Estudo de caso - Final

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UNIVERSIDADE SÃO JUDAS TADEU 
 
 
CAROLINE DA SILVA MARQUES R.A: 201404552 
DAIANE DE AMORIM XAVIER R.A: 201509225 
JAQUELINE CAVALCANTE DA SILVA R.A: 201507385 
LUANA GARNECHO DE JESUS R.A: 201500416 
 
 
 
 
 
 
ESTUDO DE CASO - ANÁLISE DE PATOLOGIAS EM REPRESAS 
 
 
 
 
Estudo de Caso de uma represa para o curso de 
Engenharia Civil da Universidade São Judas 
Tadeu, como parte dos requisitos necessários 
para composição de nota do 1º semestre. 
 
 
 
 
 
Orientador: Professor Doutor Renan Pícolo Salvador 
 
Abril/2020 
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Sumário 
 
 
1. Relatório técnico ............................................................................................................. 3 
2. Análise de ensaios e resultados obtidos ............................................................................ 9 
3. Análise de projeto ......................................................................................................... 10 
4. Questionário ................................................................................................................. 11 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1. Relatório técnico 
A represa em estudo, é uma represa de gravidade construída entre dois blocos maciços 
de solo compactado, com uma formação geológica estável, sem movimentações de placas 
tectônicas. A mesma teve sua construção finalizada em 1955, com uma largura de 61,3 metros 
e altura de 14 metros. Conforme mostrado na figura abaixo. 
Figura 01. Vista geral da represa 
 
Os materiais utilizados em sua construção foram o cimento tipo CP I, de pega lenta; a 
areia de rio ou proveniente da trituração de rochas graníticas ou silicosas foi utilizada como 
agregado miúdo; os agregados graúdos foram provenientes da britagem de rocha granítica; 
concreto e a relação a/c foi definida de acordo com a obra. 
Ao analisar fotos, materiais extraídos e gráficos disponibilizados encontramos alguns 
tipos patologias, que não acontecem de forma isolada e sem motivo, geralmente as mesmas 
têm origem relacionada a algum erro cometido em ao menos uma das fases do processo de 
concepção, ou na inexistência de programas de controle de qualidade, e até mesmo pelo uso 
inadequado e falta de manutenção na represa. A tabela a seguir mostra as patologias 
encontradas, sinalizando o local onde ocorreu. 
Tabela 01. Patologias encontradas
 
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Antigamente o concreto armado era considerado um material perene, que não 
necessitava de cuidados ao longo de sua vida, dispensando algumas manutenções. De alguns 
anos para cá, esse conceito passou a ser analisado novamente, levando em consideração a 
grande quantidade de edificações com problemas de degradação em componentes estruturais. 
O aparecimento de fissuras, carbonatação, infiltrações e deterioração do concreto, 
podem ocorrer devido ao dimensionamento inadequado e sobrecarga das estruturas, quando 
não há conhecimento técnico ou especificações em manuais de uso e manutenção de que 
variações bruscas no carregamento do elemento estrutural, podendo assim causar 
manifestações patológicas. 
● Carbonatação 
O processo de carbonatação, decorre de fissuras que permitem a entrada de água no 
interior do concreto armado, podendo ser definida como um processo físico-químico entre o 
gás carbônico (CO2) presente na atmosfera e os compostos da pasta de cimento. Tendo como 
resultado principal a precipitação do carbonato de cálcio (CaCO3) em uma região de 
cobrimento. 
A carbonatação avança de fora para dentro do concreto, atingindo a profundidade das 
armaduras, provocando uma desestabilização da camada passiva protetora, causando assim, o 
início da corrosão que ocorreu nas estruturas metálicas da ponte. 
Figura 02. Detalhes da corrosão da armadura
 
A causa da carbonatação ocorre devido a presença de umidade, gás carbônico e 
oxigênio. Para prevenção e correção desse tipo de patologia, podemos utilizar a sílica ativa, 
pois ela apresenta um melhor desempenho frente aos ataques agressivos, promovendo a 
densificação da matriz cimentícia, diminuindo a porosidade e permeabilidade da pasta de 
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cimento, assim, impedindo ou retardando o ingresso dos agentes agressivos desencadeadores 
da corrosão. 
● Eflorescência 
 A eflorescência é uma espécie de depósito de cristais originário de sais que estavam 
dissolvidos na água e que, após sua evaporação, formam manchas na superfície, normalmente 
essas manchas são brancas, mas podem também apresentar tons esverdeados ou mais escuros, 
dependendo do tipo de sal ou fungos que estão misturados com a água. 
Figura 03. Detalhes de manchas brancas na estrutura 
 
 Algumas das causas que proporcionam o surgimento da eflorescência, são quando o 
material utilizado apresenta alto teor de sais solúveis; o local ou o ambiente de construção está 
muito quente e úmido, excesso de água na preparação do material (o que pode ter ocorrido na 
relação a/c); a presença de impureza na areia no caso dos agregados miúdo e graúdo. 
Para a prevenção e correção da eflorescência, devemos principalmente escolher um 
bom cimento, por exemplo o CP-IV (Portland Pozolânico) que é pouco poroso e adequado para 
obras expostas à ação de água corrente, ou o CP-III (Portland de alto-forno) que apresenta baixa 
concentração de hidróxido de cálcio. Na construção da represa foi utilizado o cimento CP I, 
que é utilizado geralmente em obras que não há exposição a ambientes desfavoráveis com a 
presença de sulfatos do solo ou de águas subterrâneas, que não é o caso, portanto o uso desse 
cimento está inadequado. 
 
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● Deterioração 
 A deterioração do concreto está ligada à ação da água em todas as suas fases de 
produção/utilização, e muitas são as formas de atuação da mesma no material. Esta 
manifestação patológica é caracterizada sempre que ocorrer uma desintegração do concreto, 
devido a perda do caráter aglomerante do cimento, ficando os agregados soltos pela perda da 
função da pasta de cimento. 
Figura 04. Oxidação da armadura por ataque de sulfatos 
 
As causas da deterioração podem ser mecânicas, químicas e físicas, tais como: recalque 
diferencial das fundações; desgastes superficiais por erosão; retração hidráulica do concreto 
fresco; reações álcalis-agregado; presença de cloretos, ataques por sulfatos e a falha de 
concretagem. 
 A deterioração por causas mecânicas, facilita a entrada de agentes agressivos na 
estrutura danificada, principalmente quando o concreto e a armadura ficam expostos devido ao 
impacto das solicitações. Já as causas físicas intrínsecas ao processo da deterioração da 
estrutura são resultantes da variação extrema da temperatura, da ação do vento, da água (sob 
forma de chuva, gelo e umidade). Por fim, as reações químicas se manifestam através de efeitos 
físicos nocivos, tais como o aumento da porosidade e permeabilidade, diminuição da 
resistência, fissuração e destacamento do concreto. 
Uma forma de prevenir e de até mesmo corrigir o surgimento da deterioração, é 
conhecer o comportamento e as propriedades dos materiais envolvidos na execução das 
estruturas desde a fase inicial do projeto. 
 
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● Fissuras 
O aparecimento de fissuras, é sinal que houve, algum tipo de falha na uniformidade da 
mistura do concreto, sendo geralmente de gravidade menor e superficiais, no caso da represa 
as fissuras estão bem aparentes. As fissuras podem ser classificadas de acordo com as suas 
causas, tais como fissuras por recalque de fundação, fissuras por movimentação térmica, 
fissuras por sobrecargas ou acúmulos de tensões, e fissuras por retração de cimento. Sendo 
algumas de suas causas as falhas na preparação do material, infiltrações, excesso de umidade, 
retração por secagem, falhas na colocação, agentes agressivos e sobrecargas. As mesmas 
poderão ser prevenidas através da realização da cura corretamente, umedecendo as formas 
antes daconcretagem e na utilização de aditivos químicos. 
o Fissuras verticais 
Podem aparecer na espessura de argamassa vertical entre os blocos ou se desenvolver 
na vertical, atravessando argamassas e blocos. Surgem geralmente no meio de vigas. O 
aparecimento de fissuras nas juntas, acarretando a perda de massa é devido o tipo de material 
utilizado que foram os mástiques betuminosos, que apresentam baixa durabilidade, porque o 
material apresenta perda de capacidade de absorver deformações num curto espaço de tempo. 
Figura 05. Juntas com perda de massa
 
Sua causa se dá pelo acréscimo de temperatura na laje superior devido à insolação; 
retração das paredes finas que ocorrem mais rápidas do que na fundação; e recalques no solo. 
Uma forma de prevenção ou correção é a utilização de isolamento térmicos na laje superior, 
protender as paredes e a laje superior, colocando armadura adequada na inferior das paredes, 
uma cura adequada e prolongada, e principalmente analisar as características do solo. 
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o Fissuras horizontais 
As fissuras horizontais decorrem da expansão da argamassa de assentamento por 
hidratação retardada do óxido de magnésio da cal ou da expansão da argamassa por ataque 
sulfático (reação cimento-sulfatos), ou devido à presença de argilo-minerais expansivos no 
agregado, podendo resultar no descolamento do revestimento em placas. 
Figura 06. Detalhes de fissuras horizontais 
 
A causa das fissuras horizontais se dá pela ruptura por compressão dos componentes de 
alvenaria, argamassa de assentamento e solicitações flexo-compressão da parede. 
o Fissuras mapeadas 
As fissuras mapeadas são causadas pela retração da argamassa com muitos finos ou ainda pelo 
excesso de cimento, e o consumo elevado de água no amassamento. Outros fatores influenciam 
na sua formação como a aderência com a base, cura deficiente de uma camada ou falta de cura. 
Sua causa pode se dar também pelo número e espessura de camadas; argamassa com baixa 
retenção de água, e agentes atmosféricos. Sua prevenção pode se dar através de uma boa cura. 
Figura 07. Detalhes de fissuras mapeadas no muro da represa 
 
 
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2. Análise de ensaios e resultados obtidos 
Os agregados contêm compostos de quartzo e feldspatos, com partículas de tamanho 
pequeno, baixa cristalinidade e com ondulações na superfície, além destas, possui também 
micas que possuem uma estrutura lamelar, alguns agregados contêm albita e muscovita. 
2.1. Amostra T1 
Na figura 33 podemos identificar fissuras que por conta da água que entra por 
percolação e o alto teor que cálcio podem causar a lixiviação no concreto. Nos ensaios do DRX 
na figura 32 e no ensaio MEV na figura 33 podemos verificar índices de monocarboaluminato, 
enxofre (S) e Alumínio (AL) são compostos que podem ocasionar para uma reação ataque por 
sulfatos devido a formação da etringita tardia que podemos identificar na figura 35 o formato 
da etringita. 
2.2 Amostra P1 
Pode-se analisar que o concreto é poroso e com uma granulometria de agregados 
graúdos bem diversificas em tamanhos e com vários tipos de agregados como visto na figura 
14. Como visto na figura 15 (a), o agregado não possui uma geometria regular e tem uma 
aparência rugosa. 
No ensaio de DRX na figura 26, foi verificada que na amostra P1 existe muscovita 
(mineral do grupo dos filossilicato) que possivelmente pode ser um agregado reativo, que 
contém albita e microlinha sendo estes considerados feldspatos alcalinos e plagioclásicos. Eles 
contribuem para o desencadeamento da reação álcali- agregado por possuírem compostos 
químicos (Ca, K e Na) que acabam sendo liberados no concreto. 
2.3 Amostra T2 
O testemunho T2 apresenta um concreto com alta porosidade e diversos agregados 
graúdos com tamanhos e formas diferentes das outras amostras, conforme a figura 21 do 
relatório de informações. A amostra apresenta um aspecto meio áspero. 
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Como resultado podemos ver que a amostra apresenta grande quantidade de Ca e O de 
acordo com o MEV da figura 39, onde a etringitas estão localizadas no poro, sendo uma 
característica de ataque sulfático externo. No gráfico DRX da figura 38, é possível identificar 
também o ataque por sulfatos, por conta do monocarboaluminato hidratado que deriva da 
reação do CaCO3, que formara a Etringita. 
2.4 Amostra M1 
 
Para a mostra M1, notou-se grandes quantidades de Si e Ca no MEV. Na figura 28, com 
um índice maior de Si, tendo a presença de muscovita e quartzo pertencente a classe nos 
silicatos, que reage com os álcalis presentes na estrutura. Observou-se um aumento da 
quantidade de Ca na figura 29, e fissuras maiores indicando um processo de reação álcali-
agregado e aspecto poroso na superfície. A figura 30 mostram fissuras em graus maiores e um 
alto índice de Cálcio. Por ser uma região com muito contato com a água, o hidróxido de cálcio 
formado pela hidratação do concreto é carregada para fora da superfície causando lixiviação. 
 
 
3. Análise de projeto 
Para que não ocorra patologia após a construção da represa, no início do projeto 
teríamos que tomar algumas providências e análise do projeto como: 
 Verificação se o cimento ou argamassa escolhido é adequado para a obra; 
 Dimensionamento adequado para as armações; 
 Se é necessário a utilização de materiais para redução do teor do cimento no 
concreto (no caso da obra em estudo não foi previsto); 
 Utilização de um traço e abatimento adequado, pois isso interfere na resistência 
à compressão, permeabilidade e porosidade do concreto; 
 Volume de concreto produzido na betoneira, e a quantidade de betoneiras 
utilizadas; 
 Temperatura do concreto que não pode ultrapassar de 65ºC, porque caso 
ultrapasse pode provocar a reação de etringita tardia, acarretando no 
aparecimento de fissuras; 
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 Evitar utilizar o material betuminoso em juntas, pois não é indicado por não 
possuir uma capacidade deformação quanto aos materiais empregados hoje em 
dia; 
 Estar sempre atualizado nos materiais e os métodos empregados para sua 
utilização. 
 
4. Questionário 
 
1. Pela análise do documento recebido, quais patologias ocorrem na represa? Como você 
chegou à essa conclusão? 
R: Com base em dados levantados e fotos do local, fissuras verticais em juntas de 
construção, fissuração correspondente à oxidação da armadura, erosão da parede vertical dos 
pilares, oxidação da armadura, cobrimento danificado da armadura, fissuração e perda de 
material na estrutura das escadas, Infiltração, perda de massa sistemática, juntas do concreto 
com perda de massa. Com base nas fissuras mapeadas e ensaios realizados em laboratórios é 
possível identificar o surgimento de reações álcali-silicato, como por exemplo, sódio, e 
agregados contendo quartzo. 
 
2. Quais são as causas principais das patologias analisadas? Como elas podem ser evitadas? 
Elabore um diagrama para exemplificar a ocorrência da patologia analisada. 
 
R: Surgimento de fissuras devido a reações de álcali-silicatos, ataques por sulfatos. As 
mesmas poderiam ser evitadas através de uma melhor escolha dos agregados, já que os mesmos 
foram retirados das rochas graníticas ou silicosas que são compostas por quartzo e feldspato, 
utilização de cimentos adequados para o local onde serão utilizados e que sejam resistentes a 
sulfatos. 
 
 
 
 
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3. Você realizaria algum outro ensaio para analisar as patologias da represa? Qual? Justifique. 
 
R: Para analisar melhor as patologias indicaríamos os ensaios de Porosidade, 
Permeabilidade e TGA. O ensaio de TGA é feito para a análise da variação de temperatura para 
a verificação da perda de massa. 
 
4. A represa estudada foi construída na década de 1950. Quais limitações a tecnologia do 
concreto tinha naquela época? 
R: As construções naquela época eram compostas de elementos pré-fabricados, cujos 
componentes eram procedentes do mesmo fornecedor, ou seja, nãotinha uma limitação para o 
uso do cimento CP I que era utilizado para a maioria das obras, não utilizavam aditivos de 
acordo com os resultados dos ensaios obtidos, além da utilização inadequada do material 
betuminoso. 
5. Nos dias atuais, como você planejaria a construção de uma represa, visando a tecnologia 
de concreto massa e dos materiais empregados para produzi-lo? 
R: Realizar um controle de temperatura máxima no concreto na obra com procedimentos 
de pré-refrigeração e pós-refrigeração. Na pré-refrigeração utilizaria gelo na água de 
amassamento, refrigerando os agregados e emprego de nitrogênio líquido. Já na pós-
refrigeração realizaria o embutimento de serpentinas (tubulações) no concreto para 
movimentação de água gelada em seu interior por um tempo determinado. Seria necessário um 
estudo de comportamento da estrutura em função do calor gerado pelo concreto. 
No traço, a dosagem seria com baixo teor de cimento por metro cúbico, dando 
preferência aos tipos CPIII ou CPIV com baixo calor de hidratação, adesivo redutores de água, 
retardadores de pega e estabilizadores de hidratação, escolhendo também os agregados capazes 
de dar maior capacidade de deformação ao concreto. As realizações das concretagens seriam 
em etapas, de acordo com a dimensão de cada elemento, com um período entre elas de dias ou 
semanas. Na parte das juntas de contração, em seu dimensionamento seria complementado por 
dispositivos de vedação, reduzindo assim as chances de fissuração.