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Patologia e Inspeção de Construções em Estrutura Metálica do Centro de Convivencia da Faculdade de Tecnologia - FT
Renata Kelly da Costa e Silva – natakelly18@gmail.com
Auditoria, Avaliação e Perícias em Engenharia
Instituto de Ensino Superior Brasileiro
Rio Branco, AC, 15/06/2020
Resumo 
O presente artigo aborda sobre a metodologia de inspeção da estrutura metálica do centro de convivência da Faculdade de Tecnologia na Universidade Federal do Amazonas-UFAM. Como utilizar a avaliação dos elementos estruturais que compõem o sistema estrutural através da metodologia Gde/Unb? e através do resultado numérico nos levar a intervenção mais adequada para correção de patologias.
A hipótese foi que ao aplicar a metodologia através de uma planilha eletrônica que automatize o levantamento dos elementos estruturais, otimizaria o tempo demandado para realizar a elaboração do diagnóstico do tratamento adequado para cada patologia elencada. O objetivo é demonstrar a aplicabilidade desta ferramenta que sistematiza o levantamento da incidência das patologias recorrentes nas estruturas metálicas em geral. O método empregado foi experimental, com a elaboração de planilha eletrônica em função das diretrizes da metodologia Gde/Unb e sua aplicação no levantamento dos quantitativos para posterior elaboração do plano de manutenção do centro de convivência da Faculdade de Tecnologia – FT. Os resultados indicam que haverá uma otimização no levantamento dos elementos estruturais e suas patologias, assim como a gravidade da recorrência delas na estrutura como um todo, a planilha mostrou-se muito eficiente, naquilo que foi solicitado, pois reduz o tempo de análise dos elementos que compõem a estrutura metálica da área de convivência na FT e assim aumenta a precisão em relação à elaboração do planejamento de manutenção.
Palavras-chave: Patologia. Metálica. Estrutura. Corrosão. Área de Vivência. Gde/Unb
Introdução 
A engenharia civil vem se aprimorando em executar serviços de forma rápida, e um dos materiais quem vem tomando espaço no mercado para se obter essa rapidez é o aço, que é utilizado principalmente em estruturas metálicas. Segundo Bauer (2000), a vantagem de se usar o aço como material de construção é que devido ao seu elevado módulo de resistência, permite vencer grandes vãos com peças relativamente delgadas e leves. 
Mesmo tendo tantas vantagens o aço precisa ser trabalhado de forma muito precisa, cautelosa e com materiais de alta qualidade para não comprometer a edificação futuramente. É necessário haver um projeto bem elaborado, mão de obra especializada na execução desse tipo de estrutura, material ser bem especificado e qualidade de material compatível com o que é exigido.
Todos esses cuidados devem ser tomados para que a longo prazo a estrutura não apresentem patologias que possam comprometer o desempenho estrutural da edificação.
Como fazer uma avaliação de forma objetiva para tomada de decisão das ações necessárias para tratamento das patologias estruturais¿. É neste sentido que este artigo irá se desenvolver para identificar, avaliar e diagnosticar patologias relacionadas às estruturas metálicas, quantificando por meio da metodologia Gde/Unb, qual o nível de deterioração da estrutura como um todo, através do levantamento de forma quantitativa e quais as ações a serem desenvolvidas para tratamento da estrutura metálica do centro de convivência da faculdade de tecnologia- FT.
Patologia de Estruturas Metálicas
Pesquisadores da área de engenharia civil, ao longo dos anos, preocupados com as causas e efeitos que levavam a estrutura de uma edificação diminuir a capacidade mecânica (estabilidade e durabilidade), funcional ou estética adotaram o termo patologia empregado na medicina. (SILVA e ANDRADE, 2005). O estudo da patologia em engenharia civil exige do especialista conhecimento deste as condições de dimensionamento e projeto até ao tipo de exposição e uso que o edifício está sendo submetido.
Tipos de Patologias
A construção em estrutura metálica possui uma metodologia própria, pouco conhecida e bastante diferenciada da construção em concreto armado. A falta de domínio dessa nova técnica construtiva acarreta alguns problemas patológicos que comprometem o desempenho, durabilidade e a vida útil de uma edificação. As patologias mais comuns em estruturas de aço são:
· Corrosão;
· Deformações excessivas;
· Flambagem;
· Fratura e propagação de fraturas;
A corrosão, por ser a patologia mais recorrente em estruturas metálicas, vai ser explanada de forma breve. 
2.1.1 Corrosão
Em estruturas que utilizam o aço, é preciso ter uma atenção maior no controle da corrosão, este fenômeno é o principal agente de patologias que pode levar à diminuição do desempenho da edificação.
Segundo Gentil (2007), corrosão pode ser definida como a deterioração de um material, geralmente metálico, por dois mecanismos básicos de ação, química ou eletroquímica de meio ambiente associada ou não a esforços mecânicos.
As condições necessárias para a ocorrência desse processo são:
· Presença de água líquida;
· Temperatura relativamente baixa – normalmente temperatura ambiente;
· Formação de uma pilha eletroquímica.
Caso uma dessas condições não estiverem presente em meio ao aço a corrosão não irá acontecer.
2.1.2 Corrosão em estrutura metálica
Em estruturas metálicas a corrosão se apresenta sob diversas formas. As formas de corrosão podem ser apresentadas considerando-se a aparência ou forma de ataque e diferentes causas da corrosão e seus mecanismos. (GENTIL, 2007).
Assim a corrosão pode se apresentar das seguintes formas:
· Uniforme
Processa-se em toda a extensão da superfície, ocorrendo perda uniforme de espessura. Pode ser chamada de corrosão generalizada.
· Por placas
A corrosão se localiza em regiões da superfície metálica e não em toda sua extensão, formando placas com escavações.
· Alveolar
A corrosão se processa na superfície metálica produzindo sulcos ou escavações semelhantes a alvéolos.
· Puntiforme ou por pite
Corrosão se processa em pontos ou em pequenas áreas localizadas na superfície metálica produzindo pites, que são cavidades que apresentam fundo em forma angulosa e profundidade geralmente maior que o diâmetro
· Filiforme
A corrosão se processa sob a forma de finos filamentos, mas não profundos, que se propagam em diferentes direções e que não se ultrapassam.
· Esfoliação
A corrosão se processa de forma paralela à superfície metálica. Ocorre em chapas ou componentes extrusados que tiveram seus grãos alongados ou achatados. 
· Em torno do cordão de solda
Observa-se corrosão em torno do cordão de solda.
2.2 Metodologia de Inspeção
2.2.1 Estratégia de inspeção
Antes de se fazer a investigação sobre as patologias que estão afetando a estrutura metálica é preciso fazer um “plano de ataque”, para coletar os dados que vão levar a uma solução plausível e de forma mais precisa possível, para evitar que futuramente isso diminua o desempenho estrutural da edificação. 
Tendo sido detectado as causas, o profissional competente tem fundamentação para indicar a melhor solução, levando em conta os aspectos de segurança e economia para corrigir as falhas que levaram ao surgimento da patologia.
2.2.2 Método de diagnóstico
Se tratando em métodos para realizar o diagnóstico dos agentes patológicos, Cascudo (1997), destaca entre outros métodos, três técnicas que irá auxiliar na identificação e quantificação do problema. São elas às técnicas visuais, gravimétricas e eletroquímicas.
Por ser uma técnica que requer somente do especialista um conhecimento da mecânica da manifestação patológica, o método visual dá uma primeira indicação dos problemas, porém não são, em geral capazes de fornecer informações suficientes para uma análise satisfatória. Através da inspeção visual são obtidas as informações de: presença de mancha, cor, aspecto morfológico do ataque, presença de fissura e etc. (Cascudo, 1997)
2.3 Anomalias e Causas
2.3.1 Erros de projeto.
Erros de projetos são um dos fatores que levam ao aparecimento de patologias de estruturasmetálicas, por ser um sistema construtivo relativamente novo, o profissional que vai executar o projeto acaba não tendo conhecimento de todos os elementos que devem compor um bom projeto em estrutura metálica, como por exemplo, é o detalhamento do tipo de fixação a ser feita, as condições mínimas para aquisição do material entre outros.
2.3.2 Defeitos de material.
Após a concepção do projeto é necessário haver um cuidado na aquisição do material a ser utilizado, para garantir a qualidade e que edificação atenda aos requisitos de desempenho e trabalho que será submetida à estrutura. 
A implantação de um sistema de controle de qualidade, deste o recebimento do material, passando pela devida identificação do mesmo e a exigência de ensaios do fabricante da peça. 
Mesmo com o advento de novas tecnologias que vem aprimorando o controle de qualidade no processo de fabricação, a pessoa responsável pela seleção do tipo de material deve fazer sua verificação e garantir que o projeto ira atender ao desempenho solicitado. 
2.3.4 Erros de montagem.
Santos (1998), citando o engenheiro Paulo Alcides Andrade, apresenta uma lista de defeitos que podem acarretar em problemas futuros devido à falhas de montagem dos elementos construtivos.
· Falta de nivelamento correto das bases ou apoios e falta de grauteamento;
· Soldas de campo executadas sobre superfícies pintadas;
· Soldas de má qualidade;
· Falta de aperto nos parafusos, resultando em frestas visíveis;
· Aplicação de parafusos galvanizados misturados com pretos, e de especificações diferentes na mesma ligação;
· Contraventamentos frouxos ou sem condições de serem tensionados;
· Desalinhamento de tesouras, vigamentos e demais elementos;
· Mistura de sistemas de ligações de montagem - parafusos e soldas na mesma conexão;
2.3.5 Outras anomalias.
2.3.5.1 Falhas ou ausência de manutenção preventiva
A manutenção em qualquer tipo de edificação é essencial para que a vida útil seja prolongada o maior tempo possível. Além disso, por serem fenômenos evolutivos, quanto maior o tempo até a intervenção, maior será o custo de manutenção. 
A manutenção corretiva implica sempre em custos bem mais altos pois chega a comprometer a edificação, diminuindo sua vida útil. (CASTRO,1999).
2.3.5.2 Mudança de atividades ou alterações ambientais
Ao longo dos anos a edificação sofre mudanças de tipo de utilização, nas dimensões, o tipo de carregamento, e com isso a estrutura começa a sofrer um desgaste para o qual ele não foi dimensionado. 
Segundo Castro (1999), a transformação de edificações que foram concebidas para um determinado tipo de atividades e depois tem seu uso modificado para outro fim é prejudicial quando se alteram os carregamentos previstos no projeto original, ou quando as novas atividades implicarem em mudanças ambientais significativas sem a respectiva adequação da estrutura. 
2.4 Técnicas de Reabilitação
2.4.1 Pintura anti corrosiva.
As técnicas mais amplamente utilizadas para realizar a prevenção de corrosão é a de proteção por meio de pinturas, onde cerca de 90% de todas as superfícies metálicas são cobertas por algum tipo de tinta (SILVA e PANNONI, 2010).
Segundo Silva e Pannoni (2010) ao selecionar o tipo de pintura que mais se adequa ao tipo de corrosão a ser prevenida, o especialista deve realizar os seguintes questionamentos:
· Qual o tratamento prévio será possível e qual a condição do substrato antes da pintura?
· Como o ambiente ao redor mudara ao longo tempo?
· Quais as condições de aplicação e secagem/endurecimento da tinta?
· Quais os custos iniciais e de manutenção?
Antes da aplicação da pintura deve ser realizada uma preparação da superfície que irá ser tratada, visando à limpeza da mesma.
2.4.2 Inibidores de corrosão
São substâncias inorgânicas ou orgânicas que ao serem adicionadas ao meio atuam nas reações eletroquímicas anódinas ou catódicas, objetivam evitar, prevenir ou impedir o desenvolvimento das reações de corrosão, sejam elas na fase gasosa, aquosa ou oleosa.
Os inibidores são específicos ao sistema metal-meio, ou seja, não são universais. Um bom inibidor para o aço pode acelerar a corrosão do cobre num determinado meio, por exemplo. Por isso a escolha do inibidor deve ser criteriosa.
2.4.3 Revestimentos Protetores 
É, sem dúvida, o método mais empregado para a proteção contra a corrosão.
Costuma-se classificar os revestimentos protetores em: inorgânicos e metálicos, de acordo com a sua composição.
3 Vistoria Técnica no Local de Estudo
3.1 Metodologia para avaliação 
A avaliação da estrutura metálica do centro de convivência da FT será realizada de forma quantitativa e visual baseada na metodologia GDE/UnB, que foi utilizada por Azambuja (2012), em sua dissertação de mestrado.
O fluxograma da figura abaixo demonstra de forma didática como e feita a aplicação da metodologia GDE/UnB, apresentado por Boldo (Apud FONSECA, 2007).
Figura 2- Fluxograma para avaliação de estruturas de concreto da metodologia GDE/UnB, descrito por Boldo (Apud Fonseca, 2007)
Para a estrutura metálica do centro de convivência será realizado o levantamento do grau de deterioração somente da base dos pilares, por ser a parte da estrutura que pode comprometer o desempenho mecânico.
Serão utilizadas as mesmas considerações de Azambuja (2012), para a mensuração do grau de deterioração de estruturas metálicas. 
Ira ser relacionado os elementos e seus danos mais freqüentes com os seus respectivos fatores de ponderação (Fp), que serão prefixados numa escala de 1 a 5. Este fator e responsável por quantificar a importância relativa de cada dano do elemento nas condições gerais da obra.
Outro fator a ser adotado será os valores do fator de intensidade (Fi) para classificar a gravidade e evolução de dano em um determinado elemento, seguindo a seguinte escala:
· Elementos sem lesões- Fi=0;
· Elementos com lesões leves- Fi=1;
· Elementos com lesões toleraveis - Fi=2;
· Elementos com lesões graves - Fi=3;
· Elementos em estado critico- Fi=4;
A partir da inspeção visual os dados obtidos são registrados em uma planilha que foi elaborada por Azambuja (2012) como mostra na figura 3 a seguir. Nesta tabela irão consta dados do nome do pilar, quais os danos que estão afetando o elemento, assim como os fatores de ponderação já predefinidos conforme os danos.
Figura 3- Planilha de registro dos danos nos elementos da base da estrutura.
Fonte: Própria autora-2020
Após a coleta dos dados é realizado os cálculos para quantificar o grau de deterioração de cada elemento. Para isso primeiramente é procedido o cálculo do grau do dano (D), que é obtido e função do Fp e Fi da seguinte forma:
A partir do grau de dano (D) é obtido o grau de deterioração (Gde) de cada elemento e o grau de deterioração da família de elementos (Gdf) através da seguinte formulação: 
E finalmente é encontrado o valor do grau de deterioração da estrutura (Gd), obtido através da analise de deterioração de cada família, que neste caso, será agrupado em uma só família: a base dos pilares. A fórmula para o Gd é a seguinte:
O valor de relevância estrutural (Fr) é definido através da metodologia com a seguinte maneira:
· Elemento de composição arquitetônica: Fr=1,0
· Reservatório superior: Fr=2,0
· Escadas, rampas, reservatório inferior, cortina e juntas: Fr=3,0
· Lajes, fundações, vigas secundarias e pilares secundários: Fr=4,0
· Vigas e pilares principais: Fr=5,0
A metodologia Gde/UnB determina através do valor do Gd, quais são as medidas de intervenção a serem adotadas, através da figura 4
Figura 4- Medidas de intervenção em função do valor do Gd
3.2 Levantamento de dados. 
Os dados foram coletados no dia dois de janeiro de dois mil e vinte no centro de convivência da Faculdade de Tecnologia, que está localizada no Setor Norte do Campus da UFAM. No projeto de Asbuilt, fornecido pela prefeitura do campus, é denominada de área de lazer 04-FT. (Figura 5)
Figura 5- Localização do centro de convivência
Fonte: Prefeitura Campus UFAM
A estrutura do centro de convivência possui uma área de 619,24 m², é composta denove pórticos e dezoito pilares metálicos, a cobertura é composta por telhado de fibrocimento.
Os pilares foram numerados de 1 ao 18, da direita para a esquerda e de cima para baixo. 
Figura 6- Numeração dos pilares metálicos
Fonte: Prefeitura Campus UFAM
Foi realizada somente a inspeção visual da base dos pilares, conforme citado na metodologia, e na planilha de avaliação foi colocado o valor de cada tipo de dano do elemento, conforme a metodologia adotada.
Os dados do Fi e os respectivos resultados dos valores de D e do Gde de cada elemento constam no relatório de inspeção.
3.3 Localização e Inspeção das Patologias
PILAR P1
Tabela 1-Dados da vistoria - Pilar P1
PILAR P2
Tabela 2-Dados da vistoria - Pilar P2
PILAR P3
Tabela 3-Dados da vistoria - Pilar P3
PILAR P4
Tabela 4-Dados da vistoria - Pilar P4
PILAR P5
Tabela 5-Dados da vistoria - Pilar P5
PILAR P6
Tabela 6-Dados da vistoria - Pilar P6
PILAR P7
Tabela 7-Dados da vistoria - Pilar P7
PILAR P8
Tabela 8-Dados da vistoria - Pilar P8
PILAR P9
Tabela 9-Dados da vistoria - Pilar P9
PILAR P10
Tabela 10-Dados da vistoria - Pilar P10
PILAR P11
Tabela 11-Dados da vistoria - Pilar P11
PILAR P12
Tabela 12-Dados da vistoria - Pilar P12
PILAR P13
Tabela 13-Dados da vistoria - Pilar P13
PILAR P14
Tabela 14-Dados da vistoria - Pilar P14
PILAR P15
Tabela 15-Dados da vistoria - Pilar P15
PILAR P16
Tabela 16-Dados da vistoria - Pilar P16
PILAR P17
Tabela 17-Dados da vistoria - Pilar P17
PILAR P18
Tabela 18-Dados da vistoria - Pilar P18
3.4 Cálculo do Gdf e Gd
De posse dos resultados dos valores do Gde de cada elemento é feito o cálculo do Gdf e posteriormente do Gd, conforme a metodologia Gde/Unb.
Portanto os valores calculados com o uso do Excel, são os seguintes:
Tabela 19-Cálculo do valor do Gdf
Em função do valor do Gdf, calculou-se o valor do Gd através da formula abaixo:
Usando valor do Fri=5 (pilares e vigas principais), o valor do Gd é de 28,11
3.5 Análise do Resultado
Em função do valor do Gd, determinou-se qual será a medida de intervenção mais adequada para a estrutura metálica do centro de convivência da FT.
E através da figura 4, mencionada na metodologia de avaliação (Gde/UnB), chegou-se no seguinte resultado:
Para um valor de Gd=28,11, o nível de deterioração é considerado de nível médio
A ação a ser adotada é: Definir prazo e natureza para nova inspeção. Planejar intervenção em longo prazo, no máximo em dois anos.
4 .Conclusão
Os profissionais na área de diagnóstico em patologias construtivas, realizam de forma subjetiva a avaliação do sistema estrutural, sendo que cada indivíduo elabora seu parecer em função da experiência pessoal, sem nenhuma padronização de caráter técnico.
Tendo em vista que os processos de manifestações patológicas estão ligados à falta de planejamento de manutenção periódica em estruturas metálicas, o profissional deve balizar sua avaliação de forma objetiva para melhor determinar quais ações necessárias para recuperação estrutural, e como ferramenta de avaliação, a metodologia GDE/UnB, vem auxiliar neste sentido.
Através da aplicação prática desta metodologia, conforme demonstrado, toma-se como base o resultado objetivo que irá nortear quais medidas deverão ser aplicadas e o tempo de intervenção para recuperação estrutural, e assim normaliza as técnicas usuais de avaliação patológicas.
No mercado de avaliações os profissionais devem buscar basear seus resultados cada vez mais em elementos que deem um padrão nos resultados a serem alcançados, é neste viés que a metodologia aplicada no centro de convivência da FT, vem para ser usada de forma sistemática e objetiva.
5. Referências
AZAMBUJA, Eduardo Bicudo de Castro. A torre de Lucio Costa em Brasília. Brasilia: Universidade de Brasilia-UnB, 2012. 
BAUER, L.A. Falcão -Materiais de Construção-Volume 2. 5º Ed. Rio de Janeiro: LTC,1994
CASCUDO, Oswaldo. O controle da corrosão de armaduras em concreto – inspeção e técnicas eletroquímicas.Goiânia: UFG, 1997
CASTRO, Eduardo Mariano Cavalcante de. Patologia dos edifícios em estrutura metálica. Dissertação Mestrado – Universidade Federal de Ouro Preto, 1999.
FONSECA, Régis Pamponet (2007) – A Estrutura do Instituto Central de Ciências: aspectos históricos, científicos e tecnológicos de projeto, execução, intervenções e proposta de manutenção. Brasilia: Universidade de Brasilia-UnB, 2007
GENTIL, Vicente. Corrosão. 5ªEd. Rio de Janeiro: LTC, 2007
SANTOS, Penélope, Consultoria preventiva na construção com aço acompanha a gestão de qualidade. São Paulo: Construção Metálica, 1998.
SILVA, Angelo Just da Costa; ANDRADE, Tibério – Patologia das Estruturas. Pernambuco,2005
SILVA, V. P.e. e PANNONI, F.D. Estruturas de aço para edifícios: aspectos tecnológicos e de concepção. São Paulo: Blucher, 2010.