATOLÓGICAS EM CONCRETO ARMADO E TERAPIAS As fissuras tendem a causar a sensação de comprometimento na estrutura para os moradores, além de questões estéticas e de segurança poderem vir a ser comprometidas. Tal situação pode se tornar insalubre à medida que pode percolar umidade e deixar o ambiente comprometido. É necessário considerar a redução da durabilidade de estrutura em muitos casos. Figura 43. Exemplos de fissuras nas estruturas. Fonte: https://www.aecweb.com.br/tematico/img_figuras/estrutura-de-concreto-com-fissura$$15642.jpg. Em peças que perdem a rigidez devido à fissuração, como é o caso das peças torcidas, devem-se analisar os efeitos da redistribuição de esforços no restante da estrutura e limitar-se a fissuração, com dimensões e detalhamento das armações. Figura 44. Diagrama de momento fletor. Diagrama de momento elástico M elástico M plástico M plástico M elástico Diagrama de momento fletor CONSIDERANDO REDIDTRIBUIÇÃO DE APOIOS Fonte: Notas de aula. http://www.engeplus.com.br/noticia/geral/2015/suspeita-de-deterioracao-do-pilar-da-ponte-de-laguna-e-esclarecida 55 PRINCIPAIS OCORRÊNCIAS PATOLÓGICAS EM CONCRETO ARMADO E TERAPIAS │ UNIDADE III Quando as fissuras são encontradas em reservatórios, a estanqueidade é um dos aspectos mais importantes. O critério recomendado é que se verifique o estado limite da abertura das fissuras. A estrutura deve ter dimensões tais que se considere a seção homogênea, fissurada, com a armadura calculada desprezando a resistência à tração do concreto, com tensões baixas de tração nas armaduras (Estádio II). Os estádios podem ser definidos como vários estágios de tensão pelo qual um elemento fletido passa, desde o carregamento inicial até a ruptura. A Figura 43 descreve o comportamento de uma viga simplesmente apoiada submetida a um carregamento externo crescente, a partir do zero. Os estágios de tensão são quatro, cada um apresentado particularmente: » Estádio Ia – o concreto resiste à tração com diagrama triangular. » Estádio Ib – corresponde ao início da fissuração no concreto tracionado. » Estádio II – despreza-se a colaboração do concreto à tração. » Estádio III – corresponde ao início da plastificação (esmagamento) do concreto à compressão. Figura 45. Estádios. Fonte: Notas de aula. O restauro nas fissuras só poderá ocorrer à medida que a causa tenha sido constatada e os agentes causadores eliminados, sendo necessária a execução dos procedimentos de reparo só após essa ocorrência, lembrando que o processo de identificação levará a diversas possibilidades. http://www.engeplus.com.br/noticia/geral/2015/suspeita-de-deterioracao-do-pilar-da-ponte-de-laguna-e-esclarecida 56 UNIDADE III │ PRINCIPAIS OCORRÊNCIAS PATOLÓGICAS EM CONCRETO ARMADO E TERAPIAS Todavia, o fechamento da trinca deverá ser executado seguindo a diretriz proposta a seguir tanto para peças estruturais, vigas e pilares quanto para alvenarias estruturais ou de vedação. » Realizar remoção do revestimento existente em uma largura aproximada de 25 cm em ambas as direções da fissura. » A limpeza na região deverá ser realizada com o auxílio de uma trincha, retirando materiais soltos e sujeiras. » Estender e fixar tela do tipo “deployeé”, ou eletrossoldada, uma tira larga que deve transpassar a trinca em torno de 20 cm para cada lado, estando estendida. Devem ser presas na estrutura com auxílio de pregos ou cravos metálicos. » A área deverá ser chapiscada. » Posteriormente deve ser executado o revestimento em argamassa. Figura 46. Recuperação de fissuras e trincas. pilar chapisco Argamassa de assentamento bloco Tela soldada bloco pilar Tela soldada Fonte: https://www.custodaconstrucao.com/etapas-obra-e-valor/. A eflorescência ocorre à medida que a qualidade da mistura do concreto não esteja adequada, ou seja, quantidades de água (teor de unidade) ou de aditivos não estão corretos ou, ainda, impurezas na areia, juntas de dilatação, levam ao comprometimento da qualidade da estrutura. Quando da eflorescência, há a formação de depósitos salinos na superfície do concreto, resultantes das infiltrações de água ou de intempéries. A constituição química é de metais alcalinos e alcalino-ferrosos. Caso haja a incidência destes sais na estrutura do concreto por águas pluviais ou ainda devido a saturação do solo, ocorre acúmulo destes na superfície da peça até que a água, evapore formando depósitos salinos. 57 PRINCIPAIS OCORRÊNCIAS PATOLÓGICAS EM CONCRETO ARMADO E TERAPIAS │ UNIDADE III A formação de manchas “esbranquiçadas” na superfície da estrutura altera a aparência do local; em determinadas superfícies, pode resultar em uma degradação acentuada do material. Figura 47. Eflorescência. Fonte: https://cimentomaua.com.br/wp-content/uploads/2018/01/2ndary_efflorescence_07-1024x652.jpg. Para o reparo e limpeza da área afetada pela eflorescência, utilizam-se ácidos (sulfâmico e ou acéticos) que removem bem as manchas; todavia, é necessário verificar a quantidade adequada bem como a forma correta de utilização, para não ocorrer mais manchas ou, ainda, corroer as superfícies, causando assim outra anomalias. Para tanto, se faz necessário entrar em contato com os fabricantes. Após a aplicação dos ácidos deve-se lavar o local com água abundante. É importante descobrir inicialmente a infiltração da água, pois, caso seja a causa da umidade, somente dessa forma ela não retornará. Em algumas situações, dependendo do grau de comprometimento da peça, será necessário executar uma nova camada de regularização (chapisco e emboço). Figura 48. Limpeza após a aplicação de ácidos. Fonte: https://cimentomaua.com.br/wp-content/uploads/2018/01/img1_2013-10-08_13-48-17.jpg. https://cimentomaua.com.br/blog/eflorescencia-descubra-como-evitar/ 58 CAPÍTULO 2 Corrosão de armaduras e flechas excessivas A processo de corrosão da armadura (quando há perda da seção do aço) ocorre quando há formação de corrosão por óxido de ferro expansivo no entorno das armaduras. Tal situação pode aumentar o volume original da peça de 8 a 10 vezes, levando ao rompimento do concreto, e ficando, assim, a armadura exposta, sendo atacada por agentes agressivos. As armaduras das peças de concreto armado são quase que invariavelmente colocadas nas proximidades de suas superfícies. Em caso de cobrimentos insuficientes, as armaduras ficarão sujeitas à presença de água e de ar, podendo desencadear-se então um processo de corrosão, que tende a abranger toda a extensão mal protegida da armadura. Figura 49. Armadura exposta. Fonte: https://www.aecweb.com.br/tematico/img_figuras/concreto-corrosao$$13232.jpg. A oxidação da armadura ocorre lentamente, quando existe excesso de umidade, intemperes, gases nocivos, baixa qualidade do concreto e altura de recobrimento inferior à necessidade recomendada em projeto. 59 PRINCIPAIS OCORRÊNCIAS PATOLÓGICAS EM CONCRETO ARMADO E TERAPIAS │ UNIDADE III Figura 50. Deterioração progressiva devida à corrosão das armaduras. Penetração de agentes agressivos por difusão, absorção ou permeabilidade Fissuração devida às forças de expansão dos produtos de corrosão Lascamento do concreto e corrosão acentuada Lascamento acentuado a redução significativa de secção da armadura Fonte: (COMIM; ESTACECHEN, 2017 apud HELENE, 1986). O processo de carbonatação ocorre nas peças estruturais