Patologia nas estruturas, Trabalhos de Engenharia Civil

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ASSOCIAÇÃO EDUCACIONAL DOM BOSCO

FACULDADE DE ENGENHARIA DE RESENDE

ENGENHARIA CIVIL

PATOLOGIAS NAS ESTRUTURAS

Naiara Cristina de Santana Barros 15277040

RESENDE

Naiara Cristina de Santana Barros 15277040

Trabalho apresentado à Associação Educacional Dom Bosco, Faculdade de Engenharia de Resende, como elemento de avaliação da disciplina de Pontes, no 5° ano do curso de Engenharia Civil.

Orientadora: Prof.º Marco Olavo

RESENDE

• 1 INTRODUÇÃO......................................................................................................
• 2 CONCEITO DE PATOLOGIA DAS CONSTRUÇÕES...........................................
  • 2.1 Principais patologias nas edificações.............................................................
    • 2.1.1 Fissuras....................................................................................................
    • 2.1.2 Trincas.....................................................................................................
    • 2.1.3 Rachaduras..............................................................................................
    • 2.1.4 Sobrecargas.............................................................................................
    • 2.1.5 Recalques de fundação...........................................................................
    • 2.1.6 Recalques devido a erros de projetos....................................................
    • 2.1.7 Recalque diferenciado por consolidação distinta do aterro carregado...
  • 2.2 Vigas.............................................................................................................
    • 2.2.1 Fissura inclinada....................................................................................
    • 2.2.2 Fissuras verticais....................................................................................
  • 2.3 Pilares...........................................................................................................
    • 2.3.1 Inclinadas...............................................................................................
    • 2.3.2 Horizontais.............................................................................................
    • 2.3.3 Verticais..................................................................................................
  • 2.4 Lajes.............................................................................................................
  • 2.5 Manchas.......................................................................................................
  • 2.6 Principais causas de umidade em uma edificação.......................................
    • 2.6.1 Trazidas durante a construção...............................................................
    • 2.6.2 Trazidas por capilaridade.......................................................................
    • 2.6.3 Trazidas por chuva.................................................................................
    • 2.6.4 Resultantes de vazamentos em redes hidráulicas.................................
    • 2.6.5 Condensação.........................................................................................
  • 2.7 Eflorescência................................................................................................
    • 2.7.1 Causas da eflorescência........................................................................
    • 2.7.2 Presença de água ou umidade..............................................................
  • 2.8 Corrosão da armadura de aço......................................................................
    • 2.8.1 Principais causas de corrosão da armadura de aço..............................
    • 2.8.2 Cobrimento insuficiente da armadura....................................................
    • 2.8.3 Destacamento do concreto....................................................................
  • 2.9 Deterioração do concreto armado................................................................
    • 2.9.1 Causas físicas........................................................................................
  • 2.10 Retração hidráulica do concreto fresco.....................................................
• CONCLUSÃO............................................................................................................
• REFERÊNCIAS.........................................................................................................

INTRODUÇÃO

O homem sempre possuiu a necessidade de ter um abrigo ou alguma espécie de estrutura para se instalar. Estas estruturas normalmente são dirigidas aos mais diversos tipos de atividades e funções a serem desempenhadas pelo ser humano. O processo construtivo de uma edificação segue da seguinte forma: ideia inicial, planejamento prévio, projeto, fabricação dos materiais para uso no canteiro de obras, execução das partes componentes da edificação e uso. Durante tais processos, podem ocorrer falhas ou descuidos dos mais variados tipos, que acabam por gerar vícios e problemas construtivos das etapas previamente citadas. O gerenciamento destes processos e a melhoria constante através do controle de qualidade e desenvolvimento de novas tecnologias e técnicas é desafio constante na engenharia civil (HELENE, 2003). A ciência da patologia das construções pode ser entendida como o ramo da engenharia que estuda os sintomas, causas e origens dos vícios construtivos que ocorrem na construção de edificações. A partir do estudo das fontes dos vícios, é possível de se evitar que a ocorrência de problemas patológicos se torne algo comum nas edificações modernas (DO CARMO, 2003). Podem-se gerar melhorias no processo construtivo através de um controle de qualidade mais criterioso no canteiro de obras, a fim de aperfeiçoar a matéria prima utilizada nas construções e os processos construtivos em si, fazendo assim com que não se torne comum o surgimento de fenômenos patológicos nas edificações. Porém se mesmo assim exista a ocorrência de manifestações patológicas, sua identificação e solução se dão através da aplicação de métodos de análise de problemas. Estes conhecimentos desenvolvem-se basicamente a partir do conhecimento teórico e prático do profissional e pela divulgação e difusão dos métodos empregados no tratamento dos problemas apresentados através da coleta de informações e dados relevantes, onde podem existir pesquisas de aprofundamento dos métodos e tecnologias empregadas durante o processo de resolução do problema. (DO CARMO, 2003).

Principais patologias nas edificações

Fissuras

Segundo Corsini (2010), as fissuras podem começar a surgir de forma pacífica. Na execução do projeto arquitetônico é um dos tipos mais comuns de patologias nas edificações e podem interferir na estética, na durabilidade e nas características estruturais da obra. Ela pode ser um indício de algum problema estrutural mais grave. Pelo fato de toda fissura originar uma possível patologia mais grave (trinca e rachadura). Existem dois tipos de manifestações da fissura em alvenarias, podendo ser geométricos ou mapeados. Segundo Corsini (2010), as fissuras geométricas (ou isoladas) podem ocorrer tanto nos elementos da alvenaria - blocos e tijolos - quanto em suas juntas de assentamento. Já as fissuras mapeadas (também chamadas de disseminadas) podem ser formadas por retração das argamassas, por excesso de finos no traço ou por excesso de desempenamento. No geral, elas têm forma de "mapa" e, com frequência, são aberturas superficiais. As fissuras podem ocorrer de forma ativa ou passiva, sendo que as ativas ainda podem ser subdivididas em sazonais ou progressivas. As fissuras ativas (ou vivas) são aquelas que têm variações sensíveis de abertura e fechamento, sendo as sazonais devido às variações de temperaturas, estas não apresentam riscos reais à estrutura, já a progressiva vai aumentar de tamanho no decorrer do tempo sendo estas perigosas para a vida útil da edificação. A fissura é o primeiro estágio de uma possível patologia mais grave, pois toda trinca ou rachadura em algum momento foi uma fissura mesmo que momentaneamente. Segundo o Instituto Brasileiro de Desenvolvimento da Arquitetura (2017) não apresenta nenhum problema estrutural grave para estrutura desde que não que aumente sua espessura no decorrer do tempo, sua espessura pode atingir até 0,5 mm.

Trincas

As trincas podem ser definidas como o estado em que um determinado objeto ou parte dele se apresenta partido, separado em partes. Segundo o Instituto Brasileiro de Desenvolvimento da Arquitetura (2017) nesse caso, a abertura ultrapassa a camada do revestimento e podem afetar diretamente a estrutura interna, por representar a ruptura dos elementos, podem diminuir a segurança de componentes estruturais de um edifício. Mesmo sendo muito pequena e quase imperceptível deve ter a causa ou as causas minuciosamente pesquisadas. Sua espessura pode ser superior a 0.5mm podendo chegar a até 3mm.

Rachaduras

Falha contínua devido à falta de resistência de um determinado material às tensões e influências internas e externas a ele aplicadas. É um estado em que um determinado objeto ou parte dele apresenta uma abertura de tal tamanho que ocasiona interferências indesejáveis. É o tipo de fissura mais grave e dependendo do local onde ocorre impossibilita o uso da edificação. Torna-se inviável uma possível medida de recuperação devido ao alto custo necessário. Segundo o Instituto Brasileiro de Desenvolvimento da Arquitetura (201-?)^4 são aberturas de tamanho consideráveis, acima de 3 mm por onde podem passar luz, vento e água tem como característica a grande abertura, pronunciada, profunda e acentuada.

Principais causas das fissuras

Uma fissura de deformação da estrutura, por exemplo, pode ser parecida com uma de recalque de fundação. Uma de dilatação térmica pode ser igual a uma de retração de secagem. Por isso, é preciso ter um treinamento e certa experiência para, com uma inspeção visual, chegar à causa (THOMAZ, apud CORSINI 2010). Principais causas de fissuras em edificações: Movimentações térmicas, devido à dilatação e contração (devido às variações de temperatura) Isso acontece porque uma estrutura ao se dilatar, cria uma zona de concentração de esforço, assim, para aliviar essa concentração aparecem as trincas e rachaduras na estrutura em questão. Nas edificações ocorrem, geralmente, sobre as lajes provocando fissuras horizontais em sua parte inferior (LEAL, 2003). As fissuras de origem térmica podem também surgir por movimentações diferenciadas entre componentes de um elemento, entre elementos de um sistema e entre regiões distintas de um mesmo material. Segundo Thomaz (1989), as principais movimentações diferenciadas, ocorrem em função de: Junção de materiais com diferentes coeficientes de dilatação térmica, sujeito às mesmas variações de temperatura (por exemplo, movimentações diferenciadas entre argamassa de assentamento e componentes de alvenaria); Exposição de elementos a diferentes solicitações térmicas naturais (por exemplo, cobertura em relação as paredes de uma edificação); Gradiente de temperatura ao longo de um mesmo componente (por exemplo, gradiente entre a face exposta e a face protegida de uma laje de cobertura (Thomaz, 1989 p. 9).

Sobrecargas

A atuação de sobrecargas, previstas ou não em projetos pode produzir fissuras nos elementos estruturais e de vedação. Elas ocorrem pelo carregamento excessivo de compressão. Existem dois tipos de fissuras provocadas por sobrecargas:

Identificando as fissuras em elementos estruturais

As fissuras estruturais apresentam-se paralelas, geralmente em uma só direção e são as que podem apresentar riscos reais a edificação, pois normalmente os elementos estruturais (vigas, pilares e lajes) depois de receberem o concreto unem-se formando um único elemento. Segundo a defesa civil do Rio de Janeiro 5 o aparecimento de fissuras nos elementos estruturais é um sintoma de que a peça não está reagindo bem às forças que incidem sobre ela. Analisando o elemento e o desenho de sua fissura é possível identificar possíveis causas

Vigas

Fissura inclinada

Quando se apresentam próximas à junção das vigas com o pilar. Segundo a defesa civil do Rio de Janeiro elas podem indicar que o vão está se separando do pilar, isto ocorre provavelmente, por conta de sobrecargas. A trinca é inclinada.

Fissuras verticais

Ocorre normalmente no meio da viga, no vão formado por dois apoios. Segundo a defesa civil do Rio de Janeiro a sua causa provavel é a flexão da peça, ou seja, o momento fletor ao qual a viga sofre tende a curva-la. Este momento provoca esforços de tração nas fibras externas e compressão nas internas

Pilares

Inclinadas

Segundo a defesa civil do Rio de Janeiro^6 sua causa provável é o afundamento do solo e a consequente deformação da fundação e dos pilares.

Horizontais

Segundo a defesa civil do Rio de Janeiro ela ocorre provavelmente pelo afundamento do solo ou por ação de carga fora do cento do pilar.

Verticais

Segundo a defesa civil do Rio de Janeiro ela ocorre provavelmente por sobrecargas que o pilar sofre.

Lajes

Segundo a defesa civil do Rio de Janeiro as fissuras nas lajes ocorrem principalmente por duas causas a pelos efeitos de temperatura (dilatação e contração) ocasionada principalmente pela cura do concreto e por flexões ou sobrecargas que o elemento sofre.

Manchas

Os problemas dentro da construção civil causados por umidade podem estar relacionados a até 60% das manifestações patológicas encontradas em edificações em fase de uso e operação e podem levar a prejuízos de caráter funcional, de desempenho, estéticos e estruturais podendo representar risco à segurança e à saúde dos usuários (SOUZA, 2008). A saturação de água nos materiais sujeitos à umidade tem como consequência o aparecimento de manchas características e posterior deterioração. Na construção civil, os defeitos decorrentes da penetração de água ou devido à formação de manchas de umidade, geram problemas bastante graves e de difíceis soluções, tais como: Prejuízos de caráter funcional da edificação; Desconforto dos usuários e em casos extremos os mesmos podem afetar a saúde dos moradores; Danos em equipamentos e bens presentes nos interiores das edificações; E diversos prejuízos financeiros. Os problemas de umidade podem se manifestar em diversos elementos das edificações – paredes, pisos, fachadas e elementos de concreto armado. Geralmente eles não estão relacionados a uma única causa.

Principais causas de umidade em uma edificação

Trazidas durante a construção

Segundo o Instituto Brasileiro de Desenvolvimento da Arquitetura (IBDA, 2018), a água é utilizada em quase todos os serviços de engenharia, às vezes como um componente e outras como uma ferramenta. Entra como componentes nos concretos e argamassas e na compactação dos aterros e como ferramenta nos trabalhos de limpeza, resfriamento e cura do concreto. É um dos componentes mais importantes na confecção de concretos e argamassas e imprescindível na umidificação do solo em compactação de aterros. Um material de construção nobre, que influencia diretamente na qualidade e segurança da obra. Se na fase de construção a água for dimensionada equivocadamente, quando é utilizada como um componente, poderá facilitar a entrada posterior da umidade trazida por outros

Eflorescência

Eflorescências são formações de sais que aparecem sob o aspecto de manchas de cor branca e que foram transportados pela umidade. Muito comum em paredes de tijolos. Quando situadas entre o reboco e a parede, as eflorescências forçam um plano capilar, por onde sobe a umidade, que aumenta a força de repulsão ao reboco. As eflorescências podem alterar a aparência da superfície sobre a qual se depositam e em determinados casos seus sais constituintes podem ser agressivos, causando desagregação profunda da estrutura.

Causas da eflorescência

A eflorescência é originada por três fatores que possuem o mesmo grau de importância. São eles: o teor de sais solúveis presentes nos materiais ou componentes, a presença de água ou umidade e a pressão hidrostática que faz com que a migração da solução ocorra, indo para a superfície. Os três fatores devem existir e caso algum deles não esteja presente, não haverá a formação desta patologia (SOUZA, 2008). Teor de sais solúveis presentes nos materiais ou componentes Mesmo em paredes que possuem baixa permeabilidade ao vapor d’água, a umidade no interior da parede é eliminada pela sua superfície. A presença de sais no interior das alvenarias é inevitável, pois vários materiais de construção possuem sais ou acabam gerando sais devido às reações que ocorrem durante sua aplicação e processo de cura. Quando a umidade do interior da alvenaria atravessa o reboco e chega à superfície da parede, ela transporta estes sais até à superfície. Como os sais não evaporam junto com a água, eles se recristalizam na superfície, causando as eflorescências. Apesar de serem problemas estéticos que não apresentam grandes problemas para a parede, as eflorescências são um indício da existência de umidade e sais, que futuramente irão causar a degradação do reboco e a criptoflorescências (é a cristalização de sais no interior de elementos construtivos como em paredes, lajes e outros, estes cristais quando estão se formado têm grande dimensão e aderem à superfície interior do elemento construtivo, vindo aumentar de volume e causando a desagregação dos materiais). A tabela abaixo mostra os tipos de sais que podem causar a eflorescência e as suas possíveis origens com base nos materiais.

Presença de água ou umidade

Segundo Silva (2008), as placas cerâmicas, blocos e argamassas possuem vazios no interior, como cavidades, bolhas, poros abertos e fechados e uma enorme rede de micro canais. A água pode passar para o seu interior por capilaridade ou mesmo por força do gradiente hidráulico.

Corrosão da armadura de aço

Segundo o IPT (Instituto de Pesquisas Tecnológicas), a corrosão nas armaduras de concreto é uma das patologias mais frequentes nas edificações. A corrosão das armaduras, podem determinar o fissuramento do concreto e até seu desplacamento fazendo com que sua armadura fique exposta ao ambiente. A corrosão é frequentemente relacionada à presença de teores críticos de íons de cloreto no concreto ou no abaixamento do seu pH devido às reações com compostos presentes no ar atmosférico, especialmente o dióxido de carbono (ARAÚJO, 2013). A armadura de aço pode ser definida como material metálico que em contato com ambientes agressivos estão sujeitos à corrosão. Podem ocorrer dois tipos de corrosão: a corrosão eletroquímica (aquosa) e a corrosão química (corrosão seca). A corrosão eletroquímica vai ocorrer quando as estruturas entram em contato com soluções aquosas, como água doce ou do mar, como o solo, as atmosferas úmidas. A corrosão química é um processo lento e não provoca deterioração superficial das superfícies metálicas (exceto quando se tratar de gases extremamente agressivos) (BERTOLINI, 2010). Normalmente, em obras civis só ocorre corrosão eletroquímica.

Principais causas de corrosão da armadura de aço

Bicheiras ou brocas devido a erro de lançamento e adensamento do concreto Popularmente conhecidos como bicheiras, podem afetar a durabilidade e resistência das estruturas de concreto, que poderão sofrer deformações ou até mesmo entrar em colapso. As principais causas do problema são as falhas no processo de concretagem da estrutura, por exemplo, no lançamento ou adensamento do concreto. Algumas vezes, no entanto, a patologia pode ser causada por erro no detalhamento da armadura (FIGUEROLA, 2006). Armaduras muito próximas o que vai impedir que o vibrador entre para fazer o adensamento do concreto. Se não tratada imediatamente, o aço vai ficar exposto corrompendo sua armadura.

Cobrimento insuficiente da armadura

O que protege a armadura do ambiente é o cobrimento que deve ser proporcional à agressividade do ambiente. Quanto mais agressivo o ambiente, maior ele tem que ser. Segundo a NBR 6118 (2014), “(...)a durabilidade das estruturas é altamente dependente das características do concreto e da espessura e qualidade do concreto do cobrimento da armadura”. Segundo NAKAMURA (2011), o concreto além de ter sua capacidade de suportar as cargas verticais, também tem o importante papel de proteger as armaduras, cobrindo o aço de modo a evitar seu contato direto com o ambiente agressivo. De forma geral, quanto maior for o cobrimento maior será a proteção que a armadura de aço terá.

• Não provocar sensação de insegurança aos usuários pelas deformações de quaisquer elementos da edificação, admitindo-se tal requisito atendido caso as deformações se mantenham dentro dos limites estabelecidos nesta norma;
• Não repercutir em estados inaceitáveis de fissuras de vedações e acabamentos;
• Não prejudicar a manobra normal de partes móveis, tais como portas e janelas, nem repercutir no funcionamento anormal das instalações em face das deformações dos elementos estruturais. Causas da deterioração do concreto armado Para toda a causa da deterioração existe um ou mais agentes atuantes que, por meio de mecanismos de deterioração, interagindo com o concreto e o aço, reduzem assim gradativamente o desempenho da estrutura (ANDRADE, 2005 apud SANTOS, 2012). Causas mecânicas Para Souza e Ripper (1998) apud Santos (2012), tais causas referem-se às solicitações mecânicas às quais as estruturas de concreto estão sujeitas, devido a: Choques e impactos (por veículos automotores, por exemplo); Recalque diferencial das fundações; Acidentes imprevisíveis (inundações, grandes tempestades, explosões e abalos sísmicos). Além de comprometer a capacidade resistente da estrutura a deterioração por causas mecânicas, facilita a entrada de agentes agressivos na estrutura danificada, principalmente quando o concreto e a armadura ficam expostos devido ao impacto das solicitações. Muito comum em viadutos, pontes, garagens e guarda-corpo (SANTOS, 2012).

Causas físicas

Souza e Ripper (1998) apud Santos (2012), compreendem que as causas físicas intrínsecas ao processo de deterioração da estrutura são resultantes da variação extrema da temperatura, da ação do vento, da água (sob a forma de chuva, gelo e umidade) e do fogo. As principais causas físicas são: Desgastes superficiais podendo ser a abrasão ou erosão A abrasão é o processo que causa desgaste superficial no concreto por esfregamento, enrolamento, escorregamento ou fricção constante, sendo particularmente importante no estudo do comportamento de pisos industriais, pavimentos rodoviários e de pontes (BAUER, 2002 apud LAPA, 2008). Ela se refere ao atrito seco e é a perda gradual e contínua da argamassa superficial e de agregados em uma área limitada. A erosão é o processo de degradação que se origina na ação da água em movimento, arrasta partículas sólidas em suspensão como: areia, cascalho, pedras e outros

objetos, os quais se chocam contra a superfície do concreto, provocando o desgaste por colisão, escorregamento ou rolagem (ANDRADE, 2005 apud SANTOS, 2012).

Retração hidráulica do concreto fresco

O fenômeno que causa a fissuração do concreto no estado fresco (antes do fim da pega do cimento) é conhecido como retração plástica, que ocorre por meio da rápida evaporação da água da superfície exposta do concreto não endurecido. Essa perda de água, por sua vez, se dá pela exposição às intempéries (vento, baixa umidade relativa e aumento da temperatura ambiente), originando tensões que tracionam a peça de concreto, gerando variação volumétrica e fissuração (HASPARYK et al., 2005). A retração plástica também é conhecida como “retração hidráulica do concreto fresco”. Retração ou dilatação térmica A retração térmica ocorre logo após o lançamento do concreto fresco, iniciando-se as reações de hidratação do cimento, as quais são exotérmicas, isto é, liberam grande quantidade de calor. Esse, por sua vez, eleva de forma considerável a temperatura do concreto fresco durante as primeiras horas. Entretanto, devido à interação com as condições climáticas do ambiente, a temperatura do concreto fresco sofre grande redução e seu volume diminui, isto é, a peça se contrai, originando tensões térmicas que irão tracioná-la, gerando fissuração de origem térmica (SANTOS, 2012). Ratificando a importância da cura do concreto. Já a dilatação térmica ocorre quando o concreto já endurecido, assim como a maioria dos materiais, sofre variação volumétrica quando submetido à variação da temperatura ambiental. Um aumento na temperatura faz estrutura de concreto sofrer expansão. Paralelamente, a estrutura sofre contração (diminuição de volume) quando a temperatura cai dando origens a fissuras (EMMONS, 1993 apud SANTOS, 2012). Causas químicas A deterioração do concreto é iniciada, geralmente, por processos químicos, embora fatores físicos e mecânicos também possam estar envolvidos, em combinação ou não, com os processos químicos. As reações químicas se manifestam através de efeitos físicos nocivos, tais como o aumento da porosidade e permeabilidade, diminuição da resistência, fissuração e destacamento do concreto (SANTOS, 2012), além da própria decomposição química da estrutura afetada. Segundo Poggiali (2009), a degradação química do concreto ocorre devido às causas externas à estrutura (reação direta dos agentes externos com os constituintes da pasta de cimento) e causas internas (reações internas ao concreto, tais como a reação álcali-agregado, formação de compostos expansivos do cimento). Reação álcalis-agregado (RAA)

CONCLUSÃO

As patologias da construção civil podem ter suas origens em qualquer uma das etapas do processo denominado construção civil. Devido a tal fator nota-se a importância do controle, padronização e qualidade na execução dos serviços que constituem o processo como um todo. A importância dos métodos de controle de qualidade e referências normativas que garantam os níveis de desempenho, vida útil e durabilidade de edifícios são fundamentais, como por exemplo, a norma técnica NBR 15575 (ABNT, 2013), bem como, normas que servem como mecanismos de defesa para os responsáveis técnicos e usuários da edificação como a NBR 14037 (ABNT, 2013), com intuito de gerar documentos pertinentes para execução e manutenção dos elementos construtivos.

REFERÊNCIAS

Zuchetti, Pedro. PATOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO CIVIL: INVESTIGAÇÃO PATOLÓGICA EM EDIFÍCIO CORPORATIVO DE ADMINISTRAÇÃO PÚBLICA NO VALE DO TAQUARI/ RS. Disponível em: < https://www.univates.br/bdu/bitstream/ 10737/939/1/2015PedroAugustoBastianiZuchetti.pdf> Acesso em: 09/11/

https://www.ofitexto.com.br/comunitexto/patologias-de-fundacoes-mais-comuns-como-evita- las/

https://monografias.brasilescola.uol.com.br/engenharia/principais-manifestacoes-patologicas- encontradas-em-uma-edificacao.htm#capitulo_3.