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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS E CONSTRUÇÃO CIVIL CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL Marina Casarin Pase MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Santa Maria, RS, Brasil 2017
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA CENTRO DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS E CONSTRUÇÃO CIVIL CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL
Marina Casarin Pase
MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS EM ESTRUTURAS DE
CONCRETO ARMADO
Santa Maria, RS, Brasil
2017
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Marina Casarin Pase
MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Engenharia Civil da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM, RS), como requisito parcial para a obtenção do grau de Engenheiro Civil.
Orientador: Prof. José Mario Doleys Soares
Santa Maria, RS, Brasil 2017
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Marina Casarin Pase
MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Engenharia Civil da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM, RS), como requisito parcial para a obtenção do grau de Engenheiro Civil.
Aprovado em 11 de Dezembro:
_____________________________________________ José Mario Doleys Soares, Dr. (UFSM)
(Presidente/Orientador)
_____________________________________________ Rogério Cattelan Antocheves de Lima, Dr. (UFSM)
_____________________________________________ Juliana Pippi Antoniazzi, Dr. (UFSM)
Santa Maria, RS
2017
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AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente aos meus pais, Vladimir e Clarice, por me apoiarem
durante toda a minha jornada até este momento, sempre incentivando e motivando a
ser o meu melhor. Agradeço também a minha irmã, Camilla, que morou comigo
durante grande parte da graduação longe da nossa cidade natal.
Ao meu namorado, Jones, que esteve presente durante quase toda o período
de graduação e sempre me apoiou e me motivou em todos meus objetivos.
A todos os meus colegas que me acompanharam na graduação. Em especial
Jaqueline e Victória, que participaram destes últimos momentos da graduação, e
também, Kelli, Taís, Caroline, Eduarda, Thayse e Luiza que compartilharam muitas
horas de estudo.
Ao Professor José Mario, pelo suporte durante o desenvolvimento deste
trabalho, como também pela experiência e conhecimento que me foi transmitido,
pela paciência, pelo tempo e pelos materiais disponibilizados.
Aos engenheiros Bruno e Jorge Robaina, que me ajudaram imensamente na
realização do estudo de caso e também contribuíram para minha formação
possibilitando a realização de um estágio.
Aos colegas da Engeambih, que mostraram uma aplicação diferente da
Engenharia Civil, proporcionando uma experiência totalmente nova.
Agradeço a todos que fizeram, direta ou indiretamente, parte da minha
formação. Muito obrigada!
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RESUMO
PATOLOGIA EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
AUTOR: Marina Casarin Pase
ORIENTADOR: José Mario Doleys Soares
Este trabalho tem como objetivo fazer uma revisão bibliográfica geral sobre as manifestações patológicas mais comuns em estruturas de concreto armado, detalhando as causas, ensaios para detecção e possíveis soluções para as mesmas. Além disso, foi realizado um estudo de caso para aplicação das informações estudadas. Primeiramente, é feita uma descrição de alguns conceitos relevantes sobre estruturas de concreto armado. A seguir, é discutida a fundamentação sobre patologia em estruturas de concreto armado, descrevendo as causas e os tipos de manifestações. Conhecendo-se estes mecanismos de funcionamento das manifestações patológicas, elas podem ser evitadas antes que ocorram, tanto na fase de projeto, execução ou utilização. Também são apresentados os ensaios mais comuns que podem ser realizados para identificação do tipo, causa e intensidade das manifestações patológicas. A última parte da revisão bibliográfica trata sobre possíveis soluções de recuperação e reforço das estruturas, para que a estrutura apresente segurança e durabilidade para os usuários e que cumpra sua função. Por fim, é relatado um estudo de caso em uma estrutura de concreto armado abandonada, onde foram verificadas várias das manifestações patológicas e apresentadas propostas soluções para recuperação e reforço para possível continuidade da obra. Com o trabalho, concluiu-se que a falta de cobertura e vedação teve grande impacto no aumento das manifestações apresentadas. Palavras-chave: Patologia. Estruturas. Concreto armado.
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ABSTRACT
PATHOLOGY IN REINFORCED CONCRETE STRUCTURES
AUTHOR: Marina Casarin Pase
ADVISOR: José Mario Doleys Soares
This work has as objective make a general bibliographical review about the most common pathological manifestation in reinforced concrete structures, detailing the causes, tests for detection and possible solutions for the pathologies. Furthermore, a case study was realized to apply the studied information. First, a description of some relevant concepts was done, about reinforced structures. Next, the bibliographical review about pathology in reinforced structures is discussed, describing the causes and the types of manifestations. Knowing the operating mechanisms of pathological manifestations, it can be avoided before they occur, both in the phase of design, execution or use. Also, was presented the most common tests that can be realizes for identification of the type, cause and intensity of the pathological manifestations. The last part of the theoretical foundation it is about the possible solutions of recuperation and reinforcement of structures, so that the structure presents safety and durability for the users and fulfill your function. Lastly, a case study in an abandoned reinforced concrete structure is reported, where many presented pathological manifestations were verified and solutions were proposed to recuperation and reinforcement for possible continuity of the edification. With this work, we concluded that the missing roof and seal had a huge impact in the increase of the presented manifestations. Keywords: Pathology. Structures. Reinforced concrete.
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Ataque de sulfatos em estrutura de concreto. ........................................... 21
Figura 2 - Pilar de um edifício com manifestação patológica causada por ataque
álcali-agregado. ......................................................................................................... 22
Figura 3 - Ataque por íons cloretos. .......................................................................... 23
Figura 4– Carbonatação. ........................................................................................... 24
Figura 5 - Vegetação crescendo na junta de dilatação de um viaduto. ..................... 25
Figura 6 - Fissuras provocadas por ressecamento de laje maciça. ........................... 26
Figura 7 - Retração em muro de concreto apoiados no solo. .................................... 27
Figura 8 - Fissura entre alvenaria e laje de cobertura. .............................................. 28
Figura 9 - Viga sub-armada submetida a flexão. ....................................................... 28
Figura 10 - Recalque diferencial causado pela falta de homogeneidade do solo...... 29
Figura 11 - Eflorescência entre vigas. ....................................................................... 30
Figura 12 - Segregação do concreto. ........................................................................ 30
Figura 13 - Esclerômetro com medidor. .................................................................... 32
Figura 14 - Ações para adotar na recuperação de fissuras. ...................................... 34
Figura 15 - Preparação da fenda para injeção. ......................................................... 35
Figura 16 - Reparo de fissura com espessura entre 10mm e 30mm. ........................ 36
Figura 17 - Reparo de uma fissura por grampeamento. ............................................ 37
Figura 18 - Pilar reforçado com perfis metálicos. ...................................................... 39
Figura 19 - Fachada - Rua General Neto. ................................................................. 41
Figura 20 - Fachada - Rua General Sampaio. ........................................................... 42
Figura 21 - Lojas do pavimento térreo da estrutura. .................................................. 42
Figura 22 - Pilares e vigas que ligariam as duas edificações. ................................... 43
Figura 23 – Armadura positiva exposta de uma laje. ................................................ 44
Figura 24 - Escada com degraus em cascata ........................................................... 45
Figura 25 - Armaduras expostas na escada. ............................................................. 45
Figura 26 - Armadura exposta em uma viga. ............................................................ 46
Figura 27 - Pilares com corrosão de armaduras. ...................................................... 47
Figura 28 - Água empoçada na área da plateia inferior. ........................................... 47
Figura 29 - Umidade e bolor na abertura onde está localizada a escada. ................ 48
Figura 30 - Umidade em uma abertura para passagem de ventilação. ..................... 49
Figura 31 - Segregação do concreto em uma viga. ................................................... 49
Figura 32 - Segregação do concreto na parte inferior de uma laje. ........................... 50
Figura 33 - Impermeabilização danificada. ................................................................ 50
Figura 34 - Impermeabilização refeita com manta asfáltica. ..................................... 51
Figura 35 - Concreto projetado .................................................................................. 52
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LISTA DE QUADROS
Quadro 1 - Causas dos problemas patológicos em estruturas de concreto segundo
diversos autores ........................................................................................................ 17
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SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................... 12
1.1 JUSTIFICATIVA ........................................................................................... 13
1.2 OBJETIVOS ................................................................................................. 13
1.2.1 Objetivo Geral ...................................................................................... 13
1.2.2 Objetivos específicos .......................................................................... 13
1.3 ESTRUTURA DO TRABALHO ..................................................................... 14
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .............................................................................. 15
2.1 ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO ................................................. 15
2.1.1 Composição ......................................................................................... 15
2.1.1.1 Concreto ........................................................................................... 15
2.1.1.2 Armadura.......................................................................................... 15
2.1.2 Durabilidade ......................................................................................... 16
2.1.3 Desempenho ........................................................................................ 16
2.1.4 Vida útil ................................................................................................. 16
2.2 PATOLOGIAS DE ACORDO COM A FASE DA OBRA ............................... 16
2.3 CAUSAS DAS MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS .................................... 18
2.3.1 Causas Mecânicas ............................................................................... 18
2.3.2 Causas Físicas ..................................................................................... 18
2.3.2.1 Ciclos de gelo-degelo ....................................................................... 18
2.3.2.2 Tensões térmicas ............................................................................. 19
2.3.2.3 Deformações por retração ou fluência ............................................. 19
2.3.2.4 Desgaste superficial por abrasão, erosão e cavitação ..................... 19
2.3.3 Causas Químicas ................................................................................. 20
2.3.3.1 Ataques por ácidos ........................................................................... 20
2.3.3.2 Ataque por sulfatos .......................................................................... 20
2.3.3.3 Ataque por álcali-agregado .............................................................. 21
2.3.3.4 Ataque por cloretos .......................................................................... 22
2.3.4 Causas eletroquímicas – Corrosão de armaduras ........................... 23
2.3.4.1 Carbonatação ................................................................................... 23
2.3.5 Causas Biológicas ............................................................................... 24
2.4 MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS ............................................................ 25
2.4.1 Fissuração ............................................................................................ 25
2.4.1.1 Ressecamento ou retração plástica ................................................. 26
2.4.1.2 Retração ........................................................................................... 26
10
2.4.1.3 Variações térmicas ........................................................................... 27
2.4.1.4 Carregamento .................................................................................. 28
2.4.1.5 Recalques na fundação .................................................................... 28
2.4.2 Lixiviação do concreto (eflorescência) .............................................. 29
2.4.3 Segregação do concreto ..................................................................... 30
2.5 ENSAIOS INFORMATIVOS ......................................................................... 31
2.5.1 Extração de testemunhos de concreto .............................................. 31
2.5.2 Esclerometria ....................................................................................... 32
2.5.3 Ultrassom ............................................................................................. 32
2.6 TÉCNICAS DE RECUPERAÇÃO E REFORÇO .......................................... 33
2.6.1 Fissuras ................................................................................................ 33
2.6.1.1 Injeção de fissuras ........................................................................... 34
2.6.1.2 Selagem de fissuras ......................................................................... 35
2.6.1.3 Grampeamento de fissuras .............................................................. 36
2.6.2 Corrosão de armaduras ...................................................................... 37
2.6.3 Reforço ................................................................................................. 38
2.6.3.1 Reforço com concreto armado ......................................................... 38
2.6.3.2 Reforço com perfis metálicos ........................................................... 38
2.6.3.3 Reforço com chapas de aço ............................................................. 39
2.6.3.4 Reforço com fibras de carbono ........................................................ 39
3 ESTUDO DE CASO ........................................................................................... 41
3.1 INFORMAÇÕES SOBRE O EDIFÍCIO ......................................................... 41
3.2 ANÁLISE DAS MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS.................................... 43
3.2.1 Armaduras expostas ........................................................................... 43
3.2.1.1 Lajes ................................................................................................. 43
3.2.1.2 Escadas ........................................................................................... 44
3.2.1.3 Vigas ................................................................................................ 45
3.2.2 Corrosão de armadura nos pilares .................................................... 46
3.2.3 Umidade nas lajes ............................................................................... 47
3.2.4 Segregação do concreto ..................................................................... 49
3.2.5 Impermeabilização danificada ou não executada ............................. 50
3.3 PROPOSTA DE SOLUÇÕES ...................................................................... 51
3.3.1 Ensaios e Reforço ................................................................................. 51
3.3.2 Recuperação .......................................................................................... 52
3.3.2.1 Armadura exposta e corroída nas estruturas em geral ....................... 52
3.3.2.2 Armadura exposta e corroída na parte inferior das lajes .................... 52
11
3.3.2.3 Umidade ............................................................................................. 53
4 CONCLUSÕES .................................................................................................. 54
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................................................................... 55
12
1 INTRODUÇÃO
Desde os primórdios das civilizações, sempre se mostrou necessário algum
tipo de moradia e construção para proteger e melhorar a qualidade de vida do ser
humano. Assim, se tem estudado melhores métodos de construção para aumentar a
qualidade dessas construções, tornando-as mais resistentes, duráveis e
confortáveis.
Atualmente, devido ao crescimento acelerado da sociedade, há a
necessidade da realização de obras cada vez mais rápidas e econômicas, mantendo
o mesmo nível de qualidade ou superior. Esse meio acelerado onde se encontra a
Construção Civil, por vezes acaba prejudicando a qualidade das edificações, o que
gera o aparecimento de manifestações patológicas. Estas manifestações podem ser
causadas pelo ambiente, por problemas na execução, problemas de projeto, entre
muitos outros fatores.
Conforme Souza e Ripper (1988), todas as partes que compõem uma obra,
podem sofrer algum tipo de dano ou problema. As manifestações patológicas em
estruturas de concreto armado são geralmente as que causam maior preocupação,
dependendo de sua intensidade, pois é a estrutura que resiste aos esforços de todos
os carregamentos existentes na construção.
Patologia das Estruturas é um campo da Engenharia das Construções, que
tem como objetivo o estudo das origens, formas, manifestações, consequências e
mecanismos de ocorrência das falhas dos sistemas de degradação das estruturas,
segundo Souza e Ripper (1988).
Baseando-se nos erros cometidos e defeitos das construções pode-se fazer
melhorias nas obras futuras e correção das obras já existentes. Em uma sociedade
dinâmica, a inovação tanto em métodos construtivos como em soluções para
problemas ocorridos se faz muito necessária. Por isso, o estudo das manifestações
patológicas na construção civil torna-se muito relevante.
Para o desenvolvimento deste trabalho foi realizada uma revisão sobre
manifestações patológicas em estruturas de concreto armado e um estudo de caso
em uma edificação localizada no município de Bagé – RS.
13
1.1 JUSTIFICATIVA
No dia-a-dia é comum a visualização de edificações fissuradas, com
armaduras corroídas, eflorescências, entre muitos outros problemas. Essas
manifestações patológicas podem ocorrer em estruturas mais antigas, como em
estruturas novas. Atualmente, a necessidade de obras cada vez mais rápidas e
baratas, muitas vezes faz que com a escolha dos materiais e a execução da obra
seja feita de forma equivocada.
O presente trabalho visa fornecer uma revisão sobre Patologias em Estruturas
de Concreto Armado devido a sua importância no país, tendo em vista que no Brasil
a grande maioria das construções é feita com estruturas de concreto armado,
conforme Santos (2008).
Segundo Padrão (2004), o conhecimento dos processos patológicos e das
suas causas permite estabelecer medidas preventivas para evitar o aparecimento de
novas manifestações. Além disso, a manutenção correta da edificação prolonga sua
vida útil e também reduz o custo de correção quando as manifestações são
identificadas e tratadas no início.
1.2 OBJETIVOS
1.2.1 Objetivo Geral
Este trabalho tem como objetivo fazer uma revisão bibliográfica sobre os tipos
de manifestações patológicas que ocorrem em estruturas de concreto armado e
apresentar um estudo de caso.
1.2.2 Objetivos específicos
o Citar as causas das manifestações, os tipos, ensaios para identificação, e
técnicas de recuperação e reforço para possível solução e/ou ações
mitigadoras;
o Apresentar um estudo de caso realizado no município de Bagé e analisar as
manifestações patológicas encontradas, propondo soluções e proposta de
correção das manifestações;
14
1.3 ESTRUTURA DO TRABALHO
O trabalho foi dividido em 4 capítulos. O primeiro capítulo é uma breve
introdução do que será apresentado e da importância deste estudo.
O segundo capítulo é constituído de uma revisão bibliográfica sobre
patologias em estruturas de concreto armado, mostrando as causas e técnicas de
recuperação e reforço das estruturas.
O terceiro capítulo apresenta um estudo de caso, fazendo um análise das
manifestações patológicas encontradas, avaliando as causas e possíveis soluções.
O quarto capítulo apresenta as conclusões do estudo realizado.
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2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
A estrutura de concreto armado está presente em quase todas as obras
existentes no Brasil. Atualmente, o sistema estrutural em concreto armado ainda é o
método mais comum na construção de residências, prédios e outras obras,
especialmente no Brasil. Por isso, o conhecimento das suas características e de seu
funcionamento é extremamente relevante. A seguir serão apresentados alguns
conceitos sobre estruturas de concreto armado.
2.1.1 Composição
Segundo Gonçalves (2015), estruturas de concreto armado são formados de
concreto, armadura e aderência.
2.1.1.1 Concreto
O Concreto é um material composto por cimento, água, agregado miúdo
(areia) e agregado graúdo (pedra ou brita). Além disso, pode-se fazer o uso de
aditivos, entre eles, retardadores ou aceleradores de pega e plastificantes. Estes
aditivos tem o objetivo melhorar as propriedades do concreto para determinada
atividade. O Concreto tem como objetivo resistir a esforços de compressão da
estrutura, como citado por Gonçalves (2015).
2.1.1.2 Armadura
A armadura de aço tem como objetivo resistir os esforços de tração na
estrutura de concreto armado. Ainda conforme Gonçalves (2015), o aço pode ser de
dureza natural laminado a quente (CA-25 e CA-50) e aços encruados a frio (CA-60),
sendo que o CA-50 possui mossas para aumentar a aderência.
O aço laminado a quente são os mais utilizados na construção civil e não
perdem suas propriedades de resistência quando aquecidos e resfriados. Por isso,
podem ser soldados com eletrodos consumíveis comerciais e não sofrem
demasiadamente a ação de chamas no caso de incêndios.
No caso do CA-60 o aço é encruado a frio por torção combinada com tração,
por isso, pode haver defeitos nas peças.
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2.1.2 Durabilidade
Quando se pensa em estruturas de concreto, a primeira relação que é feita
está relacionada com a durabilidade. Conforme a NBR 6118/2014 da Associação
Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), durabilidade consiste na capacidade da
estrutura em resistir às características ambientais previstas do meio e é definida pelo
autor do projeto estrutural e pelo contratante.
2.1.3 Desempenho
Segundo Souza e Ripper (1998), entende-se desempenho como o
comportamento da estrutura durante sua vida útil. Esse desempenho é relativo a
maneira que foram desenvolvidos o projeto, a execução e a utilização. Além disso,
durante sua vida útil a uma diminuição do desempenho devido a fatores externos e
deterioração do material, mesmo que a manutenção seja feita adequadamente.
Quando esta estrutura se encontra com desempenho insatisfatório, deve ser feita
uma análise para verificar possíveis soluções. Este é um dos objetivos do estudo de
patologia em estruturas de concreto.
2.1.4 Vida útil
Segundo a NBR 6118/2014, vida útil de um projeto é o período de tempo
durante o qual a estrutura de concreto mantém as características seguindo as
normas, realizando corretamente as manutenções previstas e corrigindo danos
acidentais. O conceito de vida útil também leva em consideração todas as partes da
estrutura ou apenas algumas separadamente, que podem ter um valor de vida útil
diferente.
2.2 PATOLOGIAS DE ACORDO COM A FASE DA OBRA
Nos tempos atuais, com o crescimento acelerado da população faz com que
se necessite cada vez mais velocidade na execução de obras civis. Muitas vezes,
essa rapidez faz com que as obras, erroneamente, não tenham seu projeto,
execução e utilização dentro das normas. Além disso, a utilização de materiais
inadequados também pode acarretar manifestações patológicas.
Segundo Souza e Ripper (1998) há uma dificuldade em analisar qual a
principal atividade responsável pelo aparecimento de manifestações patológicas.
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Isso acontece porque as análises são feitas em locais muito distantes e porque
algumas vezes as causas são tantas que torna-se difícil definir a principal. No
Quadro 1 observa-se a análise de diversos autores, mostrando a porcentagem de
cada atividade nas causas dos problemas patológicos.
Quadro 1 - Causas dos problemas patológicos em estruturas de concreto segundo diversos autores
Fonte: Souza e Ripper (1998).
Conforme Ripper (1996), as manifestações originadas na fase de projeto
podem ser causadas por falta de clareza no projeto, projeto inadequado para
execução prática, falta de informações sobre os tipos de materiais que devem ser
utilizados e falta de detalhamento no projeto.
Segundo Takata (2009), os erros de execução podem ocorrer devido a mão-
de-obra não qualificada, inexistência de controle de execução por parte dos
responsáveis, má qualidade dos materiais e falta de condições locais de trabalho
(cuidados e motivação). Estes erros podem gerar patologias graves nas obras, como
falta de armaduras em pilares e vigas, que acarretam em altos custos corretivos.
E por último os erros na manutenção e utilização da estrutura. A manutenção
de uma estrutura tem como finalidade assegurarr o desempenho satisfatório. “Um
18
bom programa de manutenção implica na definição de metodologias adequadas de
operação, controle e execução da obra, e na análise custo-benefício desta
manutenção.” Souza e Ripper (1998, p. 21).
2.3 CAUSAS DAS MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS
Segundo Padrão (2004), existe uma grande variedade de manifestações
patológicas que podem ocorrer numa obra. Isso está associado a muitos materiais
distintos, que dependendo de onde forem empregados, reagirão de outra maneira. A
forma como esses danos ocorrem varia de acordo com as ações atuantes na
estrutura, assim como sua intensidade.
As causas mais citadas por diversos autores, como Padrão (2004) e Souza e
Ripper (1988) são: Causas mecânicas, físicas, químicas, eletroquímicas e
biológicas, detalhadas a seguir.
2.3.1 Causas Mecânicas
As causas mecânicas são relacionadas a manifestações patológicas
causadas por acidentes, ou sobrecarga e impactos para os quais a estrutura não
havia sido dimensionada, conforme Souza e Ripper (1998). Esse tipo de evento
pode levar à ruína da edificação por não ser possível sua consideração no projeto e
execução da obra. Ocorrem com bastante frequência em garagens, onde os carros
batem ou raspam em pilares e em muretas.
2.3.2 Causas Físicas
As causas físicas, segundo Lapa (2008), são ciclos de gelo-degelo, tensões
térmicas, deformação por retração e fluência, desgaste por abrasão e efeito de altas
temperaturas.
2.3.2.1 Ciclos de gelo-degelo
Os ciclos de gelo-degelo, não são comuns no Brasil, mas em projetos para
países que são atingidos por baixas temperaturas esse efeito deve ser levado em
consideração. A manifestação patológica ocorre quando o concreto endurecido é
exposto a baixas temperaturas e a água contida nos capilares congela e se
expande, causando fissuras, conforme Lapa (2008).
19
2.3.2.2 Tensões térmicas
Segundo Ferreira (2000), as tensões térmicas envolvem variações de
temperatura que causam mudanças volumétricas em estruturas de concreto. Se as
mudanças volumétricas, expansão e contração forem maiores do que a resistência
da estrutura, o concreto pode fissurar. Normalmente, são as mudanças bruscas de
temperatura que fazem com que o exterior da peça se ajuste mais a temperatura
que o interior, causando fissuras.
2.3.2.3 Deformações por retração ou fluência
Segundo Lapa (2008), as deformações por retração e fluência são
relacionadas a perda da água presente no concreto. Se o ambiente está com a
umidade muito abaixo do nível de saturação pode ocorrer a retração por secagem. E
se o carregamento for mantido ao longo do tempo, pode ocorrer a perda de água
fisicamente absorvida e ocorrerá a deformação chamada fluência.
O efeito de retração pode ocorrer em argamassas, pastas de cimento e em
concreto no estado plástico ou endurecido e independe do carregamento.
2.3.2.4 Desgaste superficial por abrasão, erosão e cavitação
O desgaste superficial do concreto ocorre principalmente em pavimentos de
concreto devido ao tráfego de veículos. Segundo o a Norma 061/2004 (p. 2) do
Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes (DNIT), o desgaste
superficial “caracteriza-se pelo descolamento da argamassa superficial, fazendo com
que os agregados aflorem na superfície do pavimento, e com o tempo fiquem com a
sua superfície polida.”
Conforme Lapa (2008, p. 33), “a abrasão refere-se a atrito seco e é a perda
gradual e continuada da argamassa superficial e de agregados em uma área
limitada; bastante comum nos pavimentos...”.
Já a erosão, refere-se a um fluído em movimento, como ar e água, que
contém partículas em suspensão e gera desgaste pelo impacto nas superfícies de
concreto. A erosão ocorre principalmente em pontes. A intensidade do efeito da
erosão em meio aquoso, conhecido também como lixiviação, depende da
porosidade e resistência do concreto e das características das partículas em
movimento, conforme Lapa (2008).
20
A cavitação ocorre em águas correntes, onde formam-se bolhas de vapor
quando a pressão absoluta local é reduzida a pressão de vapor do ambiente,
segundo Lapa (2008). Quando estas bolhas entram em uma região onde a pressão
é maior, elas implodem e geram severas erosões localizadas. A cavitação é
observada por desgaste irregular da superfície, gerando uma aparência corroída,
diferente das áreas desgastadas onde a erosão é regular.
2.3.3 Causas Químicas
Existem diversos processos químicos que podem desencadear manifestações
patológicas nas estruturas de concreto armado. As principais são: Ataque por
ácidos, por sulfatos, por álcali-agregado e por cloretos.
2.3.3.1 Ataques por ácidos
A ação do hidrogênio pode contribuir para a deterioração dos concretos. A origem mais
comum para o hidrogênio são os ácidos, cujo grau de reação com o concreto é determinado,
primordialmente, pela sua concentração e pela solubilidade do sal de cálcio resultante.
(Souza e Ripper, 1998, p. 39).
Dentre os vários tipos de ácidos que podem causar danos ao concreto, a
ação do íon hidrogênio provoca a formação de produtos solúveis, que ao serem
transportados pelo interior do concreto vão deteriorando, segundo Souza e Ripper
(1988).
2.3.3.2 Ataque por sulfatos
O ataque por sulfato pode se manifestar sob a forma de expansão e fissuração do concreto.
Quando o concreto fissura sua permeabilidade aumenta e a água agressiva penetra mais
facilmente em seu interior, acelerando, portanto, o processo de deterioração. (Mehta e
Monteiro, 2008, p.161).
Na Figura 1 é possível observar os efeitos do ataque de sulfatos em uma
estrutura de concreto.
Para proteção contra o ataque de sulfatos deve-se melhorar a qualidade do
concreto, diminuindo a sua permeabilidade. Um alto consumo de cimento, baixa
relação água/cimento e uma cura e adensamento adequados contribuem para uma
maior resistência ao ataque de sulfatos, segundo Mehta e Monteiro (2008).
21
Figura 1 - Ataque de sulfatos em estrutura de concreto.
Fonte: Andrade (2016).
Além disso, conforme Mehta e Monteiro (2008), quando o ataque de sulfatos
ocorre internamente na estrutura, resulta na formação de etringita tardia. Isto ocorre
quando o agregado contaminado com gipsita ou cimento contendo um alto teor de
sulfatos é usado para a produção do concreto e sendo curado a temperaturas de
cura térmica elevadas, acima de 65ºC.
2.3.3.3 Ataque por álcali-agregado
“O chamado ataque por álcalis é uma reação química que ocorre devido ao uso de concretos
com agregados reativos aos hidróxidos alcalinos, normalmente provenientes do cimento. Esta
reação é chamada de reação álcali-agregado (RAA) e possui como consequência a formação
de um gel higroscópico que, na presença de umidade, é capaz de hidratar-se e aumentar de
volume.” Bolina et. al. (2013, p. 597).
Os danos causados pelo ataque por álcali-agregado podem ser observados
na Figura 2.
22
Figura 2 - Pilar de um edifício com manifestação patológica causada por ataque álcali-agregado.
Fonte: Pecchio, et al. (2006).
2.3.3.4 Ataque por cloretos
Segundo Silva (2006), o ataque por cloretos em armaduras é o problema mais
sério que pode ocorrer em uma estrutura. Existem vários fatores que podem
desencadear a corrosão de armaduras por meio da redução da alcalinidade, como a
carbonatação e a exposição da armadura a ambientes ácidos. Porém o ataque por
cloretos pode acontecer mesmo com o pH elevado.
Os cloretos são abundantes na natureza e podem ser encontrados em água
do mar, alguns aditivos aceleradores de pega, atmosferas marinhas, regiões
contaminadas por poluentes industriais e alguns produtos de limpeza de pisos e
fachadas com ácido muriático. O ataque dos íons cloreto é de forma pontual,
ocasionando uma corrosão localizada ou por pites, conforme Silva (2006). Na Figura
3 pode-se observar o dano causado por ataque de cloretos.
23
Figura 3 - Ataque por íons cloretos.
Fonte: Andrade (2016).
2.3.4 Causas eletroquímicas – Corrosão de armaduras
A corrosão de armaduras pode ser química ou eletroquímica. Conforme
Cánovas (1988), na corrosão química o metal reage de forma homogênea, em toda
a sua superfície, com o meio que o rodeia, não havendo geração de correntes
elétricas. A corrosão eletroquímica ocorre de forma localizada em pontos que atuam
como ânodos, sendo ela a maior causa de deterioração nas armaduras.
Segundo Bolina et al. (2013), a armadura do concreto não está suscetível a
sofrer corrosão, a não ser que o concreto ao seu redor esteja deteriorado. Isso
ocorre porque em produtos de ferro comum e aço há uma fina película, impermeável
e fortemente aderida a superfície. Esta película é denominada elemento passivador
do aço, conferindo-lhe resistência.
Conforme Mehta e Monteiro (2008), a corrosão pode ocorrer em estruturas
mal adensadas ou com cobrimentos insuficientes, onde a armadura fique exposta. A
maior parte das patologias em armaduras de concreto tem causas eletroquímicas,
característicos de corrosão em ambientes úmidos.
2.3.4.1 Carbonatação
“A carbonatação é um processo físico-químico que consiste na reação do
dióxido de carbono CO2 presente no ar (dissolvido no interior da fase aquosa dos
poros do concreto) com os hidróxidos constituintes do concreto hidratado.” Bolina et
24
al. (2013, p. 600). Esse gás carbônico reage com a água presente nos poros do
concreto e causa a diminuição do pH, ocorrendo a destruição da camada passivante
do aço, conforme Silva (2006). Na Figura 4 é apresentado um desenho de como
ocorre a carbonatação.
Figura 4– Carbonatação.
Fonte: Souza e Ripper (1988).
Segundo Carmona (2009), os principais fatores que influenciam na
carbonatação são: relação água/cimento, tipos de cimento e adições, concentração
de CO2 no ambiente, cura e compactação do concreto, umidade, temperatura e
fissuração.
2.3.5 Causas Biológicas
As causas biológicas estão geralmente mais presentes em ambientes rurais e
pontes, porém, também atuam nos centros urbanos. Causas biológicas são aquelas
causadas por vegetação que cresce entre as juntas de dilatação ou em fissuras nas
estruturas, segundo Souza e Ripper (1998).
Na Figura 5 pode-se observar a vegetação crescendo entre a junta de
dilatação de um viaduto.
25
Figura 5 - Vegetação crescendo na junta de dilatação de um viaduto.
Fonte: Jung (2011).
2.4 MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS
Geralmente as manifestações patológicas em estruturas de concreto
aparecem de forma bem característica. Sendo assim, pode ser simples para um
profissional, com experiência na área, identificar as causas e as possíveis
consequências daquela manifestação, de acordo com Vitório (2008).
2.4.1 Fissuração
É comum que qualquer ruptura sútil em forma de linha na superfície de
qualquer material sólido seja chamada de fissura. Porém, existem quatro
denominações para esse tipo de ruptura, de acordo com a sua espessura. Segundo
Vitório (2003), fissuras são rupturas de até 0,5mm, trincas tem espessura de 0,5mm
a 1,0mm, rachaduras é uma abertura excessiva de 1,0mm a 1,5mm podendo-se ver
através dela, e fendas, que possuem mais de 1,5mm de espessura.
Estas aberturas podem ser ativas ou passivas. As fissuras passivas ocorrem
quando chegam a sua espessura máxima e estabilizam, como é o caso das fissuras
por retração hidráulica. As fissuras ativas são provocadas por esforços variáveis que
provocam deformações variáveis no concreto, por exemplo as fissuras de origem
térmica.
26
Os efeitos da fissuração podem ou não causar grandes riscos a edificação.
Por isso é importante fazer a diferenciação do tipo de abertura e da sua causa para
poder solucionar o problema de forma adequada.
As principais causas de fissuração em estruturas de concreto são:
ressecamento, retração, variações de temperatura, erros de projeto ou execução,
agressividade do meio, carregamento, recalques na fundação e acidentes.
2.4.1.1 Ressecamento ou retração plástica
O ressecamento do concreto ou retração plástica, segundo Vitório (2003),
ocorre quando a estrutura não é molhada corretamente após a concretagem ou
quando há excesso de água. Assim, ocorre a perda de água devido a evaporação e
aquecimento causado pela cura do concreto. Elas manifestam-se durante as
primeiras 6 as 18h. O formato das fissuras em lajes é observado na Figura 6.
Figura 6 - Fissuras provocadas por ressecamento de laje maciça.
Fonte: Vitório (2003).
2.4.1.2 Retração
A retração ocorre quando a porcentagem de água interna do concreto diminui
e é mais intensa em período quente e seco. Este efeito se estende durante 2 a 3
anos gerando tensões de tração na superfície da peça e compressão no interior,
conforme Vitório (2003). Nas vigas de vários vãos as fissuras aparecem próximo aos
apoios, principalmente se eles são fixos.
27
Figura 7 - Retração em muro de concreto apoiados no solo.
Fonte: Vitório (2003).
2.4.1.3 Variações térmicas
Segundo Thomaz (1989), os elementos da construção estão sujeitos a
variações de temperaturas sazonais ou diárias. Essas variações causam contração e
dilatação do material e como esses movimentos são restringidos por diversos
vínculos que envolvem os elementos as tensões podem provocar o aparecimento de
fissuras.
As movimentações térmicas estão relacionadas com as propriedades do
material, a intensidade da variação da temperatura e o grau de restrição do material.
As principais movimentação ocorrem quando materiais de diferentes
coeficientes de dilatação térmica estão em contato e sujeitos a mesma variação de
temperatura, exposição de elementos a diferentes solicitações térmicas naturais ou
diferentes temperaturas ao longo de um mesmo componente, conforme Thomaz
(1989).
Na Figura 8 observa-se uma fissura causada entre materiais de diferentes
coeficientes de dilatação térmica.
28
Figura 8 - Fissura entre alvenaria e laje de cobertura.
Fonte: Thomaz (1989).
2.4.1.4 Carregamento
Conforme Thomaz (1989), a atuação de sobrecarga pode gerar fissuras em
elementos estruturais e não estruturais. Esta sobrecarga pode ter sido considerada
no projeto, porém ter sido mal executada ou mal calculada, ou também a fissura
pode ser causada por uma sobrecarga que não foi considerada no projeto.
Um exemplo, dentre as muitas configurações de sobrecargas e fissuras, é a
fissuração causada pela flexão de uma viga sub-armada, mostrada na Figura 9.
Figura 9 - Viga sub-armada submetida a flexão.
Fonte: Thomaz (1989).
2.4.1.5 Recalques na fundação
Segundo Thomaz (1989), os recalques em fundações podem ser causados
por adensamento de camadas profundas, fundações assentadas sobre corte e
aterro, interferência do bulbo de tensões de um edifício maior em um menor, falta de
homogeneidade do solo, rebaixamento do lençol freático, diferentes sistemas de
fundações em um mesmo edifício, entre outros.
29
De maneira geral, as fissuras provocadas por recalques diferenciais são
inclinadas, podendo ser confundidas com as fissuras causadas por deflexão de
elementos estruturais. Contudo, as fissuras provocadas por recalques tendem a ser
maiores e inclinadas para o lado de maior recalque, mostrado na Figura 10. Além
disso, podem haver esmagamentos localizados em forma de escama, conforme
mencionado por Thomaz (1989). Essas fissuras podem causar danos nas estruturas
se não solucionadas logo do seu aparecimento.
Figura 10 - Recalque diferencial causado pela falta de homogeneidade do solo.
Fonte: Thomaz (1989).
2.4.2 Lixiviação do concreto (eflorescência)
Segundo Lapa (2008), a lixiviação é “provocada quando águas puras com
poucos ou nenhum íon de cálcio entram em contato com a pasta de cimento
Portland; elas podem hidrolisar ou dissolver os produtos contendo cálcio.” Quando o
produto lixiviado entra em contato com o CO2 (gás carbônico) do ar, resulta em
crostas brancas de carbonato de cálcio na superfície, como observado na Figura 11.
30
Figura 11 - Eflorescência entre vigas.
Fonte: Souza (2008).
2.4.3 Segregação do concreto
“É a separação entre os elementos de concreto – a brita e a argamassa –
logo após o lançamento.” Vitório (2008). A segregação pode ocorrer devido ao mal
adensamento do concreto, ao espaçamento errado das barras, não permitindo a
passagem de agregados ou a uma forma muito alta causando a segregação do
concreto na queda, cita Vitório (2008). Na Figura 12 pode-se observar que os
agregados não estão envolvidos com argamassa.
Figura 12 - Segregação do concreto.
Fonte: Rendeiro (2013).
31
2.5 ENSAIOS INFORMATIVOS
“Os ensaios informativos têm a finalidade de determinar a qualidade de uma
estrutura, ou elemento de concreto armado ou protendido, que está em fase de
execução, em serviço ou fora, por ter-se produzido uma falha na mesma.” Cánovas
(1988, p. 459).
Antes de se realizar qualquer técnica de recuperação e reforço, é necessário
que se tenha certeza de qual a origem, intensidade e tipo de manifestação
patológica que está ocorrendo. Para isso, geralmente é necessário que algum
ensaio seja realizado.
Além disso, os ensaios também são necessários quando: se quer conhecer a
resistência real da estrutura. Por exemplo, em casos de mudança do uso da mesma
ou em quando se quer descobrir a capacidade residual de uma estrutura que sofreu
uma ação acidental, como incêndios e impactos por acidente.
A seguir serão descritos os ensaios informativos mais comuns, segundo
Cánovas (1988).
2.5.1 Extração de testemunhos de concreto
Este ensaio segue a NBR 7680/2015 - Concreto – Extração, preparo, ensaio e
análise de testemunhos de estruturas de concreto.
Segundo Cánovas (1988), a extração de corpos de prova é um método
destrutivo no qual os corpos de prova são extraídos da estrutura de concreto para
determinação da resistência à compressão, tração, módulo de deformação e
diagrama de tensão-deformação. Eles podem ter forma cilíndrica, cúbica ou
prismática. Algumas vezes, é necessário ensaios adicionais por outros métodos,
pois muitas variáveis podem interferir nos ensaios dos corpos de prova.
As amostras devem ser representativas de todo o concreto do lote. Por isso,
deve-se definir zonas que tenham sido feitas com um mesmo volume de concreto,
nas mesmas condições de exposição. Os corpos de prova extraídos do concreto da
obra tendem a possuir um valor de resistência menor aos confeccionados no
laboratório devido as operações de transporte, colocação, compactação e cura não
tão ideais, conforme Cánovas (1988).
Segundo a NBR 7680/2015, anteriormente a extração, as posições das
armaduras devem ser verificadas para que não haja corte das mesmas. Essa
32
verificação pode ser feita por meio do uso de um detector de metais (pacômetro),
junto com o estudo do projeto estrutural.
O testemunho deve ser íntegro, sem fissura, segregação, ondulações, e não
podem possuir materiais estranhos, como madeira, segundo a NBR 7680/2015.
Testemunhos com algum desses problemas devem ser descartados.
2.5.2 Esclerometria
“O ensaio esclerométrico, Figura 13, é um método não-destrutivo com o qual
se trata de achar a resistência do concreto através da dureza superficial.” Cánovas
(1988, p. 467).
Para realização do teste deve-se tomar a precaução de tornar lisa e plana a
superfície onde será realizado o ensaio. Outra precaução é realizar o ensaio onde
houver a maior proporção de argamassa, porque caso haja nichos de pedra ou
agregados próximo o valor obtido pode ser mais alto ou mais baixo. Além disso, não
se deve utilizar o esclerômetro com concretos molhados ou velhos, porque neste
caso a carbonatação superficial altera os valores obtidos, conforme Cánovas (1988).
O número de determinações por zona deve ser em torno de dez para que se
obtenha uma média representativa.
A NBR 7584/2012 define todos os procedimentos para avaliação da dureza
superficial de concreto endurecido, pelo esclerômetro de reflexão.
Figura 13 - Esclerômetro com medidor.
Fonte: Cánovas (1988).
2.5.3 Ultrassom
Este ensaio é normalizado pela NBR 8802/2013 – Concreto endurecido –
determinação da velocidade de propagação de onda ultrassônica. Segundo Aguiar
33
(2006, p. 124), “Este ensaio determina a velocidade de propagação de ondas
longitudinais, obtidas por pulsos ultra-sônicos através das amostras de concreto,
tendo como principal objetivo verificar a compacidade do material.”
Segundo Cánovas (1988), estes testes tem a vantagem, quando comparados
aos esclerométricos, de não se limitarem a uma determinação superficial das
características do concreto, e sim de toda a sua massa.
Para fazer o ensaio, coloca-se um pólo emissor e um receptor frente a uma
massa de concreto. Quanto maior a velocidade de propagação da onda ultrassônica,
maior a resistência do concreto. Assim como no ensaio esclerométrico, pode haver
divergências nos valores dependendo de como foi a execução da estrutura.
2.6 TÉCNICAS DE RECUPERAÇÃO E REFORÇO
Para se optar pela melhor técnica de recuperação, primeiramente deve-se
obter um diagnóstico seguro dos danos que ocorreram e se esse dano não interferiu
em nenhum outro local, como instalações hidrossanitárias e elétricas, segundo
Thomaz (1989). Quanto mais próximo a solução corretiva adotada estiver da medida
preventiva recomendada, maior será a eficiência do reparo. A seguir serão propostas
soluções gerais para algumas das patologias detalhadas no item 2.4.
2.6.1 Fissuras
Existem várias técnicas para reparo de fissuras em estruturas de concreto
armado. A escolha de uma dessas técnicas varia conforme o tamanho, as
características e o dano causado pela fissura. Segundo Gomes (2003), as fissuras
ativas necessitam de reforço antes da correção ser realizada, para que a abertura da
fissura não haja alteração na dimensão da fissura. A Figura 14 mostra um esquema
de quais atitudes devem ser tomadas de acordo com o tipo e a quantidade de
fissuras.
34
Figura 14 - Ações para adotar na recuperação de fissuras.
Fonte: Gomes (2003).
Segundo Souza e Ripper (1988), as principais formas de correção de fissuras
são: injeção, selagem e grampeamento.
2.6.1.1 Injeção de fissuras
As fissuras em estruturas de concreto armado que ainda não apresentam
corrosão de armaduras ou em locais como reservatórios, que devem ser estanques,
podem ser reparadas por meio de injeção de resina epóxi. Para a injeção ser feita a
abertura deve ser a maior possível, ou seja, quando a estrutura estiver mais
solicitada a cargas ou temperaturas, conforme Thomaz (1989). A injeção de resina
não aumenta a resistência da estrutura.
Segundo Souza e Ripper (1988), a injeção deve ser feita em fissuras com
abertura maior a 0,1 mm. Para o preenchimento da fissura geralmente são usadas
resinas epoxídicas, por serem produtos não retráteis, de baixa viscosidade, altas
capacidades resistentes e aderentes, endurecem rapidamente e possui bom
comportamento quando exposta a agentes agressivos.
A injeção de fissuras pode ser feita seguindo os seguintes passos:
a) Abertura de furos ao longo da fissura com diâmetro de 10 mm e profundidade
de 30 mm aproximadamente. O espaçamento (l) entre eles deve variar entre
50 mm e 300 mm, respeitando um máximo de 1,5 vezes a profundidade da
fissura, mostrada na Figura 15:
35
b) Remoção da poeira da fenda e dos furos com jatos de ar comprimido, seguida
de aspiração;
c) Fixar os tubinhos de plástico, com diâmetro um ponto inferior, nos furos, onde
será injetado o produto;
d) A selagem é feita com cola epoxídica bi-componente. Ao redor dos tubos a
aplicação de cola deve ser um pouco maior para garantir a fixação deles.
e) Antes de iniciar a injeção, deve-se fazer a injeção de ar comprimido nos furos
e verificar a intercomunicação. Se houver obstrução, o espaçamento entre os
furos deve ser reduzido;
f) Por fim, pode-se iniciar a injeção pelos pontos de cotas mais baixas.
Figura 15 - Preparação da fenda para injeção.
Fonte: Souza e Ripper (1988).
2.6.1.2 Selagem de fissuras
A selagem é feita para vedar fissuras ativas com o uso de um material
aderente, com resistência mecânica e química, não retrátil e com módulo de
elasticidade suficiente para adaptar-se as deformações da fenda, como citado por
Souza e Ripper (1988).
Para fissuras com espessura menores que 10mm a selagem é feita com cola
epoxídica bi-componente, como na letra d do item 2.6.1.1. A aplicação deve ser feita
com espátula ou colher de pedreiro.
36
Para fissuras com espessura entre 10mm e 30mm deve-se fazer o
enchimento da fenda, sempre na mesma direção com grout ou resina e selagem
com produto a base de epóxi, como mostrado na Figura 16.
Figura 16 - Reparo de fissura com espessura entre 10mm e 30mm.
Fonte: Souza e Ripper (1988).
E para fissuras com abertura maior que 30mm deve-se utilizar um cordão de
poliestireno extrudado ou uma mangueira plástica para apoio e isolamento do
selante ao fundo da fenda. A seguir aplica-se resina, geralmente epoxídica, para
aderência do mastique, colocado logo a seguir para o fechamento da fissura. Deve-
se observar no caso de fissuras com um abertura maior que 30mm se a superfície
dos bordos da fissura também não necessita de reforço, conforme Souza e Ripper
(1988).
2.6.1.3 Grampeamento de fissuras
O grampeamento, também chamado de costura de fissuras, é indicado para
fissuras ativas que se desenvolvem segundo linhas isoladas e por deficiências
localizadas na capacidade resistente, conforme Souza e Ripper (1988). Caso essa
situação não ocorra, o grampeamento aumentará a rigidez da peça no local da
fissura e poderá ocorrer fissuras na região adjacente.
Os grampos devem ser dispostos de maneira que não causem esforços em
linha, inclinados com relação a fissura e de comprimento variável. Como mostrado
na Figura 17.
37
Figura 17 - Reparo de uma fissura por grampeamento.
Fonte: Souza e Ripper (1988).
Antes da execução das costuras é ideal realizar o descarregamento da
estrutura, se possível. A seguir é feita a furação e preenchimento com resina
epoxídica ou cimentícia. Logo após o preenchimento devem ser colocados os
grampos e caso necessário fazer o preenchimento de vazios ao redor do grampo.
2.6.2 Corrosão de armaduras
Segundo Thomaz (1989), quando há corrosão de armaduras numa estrutura,
mas sem danos a resistência, pode-se seguir os seguintes passos:
a) Remoção do concreto solto e lascado próximos as barras corroídas;
b) Remoção do óxido de ferro por meio de lixamento ou jateamento de areia, até
que se atinja o metal são;
c) Remoção da poeira com jato de ar ou escova;
d) Proteção das barras de aço com pintura anticorrosiva;
e) Aplicação da resina epóxi nas barras e no concreto quando a pintura estiver
bem seca;
f) Dentro do período de cura da resina aplicar argamassa de cimento e areia
(1:2 ou 1:3), bem seca e fazer a compactação contra as armaduras e o
concreto;
g) Cura úmida da argamassa.
38
2.6.3 Reforço
Segundo Reis (1998), existem inúmeros métodos de reforço de estruturas e
cabe ao projetista analisar as particularidades da estrutura que será reforçada,
escolhendo a melhor técnica de reabilitação.
Para realização do reforço é ideal um alívio do carregamento no elemento a
ser reforçado, por meio de escoramentos ou macacos hidráulicos. Isso é utilizado
para se reduzir ao máximo a deformação do elemento, como flechas excessivas.
Assim, a intervenção funcionará efetivamente para na resistência e controle das
deformações.
2.6.3.1 Reforço com concreto armado
O reforço em concreto armado pode ser feito substituindo o material
danificado ou aumentando a seção transversal da peça. Neste caso, o material
adicionado trabalhará unido à peça existente. Um dos problemas encontrados neste
método é a retração do concreto novo que pode provocar fissuras e a redução de
aderência entre o reforço e a peça antiga, conforme Reis (1998).
Ainda segundo Reis (1998), para peças de difícil acesso pode ser utilizado
concreto projetado, já que pode ser lançado de qualquer direção e necessita de uma
menor quantidade de fôrmas. As desvantagens são o elevado custo da mão-de-obra
e a necessidade de equipamentos especializados.
2.6.3.2 Reforço com perfis metálicos
Segundo Cánovas (1988), o reforço com perfis metálicos é uma das técnicas
mais antigas dentro do campo dos reforços. Sua execução exige certos cuidados
para se conseguir a máxima eficiência e como o reforço não trabalha nas condições
para as quais foi projetado, podem aparecer defeitos secundários em outras partes
da edificação.
O reforço em pilares, conforme Cánovas (1988), ocorre quando os pilares
possuem capacidade de carga deficiente. Geralmente, os pilares são reforçados
com cantoneiras metálicas colocadas nos quatro cantos e unidos lateralmente entre
si por meio de presilhas soldadas. O inconveniente deste método é que o sistema só
entra em funcionamento quando o concreto atinge a ruptura. Para que isso não
ocorra é necessária a ligação das chapas com o as vigas, lajes ou fundações que
estão ligadas ao pilar, como mostrado na figura 18.
39
Figura 18 - Pilar reforçado com perfis metálicos.
Fonte: Cánovas (1988).
No caso das vigas, as cantoneiras metálicas podem ser usadas para esforços
de flexão e cortante e o método e o mesmo que no reforço dos pilares, onde as
cantoneiras são colocadas e unidas por meio de presilhas soldadas que atravessam
a laje, conforme Cánovas (1988).
2.6.3.3 Reforço com chapas de aço
Segundo Cánovas (1988), este método consiste na colagem de chapas de
aço utilizando resina epóxi. Para essa colagem é necessário que as superfícies
estejam isentas de líquidos, pó ou materiais que possam reduzir a aderência entre o
aço e o concreto. A limpeza pode ser feita com jato de areia, que além da limpeza
adequada, cria uma rugosidade na superfície, aumentando a área de contado do
adesivo com a base. Além disso, as superfícies dever se planas para que as chapas
não fiquei com partes muito afastadas do concreto. A espessura do adesivo deve ser
em torno de 1mm, porém em obras é praticamente impossível conseguir espessuras
tão pequenas.
2.6.3.4 Reforço com fibras de carbono
Os polímeros reforçados com fibras de carbono (PRFC), uma vez garantida a
boa qualidade do concreto e a ausência de corrosão de armaduras, “...possibilitam a
limitação de fissuras e redução de flechas, além do aumento da resistência à flexão
e ao cisalhamento.” Araújo (2002, p. 4).
40
Segundo Araújo (2002), os polímeros reforçados com fibras de carbono são
formados por fibra, matriz e adesivo. As fibras são responsáveis pela resistência e
rigidez do compósito. Existem vários tipos de fibras (vidro, carbono e aramida),
porém, as fibras de carbono são as mais rígidas e resistentes. A matriz polimérica
envolve completamente as fibras e promove proteção mecânica e contra agentes
agressivos, transferindo tensões. E o adesivo é responsável pela colagem na
superfície de concreto e distribuição de tensões, possibilitando a ação conjunta.
Para a execução do reforço o concreto deteriorado deve ser removido e as
armaduras corroídas devem ser substituídas. Os cantos angulosos devem ser
arredondados para evitar delaminação do compósito. As áreas que irão receber o
reforço devem ser apicoadas ou lixadas, limpas e secas. A superfície do concreto
pode ser melhorada com a aplicação de um primer, que penetra no concreto por
capilaridade e melhora a capacidade adesiva, conforme Araújo (2002). A colagem
do compósito difere para cada tipo de PRFC.
41
3 ESTUDO DE CASO
Este estudo de caso foi realizado com o intuito de analisar a estrutura de
concreto armado de uma edificação e as suas manifestações patológicas,
compreendendo: seleção do prédio, vistoria detalhada, levantamento das
manifestações patológicas da estrutura de concreto armado, análise dos dados
levantados, identificação das causas e possíveis soluções.
3.1 INFORMAÇÕES SOBRE O EDIFÍCIO
A edificação está localizada no município de Bagé/RS e foi construída em
1956 (61 anos).
A estrutura é dividida em duas partes, uma delas é um edifício residencial de
10 pavimentos localizado na Rua General Neto e está em uso. Sua fachada pode
ser observada na Figura 19.
Figura 19 - Fachada - Rua General Neto.
Fonte: Autor.
A segunda parte da edificação (inacabada) está localizada na Rua General
Sampaio (Figura 20), na parte posterior ao edifício, e serviria como um cinema,
chamado Cine Bagé. Esta foi a parte analisada porque a estrutura estava exposta e
com um grande número de manifestações patológicas.
42
Figura 20 - Fachada - Rua General Sampaio.
Fonte: Autor.
A estrutura nessa parte da construção é composta de subsolo, lojas e
sobrelojas, que não foram analisados pois estão em uso (Figura 21), e a parte
superior onde seria localizado o cinema, com sala de espera, plateia superior,
inferior e depósito.
Figura 21 - Lojas do pavimento térreo da estrutura.
Fonte: Autor.
43
Os pilares e vigas que ligariam uma edificação foram construídos porém não
foram finalizados e estão expostos a intempéries, conforme mostra a Figura 22.
Figura 22 - Pilares e vigas que ligariam as duas edificações.
Fonte: Autor.
3.2 ANÁLISE DAS MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS
Para análise das manifestações patológicas deve-se considerar que a
estrutura estava sob ação de intempéries, sem cobertura e manutenção durante
diversos anos. Como o projeto e a estrutura foram executados há 61 anos, é
provável que não se enquadrem nas normas atuais.
3.2.1 Armaduras expostas
Inicialmente, um dos problemas constatados em diversas estruturas na
edificação foi a falta de cobrimento ou desplacamento deste cobrimento deixando as
armaduras expostas, sujeitas a corrosão e enfraquecimento da estrutura.
3.2.1.1 Lajes
A armadura positiva, na parte inferior das lajes, foi a que apresentou maior
exposição, como mostrado na Figura 23. Em praticamente todas as lajes analisadas
a armadura inferior estava exposta. Isso pode ter sido ocasionado pelo cobrimento
44
insuficiente que se desprendeu da armadura. As armaduras, pela análise visual, já
apresentavam um considerável grau de corrosão.
Figura 23 – Armadura positiva exposta de uma laje.
Fonte: Autor.
3.2.1.2 Escadas
A edificação apresenta duas escadas, uma em cada lado para subir na sala
de espera. Elas são arredondadas e com degraus em cascata (Figura 24). Ambas
apresentam manifestações patológicas na parte inferior onde há armaduras
expostas (Figura 25). É possível que esse dano tenha ocorrido porque as armaduras
estavam com o espaçamento muito pequeno e o agregado não atravessou o
espaçamento e não permitiu que a argamassa cobrisse toda a armadura. Também,
pode ter ocorrido devido ao pequeno cobrimento que fez com que o concreto se
desprendesse.
Apesar da exposição desta armadura, visualmente ela ainda não apresenta
grandes sinais de corrosão.
45
Figura 24 - Escada com degraus em cascata
Fonte: Autor.
Figura 25 - Armaduras expostas na escada.
Fonte: Autor.
3.2.1.3 Vigas
Além das lajes e escadas, algumas vigas também possuíam armaduras
aparentes, mas que ainda não estavam corroídas, em uma análise visual. Uma delas
pode ser observada na Figura 26. Neste caso, o cobrimento pode ter sido
46
insuficiente e ocorreu o desprendimento da armadura, e devido a exposição a
intempéries a estrutura foi ainda mais degradada.
Figura 26 - Armadura exposta em uma viga.
Fotos: Autor.
3.2.2 Corrosão de armadura nos pilares
O problema de corrosão mais grave encontrado foi nas armaduras dos pilares
da fachada da edificação e em alguns pilares internos. Uma grande parte dos pilares
estava com a armadura exposta próxima ao piso (Figura 27). Devido ao nível de
corrosão que apresentavam aparentemente, pode-se fazer necessário a reforço da
estrutura após sua recuperação. No segundo pilar da Figura 27 pode-se observar
que a armadura longitudinal já está causando um aumento na fissuração e
desplacamento de concreto devido seu estado de corrosão (aumento de volume).
47
Figura 27 - Pilares com corrosão de armaduras.
Fonte: Autor.
3.2.3 Umidade nas lajes
Outra manifestação patológica encontrada está relacionada a umidade nas
lajes. Como a estrutura não possui cobertura e nem está fechada com alvenaria a
chuva penetra na estrutura e se acumula sobre as lajes, gerando bolor e danos que
podem se tornar graves se não recuperados.
Na Figura 28 pode-se observar água acumulada na laje mas neste ponto
ainda não houve grandes danos, provavelmente por estar exposto ao sol.
Figura 28 - Água empoçada na área da plateia inferior.
Fonte: Autor.
48
Nas Figuras 29 e 30 observa-se que a umidade já está causando bolor e
mofo, possivelmente já pode ter causado danos naquela parte da estrutura. Além
disso, em ambos os casos a umidade está aumentando a corrosão das armaduras
expostas nas lajes. Outros lugares que apresentam a abertura para passagem de
condutos de ventilação também apresentam este dano.
Figura 29 - Umidade e bolor na abertura onde está localizada a escada.
Fonte: Autor.
49
Figura 30 - Umidade em uma abertura para passagem de ventilação.
Fonte: Autor.
3.2.4 Segregação do concreto
A segregação do concreto, explicada no item 2.4.3, ocorreu em algumas vigas
e lajes da edificação (Figuras 31 e 32). Esta segregação deixou as armaduras
expostas, sujeitas a corrosão.
Figura 31 - Segregação do concreto em uma viga.
50
Fonte: Autor.
Figura 32 - Segregação do concreto na parte inferior de uma laje.
Fonte: Autor.
3.2.5 Impermeabilização danificada ou não executada
Como a estrutura é antiga, os trechos onde a impermeabilização havia sido
executada já estavam danificados e com falhas devido a ação do sol e chuva (Figura
32).
Figura 33 - Impermeabilização danificada.
Fonte: Autor.
51
Em outro trecho, a impermeabilização teve que ser reforçada, utilizando-se
uma manta asfáltica, pois estava causando infiltração na loja que se encontra no
andar abaixo (Figura 33).
Figura 34 - Impermeabilização refeita com manta asfáltica.
Fonte: Autor.
3.3 PROPOSTA DE SOLUÇÕES
Inicialmente, propõe-se que seja feita uma inspeção detalhada de todos os
elementos estruturais a fim de identificar com detalhes a situação “como construído”
em relação aos projetos iniciais (dimensões, seções, armaduras, cobrimentos,
materiais, etc.), condições e estágio de degradação, levantamento de
carregamentos, resistência dos materiais, revisão do cálculo estrutural incluindo
detalhamento dos reforços necessários e das técnicas de recuperação.
3.3.1 Ensaios e Reforço
Para a identificação e quantificação dos danos e resistência dos materiais
pode-se utilizar de técnicas como: extração de corpos de prova de concreto e de
armaduras, esclerometria, pacometria, avaliação da carbonatação, ultrassom,
potencial de corrosão, etc.
Os reforços podem ser realizados utilizando-se das técnicas explicadas no
item 2.5.3.
52
3.3.2 Recuperação
3.3.2.1 Armadura exposta e corroída nas estruturas em geral
Para a recuperação das estruturas de concreto armado com armadura
exposta, fazer a retirada do concreto que está ao redor da armadura corroída. A
seguir, deve ser feita uma escovação da armadura até se remover a parte corroída.
O pó e rejeito que estiverem presentes após a escovação devem ser retirados com o
auxílio de pincéis e aspirador de pó; pintar as armaduras com produto contra
corrosão; e fechamento da área com resina epóxi e/ou com graute. As armaduras
devem ficar cobertas por graute seguindo a espessura definida pela NBR
6118/2014.
3.3.2.2 Armadura exposta e corroída na parte inferior das lajes
Para o caso das lajes com a armadura exposta, por ser uma área onde não é
possível a utilização de formas, pode-se utilizar concreto projetado como
mencionado no item 2.6.3.1. A limpeza da armadura corroída e do concreto
danificado, anteriormente ao lançamento do concreto projetado, também deve ser
executada. Pode se fazer necessário a colocação de armadura extra adicional para
atender a resistência necessária de suporte da laje. A desvantagem é a onerosa
mão de obra e equipamentos para realização do concreto projetado. Pode-se
observar como é executado o concreto projetado na Figura 35.
Figura 35 - Concreto projetado
Fonte: Daldegan (2017).
53
3.3.2.3 Umidade
A umidade pode ser evitada com a vedação, impermeabilização, cobertura,
aplicação de reboco e pintura na estrutura e impedindo a entrada de água. Isto é
importante para que não ocorram maiores danos na estrutura.
54
4 CONCLUSÕES
Este trabalho apresentou um estudo sobre manifestações patológicas em
estruturas de concreto armado e os resultados obtidos de um estudo de caso
realizado em uma edificação inacabada.
Como visto, são inúmeras as manifestações patológicas que podem ocorrer.
Todas as fases da obra devem ser criteriosamente executadas para que as
manifestações não se desenvolvam, pois o retrabalho para correção normalmente é
mais caro que a execução e manejo correto da estrutura.
Além disso, foram revistos os conceitos de durabilidade, desempenho, vida
útil e a composição das estruturas de concreto armado. Esses três conceitos devem
ser levados em consideração durante todas as fases do projeto, execução e
utilização da estrutura, para que atenda a função desejada.
Como a sociedade exige cada vez mais agilidade e menores custos, por
vezes o cuidado com as atividades da obra diminui. Assim, é muito comum o
aparecimento das manifestações patológicas.
Neste trabalho pode-se analisar a divisão entre as causas e tipos de
manifestações mais comuns. As causas mais importantes, são: mecânicas, físicas,
químicas e eletroquímicas. A diferenciação delas é importante pois facilita que sejam
evitadas durante o projeto e a execução da obra. Já o reconhecimento das
manifestações patológicas é importante pois permite que as medidas corretas sejam
tomadas para correção. Caso a medida não seja a ideal para a situação,
provavelmente a manifestação patológica irá reaparecer ou podem ser gerados
danos em outros locais.
Do estudo de caso, pela estrutura ser antiga e inacabada, pode-se verificar
diversas manifestações patológicas, grau de avanço e severidade ao longo do
tempo e causas. A falta de elementos protetores como cobrimento,
impermeabilização, pintura, cobertura, plano de manutenção, entre outros, leva a um
aceleramento da degradação das estruturas e consequente redução da vida útil e da
segurança estrutural.
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