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Instituto Brasileiro do Concreto ANÁLISE DE PATOLOGIAS EM ESTRUTURAS DE EDIFICAÇÕES DA CIDADE DE JOÃO PESSOA Felipe Tavares da Silva (1);Roberto Leal Pimentel (2); Normando Perazzo Barbosa (3) (1) Departamento da Tecnologia da Construção Civil, Universidade Federal da Paraíba email: lipejp@terra.com.br (2) Professor Adjunto, Departamento da Tecnologia da Construção Civil Universidade Federal da Paraíba email: r.pimentel@uol.com.br (3) Professor Titular, Departamento de Tecnologia da Construção Civil Universidade Federal da Paraíba Campus Universitário, SN, 58059-900 João Pessoa – PB email: nperazzo@lsr.ct.ufpb.br Palavras Chaves: patologia, estruturas, edificações, corrosão, concreto. Resumo Apesar do avanço tecnológico no campo das técnicas e dos materiais de construção, tem-se observado um grande número de edificações relativamente jovens apresentando patologias de toda sorte. O uso inadequado de materiais, aliado à falta de cuidados na execução e mesmo adaptações quando do seu uso, tudo isto somado à falta de manutenção, tem criado despesas extras aos condomínios de edifícios que até com menos de cinco anos de idade têm que consumir recursos financeiros em reparações que poderiam inteiramente ser evitadas. Neste trabalho, faz-se uma análise das patologias ocorridas em edifícios residenciais da cidade de João Pessoa. Com base em relatórios técnicos de vistorias realizadas pelo Laboratório de Ensaios de Materiais da Universidade Federal da Paraíba, foram identificadas as principais patologias ocorridas em prédios da cidade, localizados em bairros litorâneos. Procurou-se verificar suas causas e estabelecer se elas tiveram origem na fase de projeto, de execução ou de utilização. Foi feita a devida classificação e os resultados são apresentados em forma de gráficos. Entre as causas identificadas, a má impermebialização, o concreto permeável, a rigidez inadequada de elementos estruturais apresentaram elevada incidência. Associadas a falhas de execução elas explicam os problemas precoces de infiltrações, fissuras e corrosão da armadura, patologias mais freqüentemente relacionadas. 45º Congresso Brasileiro do Concreto ______________________________________________________________________ Instituto Brasileiro do Concreto 1 Introdução Para RIPPER et al. (1998), a patologia na construção civil pode ser entendida como o baixo, ou fim, do desempenho da estrutura em si, no que diz respeito à estabilidade, estética, servicibilidade e, principalmente, durabilidade da mesma com relação às condições a que está submetida. Segundo HELENE (2002), os fenômenos patológicos geralmente apresentam manifestação externa característica, a partir da qual se pode deduzir a natureza, a origem e os mecanismos dos fenômenos envolvidos. Certas manifestações têm maior incidência, devido a necessidade de cuidados que freqüentemente são ignorados, seja no projeto, na execução ou até mesmo na utilização. Pode-se dizer que os problemas patológicos de maior gravidade nas estruturas em concreto armado, notadamente pelo seu evidente risco à integridade da estrutura, são a corrosão da armadura do concreto, as flechas excessivas das peças estruturais e as fissuras patológicas nestas. HELENE (2002) define a corrosão das armaduras de concreto como um fenômeno de natureza eletroquímica que pode ser acelerado pela presença de agentes químicos externos ou internos ao concreto. No concreto armado, o aço encontra-se no interior de um meio altamente alcalino no qual estaria protegido do processo de corrosão devido à presença de uma película protetora de caráter passivo, explica CASCUDO (1997). A alcalinidade no interior do concreto provém da fase líquida existente nos seus poros que contém hidroxilas oriundas da ionização dos hidróxidos de cálcio, sódio e potássio. Mesmo em idades avançadas o concreto continua propiciando um meio básico que protege a armadura do fenômeno da corrosão. Segundo CASCUDO (1997), a presença de uma quantidade suficiente de íons cloreto, que pode estar presente na atmosfera em ambientes marinhos e industriais, ou nos componentes do próprio concreto, e a diminuição da alcalinidade do concreto, devido às reações de carbonatação ou mesmo devido à penetração de substâncias ácidas, podem gerar a perda da película passiva que envolve a armadura. Os íons cloreto estão presentes no ar de uma cidade litorânea como João Pessoa. A carbonatação do concreto geralmente é uma condição determinante para o início da corrosão das armaduras. Tão logo a frente de carbonatação 45º Congresso Brasileiro do Concreto ______________________________________________________________________ Instituto Brasileiro do Concreto atinge a espessura correspondente ao cobrimento do aço, começa a despassivação e tem início a oxidadação. O processo de carbonatação é dependente de como o concreto foi lançado, adensado e curado, bem como o tipo de cimento, condições ambientais e umidade do ambiente, sendo maior a carbonatação quanto maior for o fator água/cimento, explica CASCUDO (1997). Os produtos da corrosão, que são vários óxidos de ferro, apresentam volumes bem maiores que o ferro original. Há pois uma expansão que gera tensões que causam fissuras como a que se vê na Figura 1. Figura 1 – Fissura causada pelos produtos de corrosão da armadura ALMUSALLAM (2001), em estudos relacionados à segurança estrutural com barras de aço em estado avançado de corrosão mostra que elas perdem grande parte de sua ductilidade, como também provocam ruínas repentinas em lajes quando o grau de corrosão de suas armaduras é superior a 13%. Neste trabalho, os edifícios analisados apresentam, em sua maioria, problemas de corrosão da armadura do concreto armado, perda ou insuficiência da rigidez de elementos estruturais, infiltrações em paredes e em lajes de teto, e descolamento de pastilhas de revestimento da fachada. Este estudo vem contribuir com dados que localizam a gênese das patologias em questão, como alerta aos projetistas e construtores. As patologias podem ter sua origem por falha humana na fase de projeto, na fase de execução ou na fase de utilização. 45º Congresso Brasileiro do Concreto ______________________________________________________________________ Instituto Brasileiro do Concreto A freqüência das patologias e suas causas são a seguir discutidas. Apresenta-se um quadro que síntese que localiza os problemas e faz-se também uma análise qualitativa da sua gênese. 2 Patologias observadas A Tabela 1 sintetiza os casos estudados, a localização das patologias e as suas possíveis causas. 45º Congresso Brasileiro do Concreto ______________________________________________________________________ Instituto Brasileiro do Concreto Tabela 1 – Identificação de patologias. Patologia Edifício Não identificado Não identificado 12 anos Não identificado 6 anos Não identificado 5 anos Não identificado 3 anos 6 anos 12 anos 10 anos Edifício 14 em paredes internas, em local próximo à ar-condicionado (C) na fachada (B) em vigas (D e F)Não identificado em vigas e pilares (D, E e F) - - na fachada(C e E) - pilares do pilotis (A) pilares do pilotis (D e F) - - - vigas do teto da garagem (B) alguns pilares e em lajes externas (C, D e F) - em laje que cobre parte do prédio (C) lajes de coberta e em paredes de alguns apartamentos (B) corrosão de algumas lajes (F) em pilares (F) no teto do ap. sob a cobertura, calhas e algeróis e em paredes internas (C) - no teto da garagem (C); nas paredes da garagem (C)- jardineiras das varandas e do térreo (C) - - - em vigas das varandas (F) nas muretas das varandas (E) em algumas lajes, em paredes internas externas (B) em alguns consolos (A) no teto sob cobertura, em paredes voltadas para a chuva, (C) Infiltrações nas escadas da garagem (C) Edifício 1 Edifício 2 Edifício 3 Idade das edificações Corrosão da armadura Edifício 10 em algumas paredes e em trilhos da laje (B) Edifício 7 Edifício 8 Edifício 9 lajes, vigas e colunas da garegem (F e D)Edifício 4 Edifício 5 Edifício 6 Descolamento do revestimento externoFissuras em paredes e lajes do mezanino e em lajes dos outros pavimentos (B) em parede da cozinha (G) pilares (E e F)pilares (A) em vigas externas e em pilares da fachada (A, D e C); paredes de alguns aptos. (B) em algumas lajes da coberta, vigas externas e pilares da fachada (F) em pontos da fachada (E) - Edifício 12 Edifício 13 em paredes com incidencia direta de chuva, em paredes e lajes de áreas molhadas, e fachadas (C) juntas de dilatação (C) em tetos de banheiros (C)Não identificado - - - Edifício 11 no teto do ap. sob a coberta (C) - paredes externas, teto da garagem e mezanino (C) em paredes do subsolo (B e G); em vigas e pilares(A) em pilares (F) - 45º Congresso Brasileiro do Concreto __________________________________________________________________________________________________________________ Instituto Brasileiro do Concreto As causas, identificadas nas inspeções técnicas realizadas, representadas na Tabela 1 por letras maiúsculas entre parênteses são abaixo relacionadas: A – Corrosão das armaduras (Figura 2); B – Rigidez inadequada de elementos estruturais (Figura 3); C – Má impermeabilização (Figura 4); D – Pouco cobrimento da armadura (Figura 5); E – Uso de material inadequado; F – Concreto permeável; G – Recalques da fundação (Figura 6). Figura 2 – Exemplos típicos de corrosão de armaduras Figura 3 - Rigidez inadequada de elementos estruturais 45º Congresso Brasileiro do Concreto ______________________________________________________________________ Instituto Brasileiro do Concreto Figura 4 – Casos típicos de impermeabilização mal feita Figura 5 – Cobrimento da armadura inadequado gerando corrosão Figura 6 – Recalque de apoio da estrutura da direita 45º Congresso Brasileiro do Concreto ______________________________________________________________________ Instituto Brasileiro do Concreto 3 Sistematização de dados Para uma melhor visualização dos dados foram feitos gráficos de freqüência. As patologias de maior incidência estão representadas no gráfico da Figura 7. Freqüência das Patologias 0,00 20,00 40,00 60,00 80,00 100,00 Patologias Fr eq üê nc ia n a am os tr a (% ) Infiltrações Fissuras Corrosão da armadura Destacamento do revestimento Figura 7 – Incidência de patologias mais freqüentes. A incidência das causas das patologias em questão é exibida no gráfico da Figura 8. Em relação a peças estruturais, tem-se na Figura 9 um gráfico com as freqüências relacionadas com as patologias apresentadas em lajes, vigas e pilares. Freqüência das Causas 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 100,00 Causas das Patologias Fr eq üê nc ia n a am os tr a (% ) Corrosão das armaduras Rigidez inadequada Má impermeabilização Pouco cobrimento da armadura Uso de material inadequado Concreto Permeável Recalques da fundação Figura 8 – Incidência de causas. 45º Congresso Brasileiro do Concreto ______________________________________________________________________ Instituto Brasileiro do Concreto Patologias em peças estruturais 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 100,00 Laje Viga Pilar Patologias Fr eq üê nc ia n a am os tr a (% ) Corosão Fissuras Infiltração Figura 9 – Incidência de patologias em elementos estruturais. Por fim, na Tabela 2, apresenta-se a ocorrência da gênese das patologias, identificando se foram originadas na fase de projeto, na fase de execução, ou na fase de utilização, bem como também se a estrutura sofreu ações mecânicas ou químicas. Estes resultados são visualizados na Figura 10. As ações mecânicas podem ser entendidas como as ações de recalques na fundação e ações imprevistas. Para as ações químicas, entendem-se como as reações internas ao concreto, presença de cloretos, presença de água, entre outros fatores. A fase de utilização diz respeito a alterações estruturais sem o conhecimento técnico, sobrecargas exageradas ou alteração das condições do terreno de fundação, após o fim da construção da edificação. A falha na fase de projeto é caracterizada por erros no dimensionamento ou a especificação de materiais equivocada. A falha na fase de execução é caracterizada pelo não cumprimento do projeto no momento da execução, com a utilização de modificações improvisadas. Tabela 2 – Gênese das patologias. 45º Congresso Brasileiro do Concreto ______________________________________________________________________ Instituto Brasileiro do Concreto Gênese Edifício Edifício 1 sim sim não não não Edifício 2 não sim não não não Edifício 3 não sim não não não Edifício 4 não sim não não sim Edifício 5 sim sim não não não Edifício 6 sim sim sim sim sim Edifício 7 sim sim não não sim Edifício 8 sim sim não não não Edifício 9 sim sim sim não não Edifício 10 sim sim não não não Edifício 11 não sim sim não não Edifício 12 não sim não não sim Edifício 13 não sim não sim sim Edifício 14 sim sim sim não não Freqüência (%) 57,14 100,00 28,57 14,29 35,71 Ações Químicas Falha humana na fase de utilização Ações Mecânicas Falha humana na fase de projeto Falha humana na fase de execução Gênese das Patologias 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 100,00 Fr eq üê nc ia n a am os tr a (% ) Falha humana na fase de projeto Falha humana na fase de execução Falha humana na fase de utilização Ações Mecânicas Ações Químicas Figura 10 – Incidência de gênese das patologias. 4 Discussão As visitas técnicas constataram que os concretos usados na época em que os edifícios foram construídos eram de baixa resistência (às vezes até menores que 15MPa), favorecendo o aparecimento precoce das patologias. Foi constatado também o uso inconveniente de saibro (barro) na argamassa de revestimento (Figura 11). Como a argila aumenta de volume em presença de água, pode facilmente provocar tensões indesejáveis fazendo cair o revestimento. 45º Congresso Brasileiro do Concreto ______________________________________________________________________ Instituto Brasileiro do Concreto Figura 11 - Torrões de saibro na argamassa Fazendo uma análise dos gráficos obtidos, pode-se concluir que há uma grande incidência de infiltrações na estrutura (85,71%), evidenciando pouca ou nenhuma preocupação dos construtores em relação à impermeabilização, ocorrendo principalmente em lajes de teto de garagens e lajes que estão sob os reservatórios de água. Percebe-se também um alto índice de fissuras, seja em paredes que não conseguem acompanhar as deformações excessivas da estrutura, ou fissuras longitudinais, principalmente em pilares, ocasionadas por corrosão da armadura. A corrosãoda armadura do concreto armado, ocorrendo como patologia, e conseqüentemente se configurando como a degradação de um constituinte dos elementos estruturais, teve também uma incidência alta, relacionado ao uso de concretos permeáveis e/ou associada à deficiência de cobrimento, permitindo a entrada de agentes agressivos no interior do concreto. Em alguns casos, foi observada a presença de umidade constante ao redor do concreto, nos pontos onde se manifestou a corrosão. Em relação aos casos de destacamento dos revestimentos, foi possível observar que houve uso de material inadequado para o assentamento destes e, em um caso, o uso de camada excessiva de revestimento para compensar a falta de prumo (Figura 12). 45º Congresso Brasileiro do Concreto ______________________________________________________________________ Instituto Brasileiro do Concreto Figura 12 – Espessura excessiva de revestimento As patologias incidentes nas peças estruturais tiveram direta relação com as dimensões e disposições das mesmas. As lajes tiveram uma incidência de infiltração de 64,30%, evidenciando o acúmulo de água sem vias de escoamento, com a contribuição da má impermeabilização. Nas vigas, foram observadas ocorrências de grandes deformações por perda ou insuficiência de rigidez e corrosão da armadura. Os pilares, quando afetados, apresentaram freqüentemente fissuras na base o que é justificado pela aeração diferencial que ocorre entre a parte enterrada e a exposta. . Percebeu-se alguns casos em que houve uma má avaliação das ações com conseqüentes problemas de rigidez na estrutura, com o surgimento fissuras em paredes, onde estas não conseguiram acompanhar as deformações dos elementos estruturais. Analisando-se o gráfico da gênese das patologias constante na Figura 10, observa-se que a freqüência das patologias originadas por falhas humanas na fase de execução chegam a 100%. 5 Considerações finais Segundo o item 6.2.2 da mais atual versão da norma brasileira sobre estruturas em concreto, a NB -1 (2001), uma construção do tipo das aqui analisadas deve ter uma vida útil de projeto de no mínimo cinqüenta anos. Os edifícios analisados, todos apresentando patologias, tinham uma idade média 45º Congresso Brasileiro do Concreto ______________________________________________________________________ Instituto Brasileiro do Concreto 45º Congresso Brasileiro do Concreto ______________________________________________________________________ de 7,1 anos. Nenhum dos condomínios dos edifícios analisados dispunham de certificado de recebimento do concreto. Em muitos casos, sequer dispunham dos projetos originais. Constatou-se que os concretos eram de baixa resistência e alta permeabilidade conduzindo a um ambiente propício à corrosão das armaduras do concreto armado. Nos prédios em questão notou-se a falta de preocupação com a impermeabilização das edificações que é um ponto de partida para a ocorrência de várias das patologias aqui mostradas. É necessário uma conscientização geral dos construtores no sentido de melhorar a qualidade e o desempenho das edificações. Também é fundamental que os calculistas passem a utilizar nos projetos os novos critérios introduzidos pela NB1 no que diz respeito à durabilidade. 6 Referências ALMUSALLAM, A. A.. Effect of degree of corrosion on the properties of reinforcing steel bars. Construction and Building Materials. 2001;15; 361- 368. CASCUDO, O. O controle da corrosão de armaduras de concreto: inspeção e técnicas eletroquímicas. São Paulo, Pini, 1997. HELENE, P. R. L. Manual para reparo, reforço e proteção de estruturas de concreto. São Paulo, Pini, 1992. NBR-6118/NB1-2001 – Projeto de estruturas de concreto. ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. RIPPER, T; MOREIRA DE SOUZA, V. C. Patologia, recuperação e reforço de estruturas de concreto. São Paulo, Pini, 1998.
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