falhas e patologias de materiais de construção

FALHAS E PATOLOGIAS DOS MATERIAIS DE FALHAS E PATOLOGIAS DOS MATERIAIS DE FALHAS E PATOLOGIAS DOS MATERIAIS DE FALHAS E PATOLOGIAS DOS MATERIAIS DE

CONSTRUÇÃO CONSTRUÇÃO CONSTRUÇÃO CONSTRUÇÃO

Junho 2016

Professor Adriano de Paula e SilvaProfessora Cristiane Machado Parisi Jonov

CURSO DE MESTRADO EM CONSTRUÇÃO CIVIL

PATOLOGIA DAS CONSTRUÇÕES

1. PATOLOGIA NAS EDIFICAÇÕES – HISTÓRICO

− Tema recente – anos 60 e 70

− Pavilhão de Exposições da Gameleira / Belo Horizonte – 04/02/71

− Elevado Paulo de Frontin / Rio de Janeiro – 20/11/71

− Introdução nos currículos das Escolas de Engenharia

2. PATOLOGIA E TERAPIA

− Patologia das construções é o ramo da engenharia que estuda os sintomas, osmecanismos, as causas, as origens e as conseqüências das deficiências dasconstruções

− Patologia significa não atendimento ao desempenho desejado

− Terapia das construções é o ramo da engenharia que trata da correção dosproblemas patológicos apresentados pelas construções


3. DIAGNÓSTICO DO PROBLEMA

Para que se tenha êxito nas medidas terapêuticas, é necessário que o estudoprecedente, o diagnóstico do problema tenha sido bem conduzidoO diagnóstico completo envolve vários aspectos:

− Sintomas: também chamados de lesões ou defeitos

− Mecanismo: os problemas patológicos são decorrentes dos chamados víciosconstrutivos. O conhecimento do processo é fundamental para a definição daterapiaexemplo: uma fissura em viga decorrente de flexão não pode sersimplesmente obturada, sob o risco de que ela volte a se manifestar em outrolocal

− Origem: definição da fase do processo construtivo em que teve origem ofenômeno

− Causas: Deve ser identificado o agente causador do problema

− Conseqüências: O problema compro-mete a segurança da estrutura ou suascondições de higiene e funcionamento?


4. SINTOMAS

Os problemas patológicos, salvo raras exceções , apresentam manifestações externas características que permitem um início do estudo do problema. Os sintomas mais comuns nas estruturas de concreto são:

− as fissuras;

− as eflorescências;

− as flechas excessivas;

− as manchas;

− corrosão das armaduras;

− ninhos de concretagem (segregação)


5. ORIGEM

− Definição da etapa do processo construtivoexemplo: fissura de momento fletor em viga – projeto inadequado ou qualidade inferior do aço?

− A identificação da origem do problema permite definir, para fins judiciais, quem cometeu a falhaexemplo:


Para o concreto armado, as origens das patologias podem ser classificadasem:

− Deficiências de projeto;

− Deficiências de execução;

− Má qualidade dos materiais, ou emprego inadequado dos mesmos;

− Sinistros ou causas fortuitas (incêndios, inundações, acidentes, etc);

− Uso inadequado da estrutura;

− Manutenção imprópria


O nível de incidência de cada origem varia de país para país, conformemostrado à seguir:


� Através do estudo de HELENE & FIGUEIREDO (2003) tem-se que as manifestações patológicas possuem origem na maior parte das vezes nas fases de projeto e do planejamento, conforme apresentado na figura a seguir.

Figura – Origem dos problemas patológicos com relação às etapas de produção e uso das obras civis.Fonte: Adaptado de HELENE & FIGUEIREDO, (2003).


� Conforme citado anteriormente a durabilidade das edificações está ligada à qualidade e durabilidade apresentada nas mesmas, mas mesmo com todo avanço tecnológico dos últimos anos não tem havido uma redução dos problemas patológicos.

� FIGUEIREDO & O’REILLY (2003) citam que ”o ambiente hoje em dia é mais agressivo que o de décadas atrás, além disso o aperfeiçoamento de técnicas de dimensionamento mais avançadas e portanto mais econômicas, também interferem negativamente na durabilidade das edificações”.

� Assim, FIGUEIREDO E O’REILLY (2003) concluem ainda que as estruturas de concreto armado contemporâneas estão cada vez mais vulneráveis ao aparecimento precoce de manifestações patológicas.

− Erros de concepção da estrutura da edificação

• Má definição das cargas atuantes ou combinação delas;

• Deficiência no cálculo da estrutura;

• Detalhamento insuficiente ou errado;

• Erros de dimensionamento;

• Ausência de vergas e contra-vergas nas aberturas;

• Ausência de “sentimento estrutural”.


− Erros na execução da estrutura

• Não capacitação profissional da mão de obra;

• Falta de prumo, esquadro e alinhamento de estruturas/alvenarias;

• Flechas excessivas em lajes (desforma precoce, por exemplo).

− Erros na utilização da estrutura

• Demolição e abertura de vãos em alvenarias estruturais;

• Ultrapassagem da carga em pontes;

• Mudanças de uso da estrutura.



6. CAUSAS

Os agentes causadores dos problemas patológicos podem ser vários :

(a) Cargas;

(b) Variação de umidade;

(c) Variações térmicas intrínsecas e extrínsecas no concreto;

(d) Agentes biológicos, físicos e químicos;

(e) Incompatibilidade de materiais;

(f) Agentes atmosféricos;

A cada causa corresponderá uma terapia mais adequada e mais duradoura


7. PATOLOGIAS COMUNS E SUAS CAUSAS

Fissuras e trincas:

− Por movimentações térmicas;

− Por movimentações higroscópicas;

− Por atuação de sobrecargas;

− Deformações excessivas da estrutura;

− Recalques de fundação;

− Retração de produtos à base de cimento;

− Alterações químicas dos materiais de construção;

− Hidratação retardada de cales;


− Ataque por sulfatos;

− Corrosão de armaduras;

− Patologias decorrentes da umidade

8. CONSEQUÊNCIAS

− Os problemas patológicos são evolutivos e tendem a se agravar com o passar do tempo, além de acarretarem outros problemas associados ao inicialexemplo: uma fissura de momento fletor pode dar origem à corrosão de armadura

− Flechas excessivas em vigas e lajes podem ocasionar fissuras em paredes

− As correções serão mais duráveis, mais fáceis e muito mais baratas quanto mais cedo forem executadas


9. DIAGNÓSTICO E TERAPIA

Para dar início a uma terapia adequada, segundo CÁNOVAS (1988), é precisoseguir os seguintes procedimentos:

� Inspeção para mapeamento dos sintomas;

O procedimento começa com a inspeção, onde se busca identificar ossintomas das patologias existentes na estrutura; através de um mapeamentodos sintomas realizado por um exame visual da estrutura.

� Recolhimento de dados e informações;

Este procedimento em geral vem complementar os dados obtidos na inspeçãoe auxiliam na quantificação dos danos (medidas geométricas, evolução notempo, bem como no conhecimento das condições prévias aos danos daedificação, avaliação da resistência do concreto).


� Conhecer o histórico da estrutura;

Este histórico é parte fundamental na escolha da terapia e sua análise develevar em consideração a data da construção, o responsável pela construção, oprojeto executivo para revisão e análise, o conhecimento dos materiaisutilizados (cimento, areia, aço, aditivo, relação água/cimento) e detalhessobre o uso da estrutura (sobrecargas, ações acidentais).

� Realização de análises e ensaios;

Em muitos casos o levantamento histórico e a inspeção não são suficientes,sendo necessário realizar análises e ensaios que permitam clarificar ossintomas, mecanismos e causas das patologias da estrutura.

CÁNOVAS (1988) sugere ainda o organograma, mostrado na figura a seguir,de atividades a serem realizadas na solução de um processo patológico.


10. MATERIAIS UTILIZADOS NA RECUPERÇÃOExemplo:


Portanto, relativamente às condições da construção, pode-se ter duas situações distintas:

− A construção será reabilitada, recompondo-se as condições para as quais tinha sido desenvolvida;

− A construção será reforçada, tendo sua condição de suporte aumentada em relação à desenvolvida anteriormente

11. CUSTOS DE RECUPERAÇÃO

Os custos de recuperação variam em função do tempo de manifestação e detecção da patologia:

− Ainda na fase de projeto− Durante a execução da construção− Fase de utilização da construção – se houver manutenção preventiva− Fase de utilização da construção – se necessária manutenção corretiva


A relação dos altos custos associado às intervenções corretivas foi apresentado por SITTER, na década de 80, através da figura a seguir da evolução de custos.

Figura – Lei da evolução de custos, lei de SITTER (SITTER, 1984 CEB-RILEM)


Fazendo a análise da figura anterior para as etapas de projeto, execução, manutenção preventiva e manutenção corretiva tem-se que:

� Projeto:

Toda medida tomada em nível de projeto com o objetivo de aumentar a proteção e a durabilidade da estrutura, como por exemplo, aumentar o cobrimento da armadura, reduzir a relação água/cimento, etc., corresponde ao número 1 do eixo Custo Relativo da Figura;

� Execução:

Toda medida extra projeto, tomada durante a execução da obra, implica num custo cinco vezes maior ao custo que teria sido acarretado se esta medida tivesse sido tomada em nível de projeto, para obter o mesmo grau de proteção e durabilidade;


� Manutenção preventiva:

Toda medida tomada com antecedência e previsão, durante o período de uso e manutenção da estrutura, pode ser associado a um custo vinte e cinco vezes maior que aquele necessário se a decisão de obter certo grau de proteção e durabilidade tivesse sido tomada no projeto.

� Manutenção corretiva:

Correspondem aos trabalhos de diagnóstico, prognóstico, reparo e proteção das estruturas que já apresentam manifestações patológicas. A esta atividade pode associar um custo de cento e vinte e cinco vezes superior ao custo das medidas que poderiam ter sido tomadas em nível de projeto.


QUALIDADE NA CONSTRUÇÃO CIVIL

A ORIGEM DOS PROBLEMAS

� Com a evolução tecnológica dos materiais de construção, dastécnicas de projeto e execução, os edifícios se tornaram mais leves,com componentes estruturais mais esbeltos e mais solicitados.

� As conjunturas econômicas fizeram com que as obras fossemconduzidas com grande velocidade e poucos rigores no controle demateriais e serviços.

� Os trabalhadores mais qualificados se incorporaram aos setoresindustriais que melhor remuneram a mão de obra, em detrimento daconstrução civil.


� Esses fatos em conjunto, têm provocado a queda gradativa da qualidade das nossas construções, até o ponto de encontrarem-se edifícios que, nem tendo sido ocupados, já estão virtualmente condenados.

� A experiência revela que as obras de restauração ou reforço são em geral muito dispendiosas e nem sempre solucionam o problema de forma definitiva.


TRINCAS EM EDIFÍCIOS

1. GENERALIDADES

Entre os problemas patológicos que afetam os edifícios, as trincassão particularmente importantes porque:

− São o aviso de um eventual estado perigoso para a estrutura;

− Podem levar ao comprometimento do desempenho da obra emserviço (estanqueidade à água , durabilidade, isolação acústica, etc.);

− Constrangimento psicológico que a fissuração dos edifício exercesobre seus usuários


2. SURGIMENTO PRECOCE

− As trincas podem começar a surgir, de forma congênita, logo noprojeto arquitetônico da construção;

− Isso muitas vezes está relacionado ao desconhecimento do projetistasobre as propriedades tecnológicas dos materiais de construçãoempregados;

− Incompatibilidade entre os projetos de arquitetura, estrutura efundações normalmente conduzem a tensões que excedem aresistência dos materiais de construção, originando o problema dasfissuras.


3. DURABILIDADE

− A presença de fissuras é prejudicial à durabilidade da estrutura;

− No caso das estruturas de concreto armado, a durabilidade fica comprometida por facilitar a penetração de agentes agressivos às armaduras e à própria massa de concreto;

− Deve-se analisar fissuras maiores que 0,3 mm, fissuras menores que 0,5 mm são consideradas microfissuras.


DURABILIDADE

Capacidade de um produto manter seudesempenho acima dos níveis aceitáveis pré-estabelecidos, sob condições previstas de uso ecom manutenção, durante um período de tempoque é a sua vida útil.


DURABILIDADE

A durabilidade está associada:−À durabilidade dos materiais e componentes;−Ao uso;−Ao entorno;−Às ações de manutenção.


MANUTENÇÃO DE EDIFÍCIOS

“Manutenção: conjunto de atividades a seremrealizadas para conservar ou recuperar acapacidade funcional da edificação e de suas partesconstituintes de atender as necessidades esegurança dos seus usuários.”

ABNT – NBR 5674 – Manutenção de edifícios


MANUTENÇÃO DE EDIFÍCIOS

Compreende todas as atividades que se realizamnos componentes, elementos e equipamentos deum edifício, com o objetivo de manter o seudesempenho funcional ou suas partes, dentro deníveis aceitáveis, a um custo compensador.


CONSERVAÇÃO

A conservação está relacionada com aquelasatividades rotineiras realizadas diariamente ouentão, com pequenos intervalos de tempo entreintervenções, diretamente relacionada à operação eà limpeza do edifício, criando condições adequadaspara seu uso. Por exemplo: lubrificação deengrenagens e polias de elevadores.


REPARAÇÃO

A reparação está relacionada com atividadespreventivas ou corretivas realizadas antes que oedifício ou algum de seus elementos constituintesatinja o nível de desempenho mínimo aceitável semque a recuperação de desempenho ultrapasse onível inicialmente construído. Por exemplo:substituição de uma botoeira de elevador onde oled não acende.


RESTAURAÇÃO

A restauração está relacionada com atividadescorretivas realizadas após o edifício ou algum deseus elementos constituintes atingir níveisinferiores ao nível de desempenho mínimoaceitável, sem que a recuperação de desempenhoultrapasse o nível inicialmente construído. Porexemplo: troca de um cabo de elevador que seapresentava rompido, impedindo a utilização domesmo.


MODERNIZAÇÃO

A modernização está relacionada com atividadespreventivas e corretivas visando que a recuperaçãode desempenho ultrapasse o nível inicialmenteconstruído, fixando um novo patamar de qualidadepara a edificação. Por exemplo: instalação dosistema Daffee nos elevadores, permitindo que osmesmos, em caso de falta de energia, sejam aindaassim conduzidos ao térreo e tenha suas portasabertas automaticamente, sistema este antesinexistente.


ABERTURAS COMUNS EM PATOLOGIAS


4. PROPRIEDADES TÉRMICAS DOSMATERIAIS DE CONSTRUÇÃO

− Todos os materiais empregados nasconstruções estão sujeitos àdilatações com o aumento de tempera-tura e à contrações com sua diminuição;

− Para uma dada variação de temperatura,a intensidade da variação dimensionalé diferente para os diversos materiaisde construção;


− Para se avaliar a movimentação térmica sofrida por um componentedeve-se conhecer o ciclo de temperaturas à que esteve sujeito;

� Segundo o BUILDING RESEARCH ESTABLISHMENT, as amplitudes de variação das temperaturas dos componentes das edificações podem ser bastante acentuadas.


� No caso mais comum das edificações, a principal fonte de calor que atua sobre seus componentes é o sol.

� Segundo LATTA, a temperatura superficial da face externa de lajes e paredes pode ser estimada em função da temperatura do ar (Ta) e do coeficiente de absorção solar a.

� Tabela – Estimativa da temperatura superficial de lajes e paredes.


� Valores sugeridos para o coeficiente de absorção solar a.


EXEMPLO

EXERCÍCIO LAJE

DETERMINAR A TEMPERATURA SUPERFICIAL DE UMA LAJE DECONCRETO, SEM ISOLAÇÃO TÉRMICA, EXPOSTA AO SOL, EM UMLOCAL ONDE TEMPERATURA AMBIENTE É 35ºC.

Tc = 5 (Tf – 32) / 9

Tf = 9 Tc / 5 + 32 = 9 x 35 / 5 + 32 = 95ºF

Tmax = 95 + 75 X 0,65 = 144ºF 62ºC

Tmin = 95 - 10 = 85ºF 30ºC


FISSURAS CAUSADAS POR MOVIMENTAÇÕES TÉRMICAS

1. MECANISMOS DE FORMAÇÃO

Restrições

� Os elementos e componentes de uma construção estão sujeitos àvariações de temperatura, que repercutem numa variaçãodimensional dos materiais de construção (dilatação ou contração).

� Os movimentos de dilatação e contração são restringidos pelosdiversos vínculos que envolvem os elementos e componentes,desenvolvendo-se nos materiais tensões que poderão provocar oaparecimento de fissuras.


2. MOVIMENTAÇÕES DIFERENCIADAS

As principais movimentações diferenciadas ocorrem em função de:

� Junção de materiais com diferentes coeficientes de dilatação térmica,sujeitos à mesma variação de temperatura (por exemplo,movimentações diferenciadas entre argamassa de assentamento ecomponentes de alvenaria).

� Exposição de elementos a diferentes solicitações térmicas naturais(por exemplo, cobertura com relação às paredes de uma edificação).

� Variação de temperatura ao longo de uma mesmo componente (porexemplo entre a face exposta e a face protegida de uma laje decobertura).


� PROJETOS INADEQUADOS:

�As observações feitas deveriam ser levadas em conta no projeto da edificação.

�Infelizmente, as movimentações diferenciadas entre componentes, devidas à variações de temperatura não são levadas em conta pelos projetistas, nem mesmo de forma qualitativa.


3. CONFIGURAÇÕES TÍPICAS

� Em geral, as coberturas planas estão mais expostas às mudançastérmicas naturais do que os paramentos verticais das edificações,ocorrendo movimentos diferenciados entre os elementos horizontaise verticais.

� Mesmo as lajes sombreadas sofrem o efeito desses fenômenos, poisparte da energia calorífica absorvida pelas telhas é irradiada para alaje.

� Nesse caso, as movimentações térmicas ocorrem em função devários fatores:�natureza do material das telhas;�altura do colchão de ar entre o telhado e a laje;�intensidade de ventilação no ático.


FISSURAS CAUSADAS PELAATUAÇÃO DE SOBRECARGA

1. GENERALIDADES

� A atuação de sobrecargas pode produzir a fissuração de componentesestruturais, tais como pilares, vigas e paredes.

� A sobrecarga pode se originar na má utilização do edifício, ou porerros no cálculo estrutural ou execução da peça.


2. VEDAÇÕES VERTICAIS

� Sub-sistema do edifício formado por elementos que dividem osambientes internos, controlam a ação de agentes indesejáveis(intrusos, ventos, chuvas, poeiras, ruídos, etc), constituindo aindasuporte e proteção para as instalações do edifício.

� São vedações verticais as alvenarias, esquadrias, vidros, painéis, etc.

� As alvenarias são componentes construídos em obra pela união entrecomponentes (blocos,tijolos) e elemento de ligação (argamassa,constituindo um conjunto monolítico. Podem ser de vedação ouestruturais.


3. VANTAGENS DAS ALVENARIAS

� Facilidade, baixo custo dos componentes e disponibilidade dematérias primas.

� Não são poluentes, sendo 100% recicláveis quando descartadas.

4. DESVANTAGENS DAS ALVENARIAS

� Baixa produtividade.

� Necessita de revestimentos para obtenção de textura lisa.


� 5. CARACTERÍSTICAS FUNCIONAIS E REQUISITOS DE DESEMPENHO DAS ALVENARIAS

� Característica Funcional Requisito de desempenho

� Resistência mecânica Segurança estrutural

� Deformabilidade Estética

� Propriedades térmicas Isolação térmica

� Resistência a agentes agressivos Durabilidade

� Resistência a penetração de água Estanqueidade

� Resistência a transmissão sonora Isolação acústica

� Custo adequado de produção Economia


6. PAREDES DE ALVENARIA

Inúmeros fatores intervêm na resistência final de uma alvenaria àesforços de compressão, tais como:

� Resistência mecânica dos componentes de alvenaria e argamassa deassentamento.

� Módulos de deformação diferenciados dos componentes de alvenaria.

� Poder de aderência da argamassa utilizada.

� Componentes assentados com juntas de amarração produzemalvenarias com resistências significativamente superiores àquelasassentadas com juntas à prumo.


� A resistência da parede de alvenaria não varia linearmente com aresistência do componente de alvenaria e nem com a resistência daargamassa de assentamento.

� De forma geral, as fissuras em alvenarias carregadas axialmentecomeçam à surgir muito antes de serem atingidas as cargas limitesde ruptura.

As fissuras que se manifestam nas alvenarias , decorrentes decargas, são geralmente verticais originadas na deformaçãotransversal da argamassa de assentamento e dos próprioscomponentes.

Em casos específicos, podem aparecer fissuras horizontais emdecorrência do esmagamento da argamassa de assentamento ou daruptura de componentes de alvenaria de baixa resistência àcompressão.


Um fato primordial na fissuração da alvenaria é a presença deaberturas de portas e janelas, em cujos vértices ocorre acentuadaconcentração de tensões.

Na prática as fissuras nas aberturas são combatidas pela construçãode vigas sobre as aberturas (vergas) ou sob as aberturas (contra-vergas).

A aplicação de cargas concentradas nas alvenarias, sem o empregode dispositivos adequados para redistribuição de tensões, pode geraro aparecimento de trincas inclinadas à partir do ponto de aplicaçãoda carga (caso de tesouras ou vigas apoiadas diretamente sobre asalvenarias).


7. COMPONENTES DO CONCRETO ARMADO

� A atuação de carregamento, previsto ou não em projeto, podeproduzir a fissuração de componentes de concreto armado, sem queisso signifique necessariamente ruptura ou instabilidade doscomponentes.

� A ocorrência de fissuras num componente de concreto armadoprovoca uma redistribuição de tensões ao longo do componentefissurado e nos componentes vizinhos, de modo que a solicitaçãoacaba sendo absorvida de forma globalizada pela estrutura ou partedela.


FISSURAS CAUSADAS POR DEFORMAÇÃO EXCESSIVA DA ESTRUTURA

(DEFORMAÇÃO LENTA)

� O desenvolvimento de métodos mais refinados de cálculo, fabricaçãode aços e cimentos de melhor qualidade, tem tornado as estruturascada vez mais flexíveis.

� Isso torna imprescindível a análise mais cuidados das deformaçõesdas estruturas e suas conseqüências.

� Vigas e lajes deformam-se naturalmente sob a ação do peso próprio,das demais cargas permanentes e acidentais e mesmo sob o efeitoda retração e da deformação lenta do concreto.


� As flechas originadas podem ser incompatíveis com a capacidade dedeformação de paredes e outros componentes que integram osedifícios.

� NBR 6118:As flechas medidas à partir do plano que contém os apoios, quandoatuarem todas as ações, não ultrapassarão 1/300 do vão teórico,exceto para o caso de balanços, para os quais não ultrapassarão1/250 do comprimento teórico dos balanços.

� Na prática, essa recomendação não tem recebido a devida atençãopor parte dos calculistas brasileiros, presenciando-se,frequentemente, casos de fissuras em alvenarias provocadas pelasflechas dos componentes estruturais.

� As deformações da estrutura tendem a introduzir nas alvenariasesforços de tração e cisalhamento, provocando fissuras comdiferentes configurações.


PATOLOGIAS DEVIDO A PROBLEMAS DE SOLO E DE FUNDAÇÕES

1. FUNDAÇÕES

Resultam da necessidade de transmissão de cargas ao solo pelaconstrução de uma estrutura

Em casos correntes custa de 3,0% a 6,0% do custo da obra,podendo atingir de 10,0% a 15,0% dependendo da estrutura edas condições adversas de subsolo.


2. TIPOS DE FUNDAÇÕES

� NBR 6122 – Projeto e execução de fundações.

� Fundações superficiais e profundas.

� Fundações profundas – a pelo menos 3,0 m de profundidade.

� Fundações superficiais: blocos, sapatas, radiers.

� Fundações profundas: estacas, tubulões.


3. CONCEITOS IMPORTANTES

― Todas as fundações sob carga apresentam recalques pois os solos são materiais deformáveis, não devendo, porém, ocorrer ruptura do solo

― Existe necessidade de controle do recalque diferencial, algumas normas estipulam um limite de L/1000, onde L é o menor vão considerado


4. AUSÊNCIA DE INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO

LOGEAIS (1982) sugere que mais de 80% dos casos de maudesempenho de fundações em obras pequenas e médias estãorelacionados à ausência de investigação do subsolo. Exemplos:

Fundações em solos/aterros heterogêneos

Estacas de tipo inadequado ao subsolo

5. INVESTIGAÇÃO INSUFICIENTE DO SUBSOLO


6. PROBLEMAS DE PROJETO DAS FUNDAÇÕES

Projeto de fundações

� A concepção de fundações é um misto de ciência e arte.

� Para o desenvolvimento de um projeto de fundações devem ser

considerados diversos elementos.


6-1. Topografia da área

�Levantamento planialtimétrico;

�Dados sobre taludes e encostas;

�Dados sobre erosões.

6-2. Dados geológicos

�Investigação do sub-solo;

�Mapas, fotos aéreas;

�Estudos sobre experiências anteriores na área.


6-3. Dados da estrutura a construir

�Tipo e uso da nova obra;

�Sistema estrutural;

�Cargas (ações sobre as fundações).

6-4. Dados relativos às construções vizinhas

�Tipo de estruturas e fundações;

�Número de pavimentos e existência de sub-solos;

�Possíveis conseqüências de escavações e vibrações provocadas

pela nova obra.


7. CUIDADOS NA EXECUÇÃO

� Escavação da obra abaixo das fundações vizinhas.

� Pode haver o desconfinamento das fundações e colapso parcial ou

total da estrutura ( bairro Prado, CARPER).

� Ruptura de tubulações de drenagem e esgoto.

� Envio de efluentes ao solo.

� Faixas de erosão no terreno.

� Recalques ou colapso da construção (COPASA, Quimberlita).


8. EVENTOS PÓS-CONCLUSÃO DAS FUNDAÇÕES

― Alteração no uso das edificações

― Ampliações não previstas no projeto original

― Alteração no uso de terrenos vizinhos

― Execução de grandes escavações próximas a construções


9. TIPOS DE RECALQUES DIFERENCIAIS

9-1. Devido à erros de projeto

� Erro na previsão de recalques;

� Insuficiência nos levantamentos, sondagens e ensaios;

� Não consideração da heterogeneidade do solo;

� Não consideração da presença de aterro, entulhos ou fossas;

� Ignorar variações no nível do lençol freático.


9-2. Devido à erros de execução

� Fundações profundas com terra solta na base;

� Desvio da ponta da estaca devido à presença de matacões;

� Falta de alargamento na base de tubulões.

9-3. Devido à problemas no solo

� Falta de homogeneidade do solo;

� Consolidação distinta do aterro;

� Fundação entre corte e aterro.


� Rebaixamento do lençol freático;

� Adensamento de camadas profundas (solo mais mole);

� Carregamento desbalanceado na estrutura;

� Influência do bulbo de pressão da obra maior;

� Construção de anexo em época diferente da construção do prédio

original.


10. APARECIMENTO DE TRINCAS

� Sob o efeito de cargas externas todos os solos, em maior ou menorproporção de deformam.

� Se estas deformações forem diferenciadas ao longo do plano dasfundações de uma obra, tensões de grande intensidade serãointroduzidas na estrutura da mesma, podendo gerar o aparecimentode trincas.



� De uma maneira geral, as fissuras provocadas por recalquesdiferenciados são inclinadas, confundindo-se às vezes com as fissurasprovocadas por deflexão de componentes estruturais.

� Contudo, em relação às últimas, apresentam aberturas maiores,“deitando-se em direção ao ponto de maior recalque”.

� Outras características das trincas de recalque são esmagamentoslocalizados em forma de escamas e variação nas aberturas dasfissuras.


FISSURAS CAUSADAS PELA UMIDADE

1. GENERALIDADES

� As mudanças higroscópicas provocam variações dimensionais nosmateriais de construção; o aumento de umidade provoca expansãodo material e a diminuição da umidade contração.

� No caso da existência de vínculos, poderão ocorrer fissuras noselementos e componentes do sistema construtivo.


2. UMIDADE NOS MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO

A água se faz presente nos materiais de construção de diversasformas:

�Produção dos componentes� Para se produzir componentes construtivos à base de ligantes

hidráulicos emprega-se água em quantidade superior à necessáriapara as reações químicas de hidratação.

� A evaporação da água livre em excesso provoca a contração domaterial

�Execução da obra� É usual umidecerem-se os componentes ou painéis de alvenaria que

receberão argamassa de assentamento.


�Umidade proveniente de fenômenos metereológicos edo ar

� O material poderá absorver água de chuva durante o transporte até aobra ou por armazenagem desprotegida no canteiro.

� Durante a vida da construção, as faces de seus componentesvoltadas para o exterior poderão absorver quantidades razoáveis deágua de chuva.

� A umidade presente no ar pode ser absorvida pelos materiais deconstrução.


�Umidade do solo� A água presente no solo poderá ascender por capilaridade à base da

construção, dependendo dos diâmetros dos capilares e nível do lençolde água.

� Não havendo impermeabilização eficiente entre o solo e a base daconstrução, a umidade terá acesso a seus componentes, trazendosérios inconvenientes à pisos e paredes do andar térreo.


3. PROPRIEDADES HIGROSCÓPICAS

� Os materiais de construção normalmente contêm poros de variadasaberturas, sendo que o sentido de percolação da água através dosmesmos é determinada pela diferença do teor de umidade dosmateriais em contato.

� As variações no teor de umidade (%) provocam movimentaçõesreversíveis e irreversíveis. As últimas ocorrem logo após a fabricaçãodo material.


� As trincas provocadas por variação de umidade dos materiais deconstrução são semelhantes àquelas provocadas por variação detemperatura.


FISSURAS CAUSADAS POR ALTERAÇÕES QUÍMICAS DOS MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO

1. GENERALIDADES

� Os materiais de construção são susceptíveis de deterioração pelaação de substâncias químicas, principalmente as soluções ácidas.

� Edifícios que abrigam fábricas de laticínios, cervejas, álcool, açúcar,sal, celulose e produtos químicos em geral podem ter seus materiaise componentes seriamente avariados por essas substâncias.

� Nesses casos, as patologias manifestam-se frequentemente na formade lixiviação.


2. CARBONATAÇÃO

� Quando o concreto é exposto ao gás carbônico (CO2), a soluçãoalcalina existente em seus poros pode ter seu pH reduzido;

� A alta alcalinidade (pH › 12,0) devida, principalmente, à presença dehidróxido de cálcio – Ca (OH)2 – proveniente das reações químicas dehidratação do cimento, pode ser reduzida;

� Ca (OH)2 + CO2 � Ca CO3 (pH < 9,4);


� A carbonatação neutraliza a natureza alcalina da pasta de cimentohidratada, prejudicando a proteção do aço contra a corrosão;

� Quando a frente com pH baixo atinge a superfície da armadura, apelícula passivadora é rompida, podendo haver corrosão;

� A extensão da carbonatação pode ser determinada com facilidadepelo tratamento de uma superfície recentemente exposta com umasolução de fenolftaleína – o Ca (OH)2 se torna rosa e a partecarbonatada incolor ;


3. AÇÃO DE CLORETOS

� A presença de íons cloreto em estruturas de concreto armado é umadas principais causas da corrosão de suas armaduras;

� Além da água do mar e atmosferas marinhas, os cloretos podemestar presentes em águas industriais, aditivos aceleradores de pegaque contenham Ca Cl2 , limpeza de pisos e fachadas cerâmicas comácido muriático, etc;

� O íons cloreto agem tanto na fase inicial, com o rompimento pontualdo filme passivador, como na aceleração da propagação do processocorrosivo;


� O ingresso e a progressão dos cloretos no concreto podem serexplicados por um mecanismo duplo, de sucção e difusão;

� A difusão é o transporte da matéria através da matéria, como porexemplo a difusão de gases na atmosfera, em determinadoambiente;

� A difusão pode também ocorrer entre dois sólidos ou por um gáspartículas através de um corpo sólido;

� O fenômeno pode ser estudado através das Leis de FICK, paramodelagem da difusão com a distância e o tempo;


4. ALTERAÇÕES ENVOLVENDO A FORMAÇÃO DE PRODUTOSEXPANSIVOS

� Hidratação retardada das cales.

� Ataque por sulfatos.

� Reação álcali-agregado.

� Corrosão das armaduras de concreto.


5. HIDRATAÇÃO RETARDADA DAS CALES

� Uma cal bem hidratada não apresenta óxidos livres de cal emagnésio, as cales mal hidratadas podem apresentar teores bastanteelevados desses óxidos, que são ávidos por água.

� Se houver umidificação do componente ao longo de sua vida útil, osóxidos livres tendem a hidratar-se, ocorrendo um aumento devolume em torno de 100%.


� Em argamassas de assentamento a expansão pode provocar fissurashorizontais no revestimento, acompanhando as juntas deassentamento.

� Entretanto, o efeito mais nocivo está nos revestimentos emargamassa, cuja expansão tende a produzir danos generalizados norevestimento (fissuras, descolamento, desagregações epulverulências).


6. ATAQUE POR SULFATOS

� É o nome genérico de uma série de processos inter-relacionados e àsvezes sequenciais que levam à decomposição da matriz cimentícia doconcreto, ocasionando queda em suas propriedades mecânica,estabilidade dimensional e durabilidade.

� O aluminato tricálcico (C3A) , constituinte do cimento, pode reagircom sulfatos em solução formando um composto denominadoetringita. Essa reação (C3A › 5%) é acompanhada de grandeexpansão.

� Para que a reação ocorra é necessária a presença de cimento, deágua e de sulfatos solúveis (por isso a utilização conjunta de cimentoe gesso é perigosa).


� Os sulfatos podem provir do solo, águas contaminadas, cerâmicasfabricadas com argilas com alto teor de sais solúveis, etc.

� A água pode provir da chuva em superfícies mal impermeabilizadas,umidade da edificação (lavagem de pisos, por exemplo), etc.

� As patologias são em forma de trincas horizontais e verticais, quasesempre em conjunto com eflorecências.


7. FORMAS DE DEGRADAÇÃO DO CONCRETO DEVIDO AO ATAQUEPOR SULFATOS

Segundo METHA (2008), o ataque por sulfatos pode manifestar-se deduas formas:

� Expansão e fissuração do concreto;

� Diminuição progressiva de resistência e perda de massa.


8. PREVENÇÃO CONTRA O ATAQUE POR SULFATOS

� Minimizar o acesso da água contendo sulfatos à estrutura (projetoestrutural, drenagem, barreiras, revestimentos);

� Produzir concreto de baixa permeabilidade (dosagem);

� Seleção de materiais cimentícios adequados (por exemplo, utilizaçãode cimento resistente a sulfatos – RS, com baixo % de C3A);

� Produzir concretos com baixa relação água cimento.


9. REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO (RAA)

� Não é um processo de deterioração pela ação direta do meioambiente;

� A RAA é proveniente de reações químicas envolvendo os álcalis docimento Portland (K2O e Na2O) e certos minerais silicosos reativospresentes no agregado;

� Provoca expansão e fissuração do concreto, levando à perda deresistência e módulo de elasticidade, podendo favorecer oaparecimento de outros processos de deterioração do concreto, comoa carbonatação e corrosão das armaduras;


� Pipocamento e exsudação de um líquido viscoso (STANTON, 1940) nadescrição de investigações de estruturas fissuradas de concreto naCalifórnia;

� Manifestações patológicas percebidas em estruturas localizadas emambientes úmidos, a presença de umidade é condição necessária aoaparecimento dessas manifestações;

� Alguns exemplos são barragens, pilares de pontes, quebra mares,galerias de águas pluviais, etc;


10. PREVENÇÃO CONTRA A REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO (RAA)

� Uso de agregados não reativos.

� Uso de materiais (cimentos, principalmente) com baixo teor deálcalis.


11. CHUVAS ÁCIDAS

� Os ambientes urbanos e industriais lançam na atmosfera umasérie de compostos que podem precipitar de forma seca ou úmidana superfície das construções;

� As chuvas ácidas são resultantes da combinação de gasespresentes na poluição atmosférica com hidrogênio presente naatmosfera sob a forma de vapor d’água;

� Os óxidos de enxofre produzem ácido sulfúrico (H2SO4) com pHentre 2,2 e 4,5 (a chuva normal tem pH aproximado de 5,0);

� As chuvas ácidas, ao atingirem as estruturas de concreto, podemprovocar sua degradação, principalmente por dissolução da matrizcimentícia .


12. ZONA DE ATMOSFERA MARINHA

� Apesar dessa região não estar em contato direto com o mar, nela as estruturas de concreto armado recebem uma quantidade razoável de sais, capazes de cria depósitos salinos na superfície, onde ocorrem ciclos de molhagem e secagem;

� Os ventos podem carregar os sais na forma de partículas sólidas ou como gotas de solução salina

� A quantidade de sais diminui em função da distância ao mar, reduzindo significativamente a partir de 700m (MEIRA, 2004);

� A forma mais frequente de degradação nesta zona é a corrosão das armaduras do concreto pela ação dos íons cloreto.


13. RESUMO MECANISMOS DE DETERIORAÇÃO DO CONCRETO

SKALNY (2007)

Deterioração da superfície •Abrasão: movimento de objetos ou materiais (equipamentos

pesados, grãos no silo)

•Erosão: contato com partículas sólidas em suspensão em líquidos

(linhas de esgoto)

•Cavitação: formação e colapso subseqüente de bolhas de vapor

(mudanças súbitas de direção do fluxo)

Deterioração das armaduras •Corrosão do aço

Deterioração dos agregados •Reação álcali-agregado

Deterioração da matriz

cimentícia

•Ataque por sulfatos

•Ataque pela água do mar

•Ataque por ácidos

•Carbonatação

•Cristalização de sais


FISSURAS CAUSADAS PELARETRAÇÃO DE PRODUTOS À BASE DE CIMENTO

1. O FENÔMENO DA RETRAÇÃO

� A retração está associada à retração em pastas de cimento,argamassas e concretos sem que haja qualquer tipo decarregamento;

� De uma forma geral, a principal causa da retração é a perda de águada pasta de cimento;


2. FORMAS DE RETRAÇÃOTrês formas de retração são as mais importantes em produtos à

base de cimento:

� Retração química: a reação química entre o cimento e a água se dácom redução de volume ;

- A hidratação do cimento resulta em produtos que possuemcaracterísticas de pega e endurecimento;

- Os aluminatos (C3A) se hidratam a uma velocidade maior queos silicatos, sua rápida hidratação deve ser desacelerada dealguma forma (em geral, através do uso de gipsita);

- Os silicatos (C3S e C2S) compõem cerca de 75% do cimentoPortland, tendo papel dominante na taxa de desenvolvimento daresistência mecânica do concreto


� Retração de secagem: a quantidade excedente de água, empregadano preparo do concreto ou argamassa para a obtenção datrabalhabilidade necessária, permanece livre no interior da massa.Em sua evaporação ocorre retração de volume;

- A retração é tanto maior quanto maior for a velocidade deevaporação da água, que depende da temperatura do ar,temperatura do concreto, umidade relativa do ar e velocidade dovento;

- A saída da água do concreto endurecido, mantido em ambientenão saturado é a causa da retração por secagem;

- Uma parte desse movimento é irreversível


� Retração por carbonatação:

Ca (OH)2 + CO2 �� CaCO3 + H2O

- A reação é acompanhada de redução de volume;

- Um processo consequente da carbonatação, além da redução de alcalinidade, é a retração do concreto;

- A retração proveniente da carbonatação é menos importante que a neutralização da natureza alcalina da pasta de cimento;

- A carbonatação aumenta a retração em umidades intermediárias mas não a 25% e a 100%;


3. RESTRIÇÃO E FISSURAÇÃO

� A restrição dos componentes de concreto pode induzir à compressãoou a tração, sendo a última a mais importante;

� Existem duas formas de restrição externas e internas;

� A restrição externa ocorre quando o movimento da seção de umelemento de concreto é total ou parcialmente impedido porelementos adjacentes rígidos;

� A restrição interna existe por gradiente de temperatura e umidade nointerior da seção;


� Um exemplo de restrição interna é o de uma massa de concreto naqual se desenvolve o calor devido à hidratação do cimento;

� O calor é dissipado da superfície do concreto, ocorrendo umgradiente de temperatura na seção e uma retração diferencial entre asuperfície e o interior do concreto;

� O fenômeno pode ocorrer quando grandes volumes de concretosimples (não armado) são lançados em barragens de gravidade(concreto massa), onde existe risco de fissuração térmica;


4. FATORES QUE INTERVÊM NA RETRAÇÃO

� Composição química e finura do cimento:a retração aumenta com a finura do cimento , seu teor de cloretos(CaCl2 , normalmente empregado como aditivo acelerador de pega) ealcalis (K2O e Na2O).

� Quantidade de cimento adicionada à mistura:quanto maior o consumo de cimento, maior é a retração.

� Natureza dos agregados:maior retração para os agregados com maior poder de absorção deágua (basalto e agregados leves, por exemplo).


� Granulometria dos agregados:quanto maior a finura dos agregados, maior será a quantidadenecessária de pasta de cimento para recobri-los, e maior será ,portanto, a retração.

� Quantidade de água na mistura:quanto maior for a relação água / cimento maior será a retração desecagem.

� Condições de cura:Se a evaporação da água iniciar-se antes do término da pega doaglomerante, a retração sofrerá grande aumento.

� Umidade relativa do ar:Nos ambientes mais úmidos a retração é menor.


RECUPERAÇÃO E REFORÇO ESTRUTURAL

I- CONCEITOS FUNDAMENTAIS

A necessidade de reparar ou reforçar uma estrutura restaurando sua

segurança e aumentando sua durabilidade tem sido cada vez mais

comum porque:

� Estruturas mais esbeltas;

� Solicitações mais intensas;


� Ambientes mais agressivos;

� Consciência e maior conhecimento na manutenção;

� Recuperação ou aumento do valor imóvel;

� Inviabilidade de demolição e reconstrução;

� Mudanças de uso da construção.


II- MATERIAIS

1. CONCRETO

� Requer um traço que altere para melhor algumas de suas

características naturais.

� Podem ser necessárias:

- altas resistências iniciais;

- ausência de retração de secagem;

- elevada aderência ao substrato;

- baixa permeabilidade.


� A obtenção destas características pode se dar através de:

- aditivos plastificantes, redutores de água, impermeabilizantes, etc;

- adições minerais como escória de alto forno, cinzas volantes,

microssílica,etc;

- via de regra, baixa relação água/cimento.

� As exigências mencionadas reduzem a viabilidade de emprego de

concreto dosado em canteiro para uso em reparos e reforços.


� A seleção do material depende do problema patológico em questão,

características da região a ser reparada (horizontal, vertical, “sobre

cabeça”), agressividade do ambiente, etc.

2. GRAUTES BASE CIMENTO

� Material fluido e auto adensável no estado recém misturado,

formulado para preencher cavidades e subsequentemente tornar-se

aderente, resistente e sem retração no estado endurecido.


� Conveniente para reparo em locais de acesso difícil ou em casos de

seções densamente armadas.

3. ARGAMASSAS POLIMÉRICAS

� Argamassas de cimento Portland modificadas com polímeros.

� Podem ser formuladas com resinas acrílicas tipo metacrilato ou com

resinas à base de PVA.


4. ARGAMASSAS BASE EPOXI

� Toleram pH na faixa de 2,0 a 10,0.

� O epóxi tem boas propriedades físicas e mecânicas, além de ótima

aderência a vários tipos de superfícies.

III-PREPARO E LIMPEZA DO SUBSTRATO

1. PREPARO

� São tratamentos prévios das superfícies dos componentes

estruturais.


� Exemplos:

- Escarificação manual (talhadeira, marreta);

- Disco de desbaste (lixadeiras rotativas);

- Escarificação mecânica (martelete pneumático);

- Lixamento manual (lixas comuns);

- Lixamento elétrico (discos de lixa);

- Escovamento manual;

- Apicoamento com martelo.


2. LIMPEZA DAS SUPERFÍCIES

� Conjunto de procedimentos aplicados sobre os elementos estruturaisantes da aplicação dos materiais de reparo.

� Exemplos:

- Jato de água fria sob alta pressão;- Jato de água quente sob alta pressão;- Jato de água sob baixa pressão;- Lavagem com soluções ácidas;- Lavagem com soluções alcalinas;- Remoção de óleos e graxas superficiais;- Jato de ar comprimido sob pressão;- Aspiração à vácuo.


IV- TÉCNICAS DE APLICAÇÃO DO MATERIAL DE REPARO

- Montagem de forma e preenchimento convencional;

- Montagem de forma e bombeamento;

- Encunhamento de argamassa seca (DRY PACK);

- Agregado pré-colocado e grauteamento;

- Concreto projetado via seca;

- Concreto projetado via úmida;

- Injeção de fissuras e/ou trincas;

- Aplicação de sobrecapas (overlays).


V- TRATAMENTO DE FISSURAS

1. TÉCNICAS A ADOTAR

� Tratamento depende da causa.

� Fissuras ativas (variação de espessura).

� Fissuras passivas.

� Necessidade ou não de reforços estruturais.

� Superficiais (tratamentos mais simples).

� Nata de cimento com aditivo expansor.

� Profundas (resinas epoxídicas).


2. OBJETIVO GERAL

� Criação de barreira (fissuras ativas e passivas).

� Impedir o transporte nocivo de líquidos e gases.

� Evitar o ataque às armaduras.

3. FISSURAS ATIVAS

� Eliminação da causa geradora (torná-la passiva)

� Não restabelecer o monolitismo.

� Fissuração em outro local.


� Vedação / cobrimento dos bordos externos.

� Preenchimento com material elástico e não resistente.

� Convivência com a patologia instaurada.

� Impedimento da degradação do concreto.

4. FISSURAS PASSIVAS

� Fechamento da fissura com material resistente / aderente.

� Injeção de resina epoxídica.

� Peça volta a ser monolítica.


5. INJEÇÃO DE FISSURAS

� Exígiveis para aberturas maiores que 0,1 mm.

� Prenchimento do espaço formado entre as bordas da fenda.

� Fissuras passivas – materiais rígidos (epóxi ou grautes).

� Fissuras ativas – materiais elásticos (resinas acrílicas ou

poliuretânicas).


6. RESINAS EPOXÍDICAS

� Fissuras inativas – Produtos não retráteis.

� Alta capacidade resistente e aderente.

� Bom comportamento frente aos agentes agressivos.

� Endurecimento rápido.

� Bicomponentes líquidos – melhor qualidade.


7. PROCEDIMENTO DE INJEÇÃO

� Abertura de furos ao longo do desenvolvimento da fissura.

� D = 10 mm e 50 mm ≤ l ≤ 300 mm.

� Limpeza da fenda (ar comprimido).

� Fixação de tubinhos plásticos nos furos.

� Selagem com cola epoxídica (espátula).

� Injeção tubo a tubo.


8. COSTURA DE FISSURAS (GRAMPEAMENTO)

� Fissuras ativas (isoladas).

� Disposição de armaduras adicionais (grampos).

� Discutível (pode gerar fissuras em regiões adjacentes).

falhas e patologias de materiais de construção

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