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Tecnologia da Construção de Edifícios Professor: Rodolfo Araújo da Silva ___________________________________________________________________________ RECUPERAÇÃO ESTRUTURAL (STRUCTURAL RECOVERY) Resumo: Inúmeros são os edfícios que sofrem ou irão sofrer de algum tipo de patologia durante a sua vida útil. Essas manifestações patologicas geralmente são originadas de projetos inadequados ou impraticaveis, do emprego de metodos deficientes de execução ou demolição de carga excessivas e também das condições de exposição e a inexistência de alguma manutenção preventiva. Em geral, as fachadas de edficios são as que mais sofrem deterioração principalmente em concreto aparente que podem ser por ausencia de manutenção preventiva ou quando foram projetadas sob criterios de durabilidade e desempenho insufuciente, ou seja, não seguiu a risca as normas tecnicas. O emprego de metodologias adequadas ira resutlar no aumento do nivel de desempenho das fachadas de um edficio e da estrutura de concreto armado aparente na fachada. Cabe ao profissional que for elaborar o laudo técnico possuir um profundo conhecimento da teoria e da pratica no que diz respeito aos materias de construção (concreto armado e sua constituição, alvenarias, revestimentos, aditivos, argamassas) o comportamento estrutural e suas tecnicas. Palavras-chave: Construção; Execução; Patologias; Desempenho. Abstract: Countless are the buildings that suffer or will suffer from some kind of pathology during their useful life. These pathological manifestations usually originate from improper or impractical designs, the use of poor methods of execution or excessive load demolition and also from exposure conditions and the absence of any preventive maintenance. In general, the façades of buildings are the ones that suffer the most deterioration mainly in apparent concrete that may be due to the lack of preventive maintenance or when they were designed under durability and insufficient performance criteria, that is, they did not strictly follow the technical norms. The use of appropriate methodologies will result in increasing the performance level of building facades and the apparent reinforced concrete structure on the facade. It is up to the professional who prepares the technical report to have a thorough knowledge of theory and practice with regard to construction materials (reinforced concrete and its constitution, masonry, coatings, additives, mortars) structural behavior and its techniques. Keywords: Construction; Execution; Pathologies; Performance. 2 Tecnologia da Construção de Edificios 1. Introdução Com a invenção do cimento Portland, na Inglaterra em 1824, houve um grande salto no desenvolvimento das técnicas construtivas, principalmente com a possibilidade da inclusão de fios e/ou barras metálicas, dando início à era das construções de estruturas em concreto armado. O concreto armado consiste em um material de natureza não inerte, composto por cimento, areia, brita, água, aço e eventuais aditivos. Estes elementos interagem com agentes externos, a exemplo de ácidos, bases e sais, e estão constantemente sujeitos a alterações ao longo da vida útil da estrutura (LAPA, 2008). Além do desgaste natural que o material está sujeito, fatores como erros de projeto, de execução e de utilização, além da falta de controle tecnológico, podem reduzir a durabilidade do material por meio de manifestações patológicas como fissuras, desagregação e corrosão (OLIVARI, 2003); SILVA, M.A.R.; LIMA E.E.P. e SILVA, J.R.P., 2017). Cascudo (1997, p. 6) observa que, no Brasil, a manifestação patológica que mais preocupa é a corrosão de armaduras, pelo fato de as principais cidades estarem localizadas em regiões costeiras, onde existe uma quantidade muito grande de íons cloreto provenientes do mar. E mesmo outras cidades mais afastadas da costa, que tenham um alto índice de poluição, oferecem ambientes agressivos. Para evitar a ocorrência destas manifestações, a norma ABNT NBR 6118:2014 (Projeto de estruturas de concreto) preconiza que o dimensionamento deve levar em consideração o ambiente onde a edificação será localizada, visto que ambientes salinos podem constituir um ambiente agressivo ao concreto armado. Desta forma, a norma supracitada preconiza que a deterioração de estruturas em ambientes de alta classe de agressividade ambiental pode ser amenizada por meio da garantia de uma espessura mínima de concreto após a armadura de aço. Para Gonçalves (2015), a adoção de baixos cobrimentos propicia a potencialização do processo de deterioração do concreto, visto que ambientes salinos são abundantes em componentes desencadeadores da corrosão, a exemplo do cloreto, da água e do oxigênio. A partir do momento em que a estrutura atinge o seu estado limite último e ocorre o rompimento, uma das alternativas possíveis para evitar a demolição é a recuperação desta estrutura. Diversas técnicas e processos foram desenvolvidos, ao longo do tempo, visando à manutenção e/ou reabilitação das estruturas de concreto, objetivando a correção destas 3 Tecnologia da Construção de Edificios patologias. Para tal recuperação, é necessário um estudo para avaliar quais providências que precisam ser tomadas, ou seja, qual tipo de recuperação a ser adotada. Hoje em dia pode-se recuperar uma estrutura de diferentes formas, como por exemplo utilizando chapas e perfis metálicos, complementação ou adição de armadura, utilização de polímeros reforçados com diferentes fibras, etc. Dessa forma, a recuperação é caracterizada como a forma de viabilizar o uso de um elemento estrutural após o surgimento de patologias que comprometem a resistência e a utilização da estrutura. Com isso a recuperação tem a função de reestabelecer o uso e a segurança de uma estrutura danificada, viabilizando sua utilização. Já o reforço pode ser caracterizado como a intervenção realizada em uma estrutura para aumento de sua capacidade resistente sem que a mesma tenha atingido um estado limite último. Em ambas as situações, as técnicas executivas e de projeto são semelhantes. Sendo assim, o presente trabalho terá como finalidade fazer um breve relato sobre as causas das patologias nas estruturas de concreto armado e discorrer sobre algumas técnicas de recuperação e reforço dessas estruturas, analisando vantagens e desvantagens de cada uma. 2. Patologias em estruturas de concreto Das manifestações as causas, as patologias do concreto exigem análise cuidadosa antes de escolher o tratamento ideal. Por ser um material inerte, o concreto esta sempre sujeito a alterações ao longo de sua vida útil por conta da interação dos elementos que o constitui (cimento, areia, brita, água e o aço) com os aditivos e os agentes externos como acidos, gases, sais, vapores e micro organismos. Muitas vezes, dessas interações resultam anomalias que podem comprometer o desempenho da estrutura, provocar efeitos estéticos indesejáveis ou causar desconforto psicológico nos usuários. (PIANCASTELLI, 2015) De acordo com o Engenheiro Civil Piancastelli, só quando o desempenho da estrutura esta ameaçada ou comprometida é que se caracteriza as “enfermidades” do concreto ou da estrutura que podem ja ter nascido com ela ou adquirida ao longo da vida devido a ação direta de muitoas agentes externos, usuários e fenómenos físicos como terremotos, choques, enchentes, incêndios, explosões, recalques e até variação de temperaturas. São muitos os problemas que prejudicam a estrutura e a avaliação da situação passa pela determinação das causas. Um elemento exposto a ação de gases, por exemplo, sofre 4 Tecnologia da Construção de Edificios fortes agressões e tem seu cimento comprometido afetando diretamente na sua durabilidade. Não só nessa mais nas diversas patologias, se não for dada a devida atenção a tendência é evoluir para casosmais graves. “As fissuras, que surgem por diferentes motivos, permitem a passagem de substâncias agressivas que causam a corrosão e carbonatação das armaduras”, alerta Carla Castro, Engenheira Civil. Figura 1 – corrosão da armadura Figura 2 – corrosão das armaduras em vigas 5 Tecnologia da Construção de Edificios 2.1 Relação Sintomas x Causa É a partir dos sintomas que se da início ao processo de averiguação das cusas e origens das patologias que é fundamental para um diagnostico correto. O ideal é que as patologias no concreto sejam evitadas ou, então, tratadas para que não haja perda da estrutura ou de algumas peças estruturais. “Nos últimos anos as normas vêm incorporando essas medidas mais intensamente – critérios de durabilidade –, que se fundamentam predominantemente nos mecanismos de deterioração do concreto (expansão e corrosão) e do aço (corrosão)” observa Élvio Mosci, Engenheiro Civil formado pela Universidade Federal de Minas Gerais. Se o diagnóstico da patologia for feita de uma forma equivocada, isso pode implicar em intervenções sem resultados, dificultando futuros estudos além do gasto inútil do dinheiro. No início o trabalho é feito encimaa de hipóteses que com o decorrer das investigações vai verificando a sua veracidade onde, a solução só poderá ser confirmada pela resposta positiva da estrutura ao tratamento feito. Figura 3 – principais causas das patologias na construção no Brasil 2.2 Sinais de alerta Para que se possa identificar as patologias do concreto é preciso observar as manifestações que ocorrem normalmente nas partes externa das estruturas. Existem partes externas que normalmente não são observadas, essas parte se encontram total ou parcilmente enterradas (fundações, piscinas, arrimos), nas faces internas das juntas de dilatação e nos 6 Tecnologia da Construção de Edificios interiores de galerias e reservatorios. Nestes locais os danos considerados ocultos só podem ser identifiados mediante programação e execução de inspeções especificas. As principais manifestações que podem indicar patologias no concreto são: Fissuras e Trincas Desagregação Erosão e Desgaste Segregação Manchas Eflorescência Calcinação Perda de Aderência Entre Concretos (nas juntas de concretagem) Porosidade Permeabilidade Dessas, os mais frequentes problemas nas estruturas e com causas muito variadas são as fissuras e as trincas: “A sua posição em relação à peça estrutural, a abertura, a direção, e sua forma de evolução (com relação à direção e à abertura), dão indicações das causas prováveis. Fissuras são também ocorrências inerentes ao concreto armado, visto que as seções são dimensionadas nos Estágios II (seção fissurada) ou III (ruptura), não sendo, portanto, sempre, manifestação patológica. Sob esse aspecto, a diferenciação entre manifestação patológica, ou não, é feita em função das aberturas e das causas”, afirma Élvio Mosci. Figura 4 – rachaduras,trincas e fissuras 7 Tecnologia da Construção de Edificios 2.3 Fatores que provocam corrosão “A corrosão pode ocorrer por despassivação da armadura em função da diminuição do pH do concreto, devido à reação entre o hidróxido de cálcio a ele inerente e o CO2 que nele penetra, no fenômeno denominado carbonatação, facilmente detectado pelo teste de fenolftaleina. Acontece, também, pela presença de cloretos”, explica Piancastelli. Estas intervenções são bastante eficazes porém, por serem muito invasivas exige uma avaliação cuidadosa do seu impacto sobre o comportamento estrutural do elemento que esta sendo tratado onde o escoramento da estrutura se torna uma prática inevitável. Piancastelli diz também que aproteção catódica (técnica para controlar a corrosão de uma superfície metálica) é a maneira mais eficiente que se tem para previnir ou até interromper um processo corrosivo. “O método consiste em abaixar o potencial de corrosão das armaduras (zona de imunidade do Diagrama de Pourbaix), introduzindo-se corrente elétrica no circuito formado por todas as barras da armadura e metal instalado na superfície do concreto. Dessa forma, as armaduras passam a fazer parte da região de cátodo (região não sujeita à corrosão). A proteção catódica pode ser feita por ânodos de sacrifício ou por corrente impressa. Qualquer uma dessas duas técnicas exige manutenção constante por profissionais especializados” diz Piancastelli. Figura 5 – corrosão em armaduras 8 Tecnologia da Construção de Edificios 3. Materiais utilizados na recuperação e no reforço de estruturas de concreto Quando se fala de serviço de reforço estrutural, manutenção e restauração são necessárias uma análise completa da estrutura para identificar a causa do problema e o melhor método a ser empregado para o reforço da edificação e o material a ser utilizado. O estudo dos materiais é de extrema importância, com isso você identifica os tipos de materiais que vai ser mais adequado para solucionar o problema, com o menor custo possível e maior resistência e durabilidade para peça reforçada. Dentre os materiais usados nos serviços de reforço ou de recuperação estrutural, temos argamassas, grautes, polímeros, estruturas mistas de aço e concreto, o maior destaque vai, justamente, para os concretos e argamassas, devidos baixo custo e eficiência para atender os diversos tipos de projeto de reforço estrutural. 3.1 Cimento No Brasil, assim como na maioria dos países com produção significativa, são fabricados diversos tipos de cimento, A escolha do tipo de cimento mais adequado a uma determinada obra ou serviço a executar requer o bom conhecimento das características dos diversos tipos disponíveis no mercado A execução de trabalhos de recuperação e reforço de estruturas não só segue esta regra como deve, inclusive, ditar as leis neste campo, por serem trabalhos corretivos. O cimento Portland é um pó cinza, sendo resultado da moagem do clínquer com uma pequena quantidade de sulfato de cálcio. O clínquer constitui-se de uma mistura heterogênea com diversos minerais processados pelas reações a alta temperatura entre óxido de cálcio e sílica, alumina e óxido de ferro, presentes respectivamente, na rocha carbonática e argila. Os tipos de cimento atualmente produzidos no Brasil são o cimento Portland comum, cimento Portland comum com adições, cimento Portland de alto-forno, cimento Portland composto, cimento Portland pozolânico e cimento Portland de alta resistência inicial. Dentro destas categorias, são fabricados ainda cimentos resistentes a sulfatos. 3.2 Agregados Os agregados para construção civil são materiais minerais, sólidos inertes que, de acordo com granulométria adequadas, são utilizados para fabricação de produtos artificiais resistentes mediante a mistura com materiais aglomerantes de ativação. Hidráulica ou com ligantes betuminosos. Utilizados no concreto, seja do ponto de vista econômico ou do ponto de vista técnico, exercem influência sobre algumas características importantes, como a função de transmitir as tensões aplicada ao concreto através dos grãos, 9 Tecnologia da Construção de Edificios geralmente a resistência a compressão dos agregados é superior a do concreto, reduz o efeito das variações ocasionadas pela retração, assim quanto maior o teor de agregados em relação a pasta de cimento, menor será a retração . Os agregados mais utilizados no concreto são a brita agregado graúdo e a areia agregado miúdo, uma vez que cerca de ¾ do volume do concreto são ocupados pelos agregados, não é de se surpreender que a qualidade destes seja de importância básica na obtenção de um bom concreto, exercendo nítida influência não apenas na resistência mecânica do produto acabado como, também, em sua durabilidade e no desempenho estrutural. Figura 6 –agregados para concreto 3.3 Aditivos De acordo com J. Calleja, como referido por Cánovas (1984), os aditivos "são produtos que, acrescentados aos aglomerantes no momento de sua elaboração, e em condições adequadas, nas formas convenientes e nas doses precisas, têm por finalidade modificar ou implementar, em sentido positivo e em caráter permanente, certas propriedades do conglomerado, para seu melhor comportamento em todos ou em algum aspecto, tanto no estado fresco como endurecido". 3.4 Concreto 3.4.1 Concreto Convencional O concreto é o resultado da mistura de miúdos e graúdos na pasta de cimento essa é composta somente da mistura de cimento e água. Atualmente a NBR 7211 (ABNT, 2009) limitam a aceitação dos agregados miúdos e graúdos, ambos de origem naturais, não obtidos por processos químicos, destinados à produção de concretos de cimento Portland. O concreto 10 Tecnologia da Construção de Edificios é formado por agregados, cobertos por uma matriz porosa de pasta de cimento, com uma zona de transição entre elas é importante que se tenha uma boa aderência entre a pasta de cimento e o agregado, pois geralmente essa zona tem resistência menor do que a do agregado ou da pasta. O concreto moldado é muito utilizado para reforço estrutural principalmente na parte reparação estrutural, devido ao baixo custo se torna muito atraente para reparos de maiores dimensões. Também oferece uma boa conformidade, reparo de furos, impermeabilidade, resistência, minimizar retração, aumento da resistência química. Com a utilização de cimento especiais ou compostos (CPII-Z com pozolana, CPIV cimento pozolânico, CPV alta resistência inicial, CPI-S resistente a sulfato) entre outro, pode oferecer um alto desempenho na resistência inicial da estrutura com a adição de aditivos superplastificantes, sílica ativa, inibidores de corrosão entre outros, o concreto convencional ainda é o material mais utilizado em serviços de recuperação e reforço de estruturas de concreto como vigas e pilares . Figura 7 – concreto convencional 11 Tecnologia da Construção de Edificios 3.4.2 Concreto Projetado Diferente do concreto moldado o concreto projetado dispensa formas nas aplicações verticais ou sobre cabeça, tem uma melhor aderência, causada pela grande energia de impacto com o substrato, maior compacidade e consequentemente impermeabilidade. O sistema de concreto projetado é utilizado na concretagem de túneis, paredes de contenção, piscinas e em recuperação e reforço de lajes, vigas, pilares e paredes de concreto armado (SILVA, 2006). Ele é indicado para reparos semi profundos e profundos. Em relação à técnica do concreto projetado, há dois processos: mistura seca e mistura úmida. No processo por via seca, os aglomerantes e agregados são misturados e lançados na máquina de projeção, e o operador é responsável por controlar a adição da água, que ocorre 58 no bico de projeção. No processo por via úmida, o concreto é umedecido e misturado com aditivos plastificantes antes de abastecer a máquina de projeção, com os aditivos aceleradores sendo incorporados na saída do equipamento. Figura 8 – concreto projetado 3.4.3 Concreto armado e protendido Em reforço de concreto armado ou concreto protendido a utilização de aço é indispensável, onde faz o uso de barras de aço para concreto armado e cabos de aço tracionados para o concreto protendido, onde o cobrimento da peça deve ser respeitado de acordo com agressividade ambiental do lugar, quando não realizado o cobrimento mínimo da 12 Tecnologia da Construção de Edificios peça restaurada pode ocorrer com toda a certeza, virá a ocasionar a corrosão localizada das armaduras, no caso do concreto armado, ou a corrosão sob tensão, no caso dos fios com cordoalhas dos cabos de protensão. Figura 9 – radier de concreto armado Figura 10 – sistema de protensão 13 Tecnologia da Construção de Edificios 3.5 Polímeros Os polímeros são compostos formados por processo químico de associação molecular, produzido e controlado por catalisadores, responsáveis pelo início do processo, pelos inibidores, que controlam a velocidade do processo, impedindo a polimerização prematura durante o armazenamento do produto, e pelos aceleradores, que aceleram o processo Uma das funções da matriz polimérica é dar proteção às fibras, formando uma camada que as protege de meios agressivos 3.5.1 Polímeros com fibras Os polímeros reforçados com fibras (PRF) mostram-se como uma ótima opção para reparo e reforço de peças de concreto armado, pois sua elevada resistência, baixo peso específico e durabilidade a ataques químicos tornam o sistema vantajoso aumentando sua resistência à tração na flexão, compressão e cisalhamento, conferindo desempenho superior e ganho de capacidade portante. 3.5.1.2 Fibras de carbono Os sistemas reforçados com fibras de carbono são os que melhor se ajustam às exigências do reforço de estruturas, pois além de maiores resistências à tração e à compressão, o valor do módulo de elasticidade longitudinal é o mais próximo ao do aço (Meier, 1997 apud JUVANDES, 2002), As fibras de carbono são predominantemente utilizadas por apresentarem alta resistência, grande rigidez e baixo peso, com módulo de elasticidade variando entre 230 e 640 GPa. Figura 11 - ponte construída com polímeros reforçados com fibras de carbono 14 Tecnologia da Construção de Edificios 3.5.1.3 Fibras de vidro PRFV é um polímero reforçado com fibra vidro, a matriz polimérica pode ser na maioria das vezes, epóxi, poliéster ou estervinílico, são feitos de vários tipos de vidro, Dependendo do tipo de vidro utilizado, terão quantidades variáveis de óxidos de cálcio, de magnésio, e, por vezes, de boro, e diferentes funcionalidades e propriedades mecânicas. Fibra de vidro é um material leve e forte. Apesar de não ser tão forte e rígida como compósitos de fibra de carbono, que é menos frágil, a sua matéria-prima é muito mais barata. 3.5.3.4 Fibras de aramidas A fibra de aramida é uma fibra sintética, encontrada sob diversas formas, e sua designação decorre dos termos poliamida aromática ou (ARomatic poliAMID), que expressam sua composição química. Os polímeros aromáticos são reconhecidos pela sua estabilidade térmica em altas temperaturas sendo, portanto, muito aplicadas em situações de proteção ao fogo. 3.5.2 Polímeros Epóxi Dos diversos tipos de polímeros distintos que existi os mais utilizadas no Brasil são as resinas epoxídicas, derivadas do petróleo, resultantes da combinação da epocloridina e do bifenol. De acordo com as proporções utilizadas de cada um destes componentes, torna-se possível a obtenção de resinas com diferentes propriedades. Sistemas para injeção em trincas, adesivos para concreto velho com velho e velho com novo, produtos para impermeabilização de subsolos, primers e resinas para revestimentos anticorrosivos. Dentro desse segmento podemos incluir os pisos industriais, que para tanto disponibilizamos diversos tipos de resinas e agentes de cura para suas formulações. Como resultado esses produtos oferecem alta resistência química, mecânica, assim como o embelezamento do local em que foram aplicados, proporcionando um aspecto monolítico. 3.5.2.1 Resina Epóxi Novolac A/B O Epóxi Novolac é especialmente projetado para ter excelente performance nas piores situações industriais, ou aquelas onde há derrame constante de ácido forte, bases e solventes orgânicos, possui alta resistência a solventes e produtos altamente corrosivos, excelente performance mesmo a altas temperaturas, particular resistência a ambientes onde há ácido sulfúrico e excelentes propriedades mecânicas. 15 Tecnologia da Construção de Edificios3.5.2.2 Resina MC 150 A/B Aplicação desse sistema é o preenchimento de fissuras e trincas em concreto. O material apresenta excelentes propriedades de adesão entre concreto novo e concreto velho. 3.5.2.3 Resina MC 213 A/B Argamassa estrutural para locais onde se necessite alta resistência mecânica, como: pisos, lábios poliméricos, blocos de suporte de maquinários. 3.5.2.4 Resina MC 201 A/B Sua maior aplicação é em processos de reparos estruturais, para preenchimento de fissuras e reconstituição de concreto. 3.5.2.5 Massa Epóxi A/B (Adesivo Epóxi) Sistema epóxi para adesão de concreto novo com concreto velho, por ser uma argamassa viscosa, normalmente pode ser aplicado com espátula ou desempenadeira para regularizar, reconstituir ou promover a adesão. 3.5.2.6 Resina MC 151 A/B (Adesivo Epóxi) É um material especialmente usado na construção civil como material de adesão e recuperação estrutural. 3.6 Graute Os grautes podem ser industrializados e ter aglomerantes de base mineral (cimento Portland, cimento aluminoso) ou sintético (resinas epóxi) com agregados de quartzo ou metálico, aditivado com superplastificantes, que compensam a retração, podendo ou não conter microssílica (GRANATO, 2002) , O uso de graute é indicado para reparos semi profundos e profundos. Esta técnica também é uma alternativa adequada para situações onde há necessidade da liberação rápida da estrutura, já que o graute alcança altas resistências em pouco tempo. Além disso, o graute apresenta outras características que influem positivamente no sucesso do reparo, como boa fluidez, uniformidade, não apresenta retração e é auto- adensável o processo utilizando graute pode ser usado nas emendas de perfis metálicos com pilares de concreto 16 Tecnologia da Construção de Edificios 3.7 Aço É um liga metálica formada por ferro e carbono, muito usual em reforço estrutural o único problema quando utilizado sem cobertura ou exposto o perfil não consegue resistir a elevadas temperaturas Também chamados “reforços com adição de armaduras exteriores”, utiliza elementos metálicos, chapas (Figura 5.14) ou perfis (Figura 5.15), colados com adesivo epóxi, que permitem a união de aço e concreto, ou ainda com auxílio de chumbadores. Figura 12 – construção em aço 4. Técnicas usuais pra reforço de estruturas Apesar de ser um material extremamente resistente, o concreto pode se deteriorar naturalmente ao longo do tempo. Ele está sujeito a ações externas prejudiciais e até mesmo a falhas de execução. Quando isso acontece, o aspecto e a segurança de uma construção ficam comprometidos, sendo necessário recuperar as estruturas de concreto armado que apresentam falhas. A primeira etapa que deve ser cumprida é a identificação dos problemas que afetam o concreto. Microfissuras (aberturas inferiores a 0,05 mm), fissuras (aberturas inferiores a 0,5 mm) e trincas (aberturas de até 1 mm) são as ocorrências mais comuns. Elas surgem quando as deformações do material superam as tensões que ele é capaz de suportar. Muitas trincas e fissuras são fáceis de serem reparadas: basta preencher suas aberturas com selantes acrílicos e fazer o acabamento em seguida. No entanto, existem casos avançados que podem até expor a armadura da estrutura, por isso demandam um pouco mais de trabalho. 17 Tecnologia da Construção de Edificios O principal objetivo do reforço em estrutura de concreto armado é restabelecer as condições da estrutura de suportar o carregamento a ela solicitada, ou seja, a sua capacidade portante. As estruturas podem precisar de reforço por conta de um aumento na carga estrutural não prevista em projeto, erro de calculo no projeto ou dimensionamento, erro na execução, estruturas expostas a agentes agressivos do meio ambiente ou até mesmo um incêndio. Os reforços estruturais mais comuns são adição de armaduras, uso de chapas e perfis metálico, encamisamento com concreto de alto desempenho e aplicação de polímeros com fibra de carbono. A adição de armadura é uma técnica aplicada quando a peça não esta sendo capaz de suportar as forças de flexão aplicadas a mesma como por exemplo no caso de uma viga horizontal submetida a cargas verticais, para isso se adiciona uma armadura extra com o aumento da secção de concreto. Quando é inconveniente o aumento da secção do concreto pode se utilizar a adição de chapas metálicas em que as chapas de aço são coladas na estrutura de concreto armado com resina epóxi. As chapas funcionam como uma armadura solidária à peça estrutural, aumentando em até 50% a resistência à momentos fletores e forças cortantes. O reforço também pode ser feito pela colagem de perfis metálicos à peça que têm basicamente a mesma função das chapas metálicas. O encamisamento de concreto consiste em acrescentar concreto/argamassa armada às peças a serem recuperadas, mediante aumento de seção transversal ou substituição do material danificado. Nesse caso, o material adicionado passará a trabalhar unido ao concreto existente através da aderência entre ambos, constituindo-se uma peça solidária. A eficiência desse reforço é garantida, desde que sejam tomados os devidos cuidados durante sua realização As Fibras de Carbono são usadas para reforço estrutural de concreto armado por possuir baixo peso específico e resistência mecânica superior (mesmo com a aplicação de menor quantidade de material). Além de ser capaz de suportar de melhor forma ambientes agressivos. O Compósito de Fibra de Carbono é constituído por uma matriz polimérica que mantém as fibras coesas, favorecendo a transferência das tensões de cisalhamento entre a estrutura de concreto e a fibra de carbono. As fibras de carbono dispostas unidirecionalmente absorvem as tensões de tração dos esforços. Essa técnica de reforço pode ser feita sem a necessidade de escoramento e não altera as dimensões das seções da estrutura. 18 Tecnologia da Construção de Edificios Figura 13 – reparo de trincas e fissuras Figura 14 – fibras de carbono em reforço de estrutura Figura 15 – reforço estrutural metalico 19 Tecnologia da Construção de Edificios 5. Aspectos de Projeto Como pudemos observar, todas as formas de edificações estão suscetíveis, ao longo de sua vida útil, a sofrerem efeitos indesejáveis de manifestações patológicas, interferindo na qualidade do produto, seja no aspecto estético, funcional ou estrutural.O processo de construção de uma edificação envolve as fases de projeto, execução e edificação. A ocorrência de falhas em uma ou mais destas fases pode provocar defeitos e comprometer a segurança, a durabilidade e o desempenho, ou seja, degradações no desempenho das edificações. Ao elaborar um projeto de uma estrutura de concreto armado, é de grande importância o atendimento das finalidades para as quais foi concebida, garantindo a segurança, conforto e a economia em todo o seu planejamento. Existem três fatores que influenciam na qualidade da estrutura: concepção e projeto; utilização; execução. Na construção civil, projeto é o processo pelo qual uma obra é concebida.Melhado (1994, p.1) caracteriza projeto como “Uma atividade ou serviço integrante doprocesso de construção, responsável pelo desenvolvimento, organização, registro etransmissão das características físicas e tecnológicas especificadas para uma obra, aserem consideradas na fase de execução". Erros cometidos nessa fase podemcomprometer o desempenho futuro da edificação. Para Olivari (2003, p. 6) os principais erros cometidos na fase de projeto,responsáveis por falhas de desempenho da edificação são: • Falta de detalhes; • Erros de dimensionamento; • Não consideração do efeito térmico; • Incompatibilidade de projetos; • Previsão incorreta dos carregamentos; • Especificação errônea do traço doconcreto; • Especificação inadequada da classe de agressividade ambiental. Nas estruturas que apresentam problemas patológicos, o primeiro passo da análise é a detecção das causas da patologia, uma vez que, conforme o problema, será possível a identificação da melhor solução. Estas causas se dividem em intrínsecas e extrínsecas No que tange o projeto, apenas interessam as causas extrínsecas, que são resultantes de fatores externos à estrutura, podendo ser classificadas como: falhas de projeto, má utilização, ações mecânicas, ações físicas e químicas. No desenvolvimento do projeto, vários pontos de 20 Tecnologia da Construção de Edificios importância devem ser considerados e um erro pode fazer com que haja um comprometimento da estrutura. Inicialmente, a modelagem da estrutura tem um papel de grande importância, uma vez que uma falha durante esse processo pode se propagar durante todo o desenvolvimento, causando, em alguns casos, a ruína da estrutura. Figura 16 – modelagem 3d da estrutura Figura 17 – execução do projeto 21 Tecnologia da Construção de Edificios 6 Aspetos das manutenções das estruturas Após uma análise minuciosa, é necessário determinar o tipo de manutenção a ser utilizada, para assim garantir que todas as falhas detectadas sejam resolvidas de forma bastante especifica. Temos assim três tipos de manutenção: preditiva, preventiva e corretiva. 6.1 Manutenção preventiva Amanutenção preventiva é a realização de tarefas que antecedem a falha efetuadas em períodos pré-determinados conforme planejado e critérios prescritos com o objetivo de reduzir a probabilidade de falha ou degradação total do sistema. As tarefas que envolve manutenção preventiva são divididas em três: baseada no tempo, baseada na condição e teste para descobrir a falha. A tarefa baseada no tempo consiste em recondicionar ou substituir os componentes do sistema ou equipamentos independentes do seu estado de conservação em intervalos de tempo pré-definido, ou seja, após determinado tempo de uso no plano de manutenção do componente será substituído independente do estado que encontra. (MANUTENÇÃO MUNDIAL, 2016) A manutenção baseada em condição tem a característica de medir parâmetros da falha com a utilização de instrumentos ou equipamentos portáteis e estabelecer correlação com o inicialmente projetado, segundo et. AllPrajapati (2012) e de acordo com Lafraia (2014, p. 266) torna-se viáveis quando: É possível identificar claramente o processo de deterioração; O tempo para falha é razoavelmente determinável; O intervalo das medições é menor que o intervalo para falha; O tempo para falha após a medição é suficiente para prevenir ou evitar as consequências da falha funcional. Alguns exemplos são medições de espessuras, vibrações, termografia, monitoramento de corrosão e etc. 6.2 Manutenção Preditiva “Manutenção preditiva: Esta estratégia consiste em executar as atividades de manutenção preventivas, de acordo com a análise dos diversos elementos do edifício, com base em um planejamento de inspeções. O ideal é que a programação de inspeções seja prevista ainda na fase de projeto, onde deverão ser identificados os elementos a inspecionar e a periodicidade recomendada, em função da durabilidade média dos materiais e equipamentos especificados”. (BARBOSA, 2011, p.28) 22 Tecnologia da Construção de Edificios Ou seja, a manutenção preditiva em edifícios é a mesma coisa que a manutenção preventiva baseado num planejamento de inspeções periódicas dos elementos que compõe a edificação. 6.3 Manutenção Corretiva É a reparação, restauração ou substituição de componentes para restaurar o sistema ao seu estado original antes da quebra, após a ocorrência, e tem função de devolver ao sistema o desempenho projetado inicialmente. Para a Norma de desempenho (15575, 2013, p.245), manutenção corretiva é “Caracterizada por serviços que demandam ação ou intervenção imediata a fim de permitir a continuidade do uso dos sistemas, elementos ou componentes das edificações, ou evitar graves riscos ou prejuízos pessoais e/ou patrimoniais aos seus usuários ou proprietários”. 6.4 Definição do tipo de manutenção Os tipos de atividades de manutenção aplicáveis é estabelecido através da selecão dos efeitos das falhas (segurança, operacional, econômica e oculta) Para isso Lafraia (2014) expõe sequencia de perguntas e respostas diretas que direciona e influência para os modos de falha: segurança, operacional, econômico ou oculto conforme demonstrado pelo fluxograma da figuras 3.7. A falha de segurança é quando coloca em risco a vida das pessoas, enquanto que a falha operacional é aquela que afeta a capacidade operacional da estrutura atingindo a qualidade do serviço, quantidade de atendimento e até custo, a falha econômica afeta diretamente diretamente no custo do reparo, e falha oculta é aquela que não é evidente a equipde de manutenção ou ao operador, ela está inserida de forma implicita, não detectável a olho nú. Figura 8 – efeitos da falha 23 Tecnologia da Construção de Edificios E para cada tipo de falha foi desenolvido sequencias de novos questionamentos através de diagramas de decisão que definirão o tipo de manutenção adequado a falha identificada e ilustrado por fluxos de decisão Figura 9 - Fluxograma de determinação do tipo de manutenção do efeito de falha segurança Fonte: Adaptado Lafraia (2014, p.270) Figura 10 - Fluxograma de determinação do tipo de manutenção do efeito da falha oculta Fonte: Adaptado Lafraia (2014, p.271) 24 Tecnologia da Construção de Edificios Figura 11 - Fluxograma de determinação do tipo de manutenção do efeito da falha operacional econômica Fonte: Adaptado Lafraia (2014, p.272) Figura 12 - Fluxograma de determinação do tipo de manutenção do efeito da falha funcional Fonte: Adaptado Lafraia (2014, p.272) 25 Tecnologia da Construção de Edificios 7. Conclusão Através de todo contexto histórico estudado sobre reconstrução estrutural, pode-se observar pontos interessantes e comum em relação a esse assunto. Foram observados dados em âmbitos variados, mas que acabam se repetindo e criando unanimidade. O concreto por ser um material inerte já sofre um desgaste natural e que pode ser potencializado diante de erros de projetos, utilização e execução, por esse motivo, vale salientar a enorme importância do profissional que executar o laudo técnico ter grande conhecimento técnico no que diz respeito aos materiais de construção, comportamento estrutural, suas técnicas e em relação e teoria e a pratica pois uma vez que o diagnostico for feito errado pode encadear em intervenções sem resultado e gastos desnecessários. Diversas técnicas foram observadas pelo fato do grande número de edifícios que sofrem patologias durante sua vida útil, em dados apresentados nesse trabalho apresentam as fachadas como sendo a parte que sofre mais e por não serem seguidas as normas técnicas. Mas a maior patologia de modo geral e por motivos diversos, é a corrosão de armaduras, uma das principais formas de tratamento, seja pra prevenir ou interromper é a proteção catódica. Principalmente no Brasil, a corrosão de armaduras é muito presente, por estarmos em um País onde a maioria de suas principais cidades são compostas por ambientes mais salinos e que são muito agressivos ao concreto, por esse motivo foi criada a NBR 6118:2014. Diante dos dados apresentados o que leva a grande conclusão é que antes de tudo é importante ter um plano de manutenção de estruturas bem elaborado que é de grande importância para não surgirem doenças estruturais, já que é comprovado que muitas são de caráter evolutivo e a partir do momento em que elas surgem e a estrutura atinge seu estado limite e ocorre o rompimento umadas alternativas para evitar o pior que seria demolição é a recuperação estrutural. Manutenções, avaliações, e inspeções em um espaço de tempo determinado são de grande importância para construção. E durante a execução do projeto é importante que sejam cobradas parâmetros importantes de projetos, já que muitas patologias nascem nessa fase. 26 Tecnologia da Construção de Edificios 8. Referências BARBOSA, B, P. Da intenção de projeto ao uso do edifício: a busca da excelência profissional. Programa de excelência em projetos do CREA-PR. 2011. Disponível em: <http://creaweb.creapr.org.br/procrea/arquivosAula/curso54/modulo1/fontepesquisa/fasciculo 5.pdf. Acesso em 07Nov.19> Acesso em 31 de Outubro de 2019. CASTRO, Tiago. Manutenção em estruturas de concreto armado baseado no conceito de manutenção centrada em confiabilidade. Disponível em <http://poliintegra.poli.usp.br/library/pdfs/3da1ec3bd8051e3993d1a450952005e1.pdf> Acesso em 4 de Novembro de 2019. DESCONHECIDO. Patologias de estruturas de concreto: identificação e tratamento. Disponível em <https://www.aecweb.com.br/cont/m/rev/patologias-de-estruturas-de- concreto-identificacao-e-tratamento_14342_10_0> Acesso em 4 de Novembro de 2019. DESCONHECIDO. Patologias do Concreto. AEC Web. Disponível em <https://www.aecweb.com.br/cont/m/rev/patologias-do-concreto_6160_10_0> Acesso em 31 de Outubro de 2019. DESCONHECIDO. Produtos/ Recuperação estrutural. EpóxyFiber Qualidade. É a nossa marca. Disponível em <http://epoxyfiber.com.br/site/produtos/resina-epoxy-recuperacao-estrutural> Acesso em 7 de Novembro de 2019. Durabilidade do Concreto: Análise dos Requisitos dos Materiais Constituintes Helena Rodrigues Leite, H. R; Girardi,R; Hastenpflug,D. Revista de Engenharias da Faculdade Salesiana n. 8 (2018) pp. 14-25 LAFRAIA, J. R. B. Manual de Confiabilidade, Mantenabilidade e Disponibilidade. 1. ed. Qualitymark: Petrobras, Rio de Janeiro, 2001. OLIVARI, G. (2003). Patologias em Edificações. Dissertação Engenharia Civil - Universidade Anhembi Morumbi, São Paulo. http://creaweb.creapr.org.br/procrea/arquivosAula/curso54/modulo1/fontepesquisa/fasciculo5.pdf.%20Acesso%20em%2007Nov.19 http://creaweb.creapr.org.br/procrea/arquivosAula/curso54/modulo1/fontepesquisa/fasciculo5.pdf.%20Acesso%20em%2007Nov.19 http://poliintegra.poli.usp.br/library/pdfs/3da1ec3bd8051e3993d1a450952005e1.pdf https://www.aecweb.com.br/cont/m/rev/patologias-de-estruturas-de-concreto-identificacao-e-tratamento_14342_10_0 https://www.aecweb.com.br/cont/m/rev/patologias-de-estruturas-de-concreto-identificacao-e-tratamento_14342_10_0 https://www.aecweb.com.br/cont/m/rev/patologias-do-concreto_6160_10_0 http://epoxyfiber.com.br/site/produtos/resina-epoxy-recuperacao-estrutural 27 Tecnologia da Construção de Edificios PARDINI, Luiz . PERES, Rodolfo. Tecnologia de fabricação de pré-impregnados para compósitos estruturais utilizados na indústria Aeronáutica. Artgo Práticas Industriais. Disponível em <https://www.revistapolimeros.org.br/article/5883713d7f8c9d0a0c8b47d2/pdf/polimeros-6-2- 32.pdf> Acesso em 6 de Novembro de 2019. VIEGAS, Mauro. Concreto e Construções. Recuperação estrutural: diagnostico e terapia para prolongar a vida útil das obras. Disponível em <http://ibracon.org.br/publicacoes/revistas_ibracon/rev_construcao/pdf/Revista_Concreto_49. pdf> Acesso em 31 de Outubro de 2019. PEREIRA, Fernanda. Técnicas de recuperação e reforço de estruturas de conceto armado. Universidade Federal Fluminense. Disponínel em <https://app.uff.br/riuff/bitstream/1/7042/1/FERNANDA%20PEREIRA%20SANTOS%20%20LEAL %20DOS%20SANTOS%20210.37.110.pdf> Acesso em 9 de Novembro de 2019. https://www.revistapolimeros.org.br/article/5883713d7f8c9d0a0c8b47d2/pdf/polimeros-6-2-32.pdf https://www.revistapolimeros.org.br/article/5883713d7f8c9d0a0c8b47d2/pdf/polimeros-6-2-32.pdf http://ibracon.org.br/publicacoes/revistas_ibracon/rev_construcao/pdf/Revista_Concreto_49.pdf http://ibracon.org.br/publicacoes/revistas_ibracon/rev_construcao/pdf/Revista_Concreto_49.pdf https://app.uff.br/riuff/bitstream/1/7042/1/FERNANDA%20PEREIRA%20SANTOS%20%20LEAL%20DOS%20SANTOS%20210.37.110.pdf https://app.uff.br/riuff/bitstream/1/7042/1/FERNANDA%20PEREIRA%20SANTOS%20%20LEAL%20DOS%20SANTOS%20210.37.110.pdf
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