Patologias em Pilares de Concreto Armado

Autor: Éder dos Reis Condé

RESUMO

O tema proposto no artigo é o estudo de Patologias em Pilares de Concreto Armado. O artigo aborda as manifestações patológicas em Pilares de Concreto Armado e as exigências das normas na execução e nos projetos, abordando a origem, os sintomas, os mecanismos e as causas dos defeitos em pilares. É importante identificar essa patologia para evitar riscos matérias e à integridade das pessoas. O levantamento de dados e informações se dá por meio de pesquisa eletrônica via internet, via livros dos autores mais reconhecidos no ramo da Engenharia Civil, bem como em dissertações, publicações de revistas e boletins técnicos.

Palavras-chave: Patologia, Concreto Armado, Pilares.

1. INTRODUÇÃO

O tema proposto no artigo é o estudo de Patologias em Pilares de Concreto Armado. Para

que a construção não apresente falhas ou patologias é importante observar de forma

adequada às etapas de planejamento/concepção, projeto, fabricação de materiais,

execução e seu uso. No artigo serão abordadas as manifestações patológicas e as

exigências das normas na execução e nos projetos, abordando a origem, os sintomas, os

mecanismos e as causas dos defeitos dos pilares de concreto armado executados nas

construções civis, baseado em estudo da literatura da área e normas da ABNT.

Os Pilares são elementos estruturais alongadas verticalmente, que servem para suportar e

transmitir os esforços da estrutura até as fundações. A patologia nas edificações se dedica

ao estudo de anomalias ou problemas (possíveis doenças) do edifício e as alterações

anatômicas e funcionais causadas no mesmo. Essas doenças podem ser adquiridas durante

a execução da obra (emprego inadequado de materiais e métodos construtivos) ou na

concepção do projeto, ou mesmo serem adquiridas ao longo de sua vida, podendo ocorrer

até sua ruína. Qual a necessidade de identificar uma patologia ou falha em um pilar? É

importante identificar essa patologia para evitar riscos matérias e à integridade das

pessoas.

Disponível em: http://www.engenheirodeestruturas.com.br/

1.1.Objetivo Geral

Este trabalho tem por objetivo analisar e fazer uma revisão bibliográfica sobre o tema

patologia em Pilares de concreto armado.

1.2. Objetivos Específicos

- Conceituar os pilares e seus elementos constituintes.

- Pesquisar as principais ocorrências dos problemas patológicos em pilares de concreto

armado na bibliografia existente.

- Analisar manifestações patológicas originadas nos pilares de concreto armado e suas

causas.

1.3. Justificativa

O presente artigo busca a apresentação do tema Patologias em Pilares de Concreto

Armado presente na maioria das edificações devido aos erros que podem ocorrer durante

a concepção da estrutura, podendo se originar durante a execução do anteprojeto, ou

durante a elaboração do projeto executivo. A escolha por este tema se justifica pela

necessidade de um maior controle e acompanhamento de um profissional capacitado para

evitar que muitas estruturas apresentem desempenho insatisfatório devido às falhas

involuntárias, imperícia, má utilização dos materiais, envelhecimento natural, erros de

projeto, entre outros.

A relevância da realização deste trabalho se deve à necessidade de se fazer um

levantamento das patologias detectadas, a qual a partir desta se poderá realizar um estudo

para determinar as causas desses problemas.

2. Referencial Teórico

2.1. Conceituação Concreto Armado

O concreto é uma mistura feita de agregados miúdos e graúdos, cimento, areia e água.

Ele apresenta grande capacidade de resistência às tensões de compressão de uma

estrutura, porém possui uma baixa resistência à tração. Para solucionar este problema, são

adicionadas ao sistema as barras de aço, que compõem a armadura da estrutura, fazendo

com que o conjunto concreto mais armadura suportem as duas tensões: compressão e

tração. O termo concreto armado é a presença desses dois materiais (concreto e barras de

aço) que, trabalhando juntos, conseguem dar estabilidade às estruturas.

Para que haja uma real solidariedade entre ambos os materiais, a fim de estes trabalhem

de forma conjunta, é necessário que haja uma aderência entre os mesmos.

O concreto armado é uma união do concreto simples e de um material resistente à tração

(envolvido pelo concreto) de tal modo que ambos resistam solidariamente aos esforços

solicitantes (Bastos, 2006).

2.2. Conceituação de Pilares

Pilares são elementos lineares de eixo reto, usualmente disposto na vertical, em que as

forças normais de compressão são preponderantes (NBR 6118, 2014).

No sistema estrutural básico de edifícios, sistema composto por lajes, vigas e pilares, estes

últimos são responsáveis por receber os carregamentos das vigas e transmiti-los até a

estrutura de fundação. Os materiais de construção empregados na produção de pilares são

principalmente o concreto armado e o aço.

2.3. Conceito de patologia de estruturas de concreto armado

O crescimento muito acelerado da construção civil provocou a necessidade de inovações,

trazendo também a aceitação de certos riscos, que demandam um maior conhecimento

sobre estruturas e materiais. Esse aprendizado provém das análises dos erros acontecidos,

que têm resultado em deterioração precoce ou acidentes. Apesar disto tudo, tem sido

constatado que algumas estruturas acabam por ter desempenho insatisfatório,

confrontando-as com os objetivos as quais se propunham (SOUZA E RIPPER, 1998).

Entende-se por Patologias do Concreto Armado a ciência que estuda as causas,

mecanismos de ocorrência, manifestações e consequências dos erros nas construções

civis ou nas situações em que a edificação não apresenta um desempenho mínimo

preestabelecido pelo usuário.

2.4. Aspectos construtivos

2.4.1. Dimensões Mínimas

Os aspectos construtivos dos pilares é fundamental no projeto de estruturas. De acordo

NBR 6118 (2014) a seção transversal de pilares não deve ter dimensão inferior a 19 cm,

porém em casos especiais, permite a redução deste valor para 14 cm, desde que os

esforços solicitantes de cálculo sejam majorados por um coeficiente γn, conforme a

Quadro 1.

A norma também descreve que para qualquer caso a seção transversal mínima de um pilar

nunca deverá ter área inferior a 360 cm².

A NBR 6118 (2014) define também pilar-parede, onde a menor dimensão do pilar deve

ser menor que 1/5 da maior dimensão do pilar.

Quadro 1: Valores do coeficiente adiciona γn para pilares e pilares-parede

Fonte: NBR 6118 (2014)

2.4.2 Cobrimento

A NBR 6118/2014 determina as espessuras mínimas dos cobrimentos das armaduras

de estruturas de concreto armado baseadas na classe de agressividade ambiental de cada

tipo de estrutura e elemento estrutura, conforme demonstrados no Quadro 2 e Quadro 3

Quadro 2: Cobrimentos mínimos de armaduras

Fonte: NBR 6118 (2014)

Quadro 3: Classes de agressividade ambiental

Fonte: NBR 6118 (2014)

Através do Quadro 2, verifica-se que os cobrimentos de armadura para pilares variam

entre 25 mm e 50 mm para estruturas usuais de concreto armado e 30 mm a 55 mm para

concreto protendido.

O cobrimento das armaduras nas estruturas de concreto influencia diretamente a

durabilidade da estrutura e a vida útil da construção. Esta relação entre o cobrimento e a

durabilidade é baseada na premissa de que função do cobrimento é criar uma barreira de

proteção para a armadura contra as ações do ambiente (Maran, 2015).

2.4.3 Concreto

A NBR 8953 (2015) define que os concretos são separados por grupos e classes de

resistência característica à compressão (fck) conforme o Quadro 4.

Quadro 4: Classes de resistências de concretos estruturais

Fonte: NBR 8953 (2015)

2.3.4 Aço

A NBR 7480 (2007) define que as armaduras para concreto armado são classificadas

como fios e barras. A principal forma de classificação destes elementos é pela sua

resistência característica ao escoamento (fyk), conforme mostrado na Quadro 5.

Sendo que a NBR 6118 (2014) determina que para pilares o diâmetro mínimo da

armadura longitudinal deve ser de 10 mm e a armadura transversal 5mm.

Quadro 5: Propriedades mecânicas de aços para concreto armado

Fonte: NBR 7480 (2007)

2.4. Tipos mais comuns de Patologias em Pilares de Concreto Armado

2.4.1 Patologias geradas na etapa de concepção da estrutura (projeto)

A inobservância das normas pode provocar várias patologias e riscos para integridade da

estrutura.

Essa patologias podem se originar durante o estudo preliminar (lançamento da estrutura),

na execução do anteprojeto, ou durante a elaboração do projeto de execução, também

chamado de projeto final de engenharia (Ripper, 1998).

Exemplos dessas patologias:

• elementos de projeto inadequados (má definição das ações atuantes ou da combinação

mais desfavorável das mesmas, escolha infeliz do modelo analítico, deficiência no

cálculo da estrutura ou na avaliação da resistência do solo, etc.);

• falta de compatibilização entre a estrutura e a arquitetura, bem como com os demais

projetos civis;

• especificação inadequada de materiais;

• detalhamento insuficiente ou errado;

• detalhes construtivos inexequíveis;

• falta de padronização das representações (convenções);

• erros de dimensionamento, como vimos figura abaixo há um excesso de ;

2.4.2 Patologia gerada na fase de utilização da estrutura (manutenção)

Para uma estrutura apresentar um bom desempenho deve ser observado o correto uso para

a qual foi projetada, especialmente quanto aos carregamentos e possível presença de

materiais ou elementos agressivos ao concreto armado. Um adequado planejamento e

manutenção periódica deve observado.

Problemas patológicos ocasionados por manutenção inadequada, ou pela falta de

manutenção, têm sua origem no desconhecimento técnico, na incompetência e em

problemas econômicos

2.4.3. Carbonatação e Oxidação de Armaduras

A carbonatação é um dos mecanismos mais decorrentes De deterioração do concreto

armado. O dióxido de carbono (CO2) presente no ar penetra nos poros do concreto e reage

com o hidróxido de cálcio formando carbonato de cálcio (CaCO3) e água. Este processo

é acompanhado pela redução da alcalinidade do concreto.

Em concreto de mediana qualidade observa-se que a velocidade da carbonatação varia

entre 1 e 3 mm por ano (SILVA, 1995). Observa-se que a intensidade da corrosão devido

à carbonatação é influenciada pela espessura do cobrimento, sendo que a corrosão inicia-

se nas armaduras onde as espessuras da camada de cobrimento são menores. Com a

carbonatação, as armaduras se tornam mais vulneráveis como se verifica pela figura 1

abaixo.

Figura 1 – Detalhe do Pilar

Fonte: http://www.bibliotecadigital.ufmg.br/dspace/bitstream/handle/1843/ISMS-6ZNRER/disserta__o_mestrado_jos__eduardo_de_aguiar.pdf?sequence=1

Basicamente os parâmetros que influenciam a penetração de cloretos são os mesmos para

a penetração do CO2 (gás Carbônico). O tipo de cimento utilizado influencia a

concentração de cloros, tendo aqueles com teores mais elevados de C3A (aluminato

tricálcico) desempenho superior aos cimentos com baixos teores de C3A (ANDRADE,

1992).

As fissuras no concreto favorecem a penetração dos cloretos, sendo que velocidade

depende da abertura das fissuras e da qualidade do concreto, conforme figura 2 abaixo.

Figura 2 – Esquema deterioração da armadura

Fonte: Helena, P.R.L,1986

2.4.4. Ninhos de concretagem/segregação do concreto

Nesta patologia ocorre uma separação visível dos agregados. Há espaços não preenchidos

pela nata de cimento entre os agregados.

Esta situação provocada pelo excesso ou deficiência de compactação do concreto; pelo

excesso ou falta de água na mistura do concreto; dimensão máxima característica do

agregado maior que o espaçamento da armadura (CARNEIRO,2004).

Figura 3 – Detalhe da segregação do concreto no Pilar

Fonte: http://www.bibliotecadigital.ufmg.br/dspace/bitstream/handle/1843/ISMS-6ZNRER/disserta__o_mestrado_jos__eduardo_de_aguiar.pdf?sequence=1

3. Metodologia (Métodos e Técnicas de Pesquisa)

Este trabalho tem seu desenvolvimento baseado em uma revisão bibliográfica geral sobre

as causas de patologias mais comuns.

O levantamento de dados e informações se dá por meio de pesquisa eletrônica via internet,

via livros dos autores mais reconhecidos no ramo da Engenharia Civil, bem como em

dissertações, publicações de revistas e boletins técnicos.

4. APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS DADOS

As manifestações patológicas, conforme a Figura 4, ocorre de forma predominante pela

corrosão das armaduras associada a um ou mais dos eventos: cobrimento deficiente,

fissuras, infiltrações, presença contínua de umidade, meio ambiente agressivo e falta ou

deficiência de manutenção. Observa-se que a causa dessas patologias é agravada pela

inobservância das normas técnicas.

Figura 4 - Incidência das manifestações patológicas nas estruturas de concreto.

(Fonte: Silva (2011))

5. CONSIDERAÇÕES FINAIS

O tema proposto no artigo foi o estudo de Patologias em Pilares de Concreto Armado.

Para que a construção não apresente falhas ou patologias é importante observar de forma

adequada às etapas de planejamento/concepção, projeto, fabricação de materiais,

execução e seu uso.

O presente estudo teve como objetivo principal descobrir quais as principais causas de

das patologias presentes em Pilares de concreto armado nas edificações. Além disso,

durante esse estudo pode-se entender que as principais causas das manifestações

patológicas nas edificações podem ser evitadas, e que são consequências da fase de

execução dos projetos e da má execução da obra.

Como foi visto são muitos os problemas que ocorrem nas estruturas e poderiam

ser evitados caso houvesse cuidados maiores na elaboração dos projetos, na especificação

e utilização dos materiais, no uso adequado da estrutura e na sua manutenção preventiva.

ABSTRACT

The theme proposed in the article is the study of Pathologies in Armed Concrete Pillars. The article discusses the pathological manifestations in Armed Concrete Pillars and the requirements of the norms in the execution and in the projects, addressing the origin, the symptoms, the mechanisms and the causes of the defects in pillars. It is important to identify this pathology to avoid material risks and to the integrity of people. The collection of data and information is done through electronic research via the Internet, through books of the most recognized authors in the field of Civil Engineering, as well as in dissertations, magazine publications and technical bulletins.

Keywords: Pathology, Armed Concrete, Pillars.

REFERÊNCIAS

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118: Projeto de Estruturas de concreto - Procedimento. Rio de Janeiro, 2014.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7480/2007: Aço destinado a armaduras para estruturas de concreto armado — Especificação. Rio de Janeiro, 2007.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8953/2015: Concreto para fins estruturais - Classificação pela massa específica, por grupos de resistência e consistência. Rio de Janeiro, 2015.

Libânio M. Pinheiro, FUNDAMENTOS DO CONCRETO E PROJETO DE EDIFÍCIOS. Disponível em http://www.set.eesc.usp.br/mdidatico/concreto/Textos/001%20Capa.pdf. Acesso em 20/07/2017. LIMA, NELSON ARAUJO, ACIDENTES ESTRUTURAIS NA CONSTRUCAO CIVIL, V.1, São Paulo: Pini, 1996. MARAN, Ana Paula. Análise da influência da distribuição de espaçadores na garantia da espessura de cobrimento especificada em lajes de concreto armado. 2015 Dissertação (Mestrado em Engenharia) – Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2015.