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WBA0324_v1.0 ESTUDO, CAUSAS E RECUPERAÇÕES DAS MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS NAS EDIFICAÇÕES APRENDIZAGEM EM FOCO 2 APRESENTAÇÃO DA DISCIPLINA Autoria: Hudson Goto Leitura crítica: Diego Antônio Custódio O envelhecimento é uma condição inerente a qualquer material que interage com o meio, assim, as nossas edificações também tendem a envelhecer com o passar do tempo. Logo, problemas durante sua utilização podem surgir, demandando reparos, recuperações ou até mesmo reforços para seu reestabelecimento, voltando a servir aos usuários de modo aceitável. Não apenas a questão do tempo provoca essas necessidades, mas também a dificuldade em antever em projeto as condições de exposição das edificações pode resultar no surgimento de manifestações patológicas. Portanto, o estudo da área da patologia das construções é necessário para evitar constantes serviços de recuperação das edificações. Assim, ao longo desta disciplina, estudaremos algumas manifestações patológicas que podem ocorrer em estruturas de concreto armado, de aço, de madeira e nas fundações das edificações. Como o conhecimento sobre esses fenômenos é dinâmico, pode-se afirmar que diversas outras manifestações patológicas existem ou ainda serão compreendidas, não se esgotando o assunto neste material. Mesmo assim, serão apresentadas algumas metodologias para diagnosticar adequadamente essas manifestações, que servirão como ponte para a sugestão das possíveis soluções. Inicialmente, discutiremos de forma ampla os principais conceitos da patologia das construções e o processo técnico mais adequado para desenvolver trabalhos neste tema, sempre visando a manutenção do desempenho e vida útil das estruturas. Na sequência, vamos aprofundar o conhecimento das manifestações que podem ocorrer nas estruturas de concreto armado, seus mecanismos de 3 deterioração, formas de diagnóstico e de intervenção. Mantendo a mesma sistemática das estruturas em concreto armado, estudaremos também as estruturas em aço e madeira. E por fim, estudaremos a base das edificações, ou seja, as fundações, analisando as principais falhas que podem ocorrer nas etapas preliminares de investigação do solo e elaboração de projetos, passando pelos principais defeitos que podem surgir durante e após sua execução, complementando com algumas possíveis formas de intervenção e reforço. Portanto, o estudo dessa área deve ser constante, deve ir além dos pontos que serão abordados neste material, mas que servirão como ponto de partida para novos conhecimentos futuros! Bons estudos! INTRODUÇÃO Olá, aluno (a)! A Aprendizagem em Foco visa destacar, de maneira direta e assertiva, os principais conceitos inerentes à temática abordada na disciplina. Além disso, também pretende provocar reflexões que estimulem a aplicação da teoria na prática profissional. Vem conosco! TEMA 1 Manifestações patológicas das construções ______________________________________________________________ Autoria: Hudson Goto Leitura crítica: Diego Antônio Custódio 5 DIRETO AO PONTO O campo da patologia das construções possui termos que, muitas vezes, não são fáceis de serem compreendidos em um primeiro momento. Entretanto, muitos desses termos têm origem nas patologias da área médica, muito mais conhecida e vivenciada por todos nós. Assim, ambas as áreas são correlacionáveis, como pode ser visualizado no Quadro 1, que apresenta uma breve descrição desses termos, sendo possível compreender a severidade e importância de cada dano ou problema identificado nas construções civis ‘‘doentes’’. Quadro 1 – Termos gerais da patologia das construções e suas correlações com a patologia médica Termos Definições Patologia das construções civis Patologia da área médica Manifestação patológica. São os problemas visíveis ou expressão propriamente dita das anormalidades, que indicam falhas em relação ao comportamento normal dos materiais, elementos ou sistemas construtivos. Fissuras, trincas, rachaduras, eflorescências, manchas, deformações, desplacamentos, escorrimentos, estofamentos, afundamentos, infiltrações. Dor de cabeça, enjoo, febre, sonolência extrema, tontura. 6 Fenômeno (origem + agente causador + mecanismo). É o ponto inicial e o desenvolvimento do problema, devendo ser o foco de todo o trabalho. Corrosão, recalque, degradação química dos materiais cimentícios, perda de resistência mecânica. Câncer, depressão, diabetes. Inspeção. É a avaliação geral e presencial da construção, aprovando a condição ou solicitando a coleta de novas informações (extração de amostras e/ ou ensaios complementares). Inspecionar periodicamente as estruturas ou em situações especiais, quando ocorrer um fato extraordinário. Avaliar o paciente para atualizar as condições de saúde. Anamnese. É a definição do ponto de partida do diagnóstico, com base em estudos antecendentes, escutando usuários e pacientes sobre suas dores. Análise de projetos originais e suas modificações no tempo, conversa com moradores e síndico, verificação visual das áreas e construções vizinhas. Análise de histórico do paciente e seus familiares, em conjunto com exames anteriores. 7 Ensaios não destrutivos. São ensaios ou exames realizados, mas que não danificam a construção ou paciente. Exemplos: esclerometria, pacometria, ultrassom, aspersão de fenolftaleína, medição de aumento de fissuras/ trincas/ rachaduras. Medição de pressão, frequência cardíaca, respiração, febre, ultrassom. Ensaios semidestrutivos. São ensaios ou exames realizados, mas que causam pequenos danos a construção ou paciente. Extração de corpos de prova cilíndricos, extração de amostras para análise microscópica, ensaio de pull-out. Biópsia, exame de sangue. Diagnóstico. É a explicação e descrição/ esclarecimento da origem, mecanismo, sintoma e agentes causadores do fenômeno ou problema patológico. Corrosão, recalque, degradação química dos materiais cimentícios, perda de resistência mecânica. Câncer, depressão, diabetes. Prognóstico. É a descrição da evolução estimada do problema ao longo do tempo, caso nada seja feito para eliminá- lo. Aumento progressivo da fissuração com passagem de água, excesso de deformação, colapso total. Perda de visão, expansão do câncer para outros órgãos, morte. 8 Terapia. São as medidas para tratar ou neutralizar os problemas, retomando o desempenho inicial, com base em estudos para as intervenções corretivas viáveis. Recuperar concreto de cobrimento de estruturas com corrosão nas armaduras, retirar sobrecarga, efetuar reforço com material de aço. Quimioterapia, remédios, cirurgias, praticar esportes. Profilaxia. É o conjunto de medidas preventivas ou meios para se evitar ou prevenir que o problema ocorra. Utilizar a construção adequadamente, conforme informações do construtor, manter pintura de fachadas e estruturas. Escovar os dentes regularmente, manter uma alimentação saudável e rotina de exercícios. Fonte: adaptado de Bolina, Tutikian e Helene (2019). Uma prática importante, que deve ser considerada em conjunto com as definições apresentadas no quadro acima, é a manutenção das construções civis. Sua função é manter o desempenho inicial das edificações, conforme definido em projeto original, visando atingir sua vida útil de projeto (VUP). Para que esta atividade seja frequentemente viabilizada, sua programação deve ser feita com a máxima antecedência possível, com base em critérios técnicos e administrativos, garantindo os menores desembolsos financeiros para os responsáveis. 9 Referências bibliográficas BOLINA, F. L.; TUTIKIAN, B. F.; HELENE, P. R. L. Patologia de estruturas. 1a. ed. São Paulo: Oficina de Textos,v. 1, 2019. PARA SABER MAIS A vida útil de uma construção e seus elementos constituintes pode ser definida como uma medida temporal de durabilidade, ou seja, vida útil e durabilidade são conceitos complementares. Durante um período, o meio técnico considerava que a vida útil de uma edificação cessava no momento que a vida útil do sistema estrutural chegava ao fim. Entretanto, conforme conceitos, sistemas e materiais utilizados atualmente, essa premissa não deve ser mais considerada de forma isolada, mas em conjunto com os demais sistemas que constituem a edificação. Esses sistemas merecem, inclusive, análises separadas, pois alguns podem ser substituídos integralmente ao longo da vida útil da edificação. Assim, a NBR 15575 (ABNT, 2013) – Edificações Habitacionais – Desempenho, Parte 1 - Requisitos gerais, estabelece a vida útil de projeto mínima e superior para os sistemas de uma edificação habitacional, conforme quadro abaixo. Quadro 2 - Vida útil de projeto mínima e superior Sistema Vida Útil de Projeto (VUP) - anos Mínimo Superior Estrutura. ≥ 50 ≥ 75 Pisos internos. ≥ 13 ≥ 20 10 Lorem ipsum dolor sit amet Autoria: Nome do autor da disciplina Leitura crítica: Nome do autor da disciplina Vedação vertical externa. ≥ 40 ≥ 60 Vedação vertical interna. ≥ 20 ≥ 30 Cobertura. ≥ 20 ≥ 30 Hidrossanitário. ≥ 20 ≥ 30 Fonte: ABNT (2013, p. 46). A NBR 15575 (ABNT, 2013) cita que a VUP mínima de 50 anos, considerada para a estrutura do edifício, teve como referência as construções de habitações de interesse social (HIS), com o objetivo de compatibilizar as limitações do custo inicial com as exigências do usuário quanto à durabilidade e custos de manutenção e reposição, garantindo, assim, a utilização do edifício habitacional por um prazo razoável e em condições aceitáveis. No momento de publicação desta norma, esse valor encontra- se abaixo dos padrões internacionais recomendados, devido às condições socioeconômicas existentes. Entretanto, essa medida tem um reflexo no estoque habitacional, pois, uma VUP de 50 anos implica na construção de mais de 1,2 milhão de habitações por ano, somente para reposição habitacional, sendo considerado um número muito expressivo. Portanto, percebe-se a importância de boas especificações técnicas para as edificações, desde a fase de projeto, para que construções mais duráveis possam ser viabilizadas economicamente! 11 Referências bibliográficas ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 15575 - Desempenho de edificações habitacionais. 1. ed. Rio de Janeiro: ABNT, v. 1, 2013. TEORIA EM PRÁTICA Você foi contatado para analisar uma infiltração que surgiu em um muro de arrimo, localizado atrás do escritório principal da empresa. Durante a inspeção no local da estrutura, você verificou que, além da infiltração, ocorria também a formação de um material branco e rígido. Assim, o proprietário solicitou a você uma proposta de plano de trabalho para corrigir a infiltração e a formação desse material branco. Diante disso, quais itens técnicos fariam parte de sua proposta inicial de plano de trabalho? Quais análises técnicas ou ensaios você faria? Considerando a necessidade de desembolso financeiro pela empresa, como você justificaria seu parecer técnico? Para conhecer a resolução comentada proposta pelo professor, acesse a videoaula deste Teoria em Prática no ambiente de aprendizagem. LEITURA FUNDAMENTAL Indicação 1 Neste capítulo você vai encontrar mais informações sobre as questões de durabilidade e vida útil das estruturas em concreto, Indicações de leitura 12 principalmente, relacionadas a um dos problemas mais comuns nas edificações: a corrosão das armaduras de aço. Para realizar a leitura, acesse a plataforma Biblioteca Virtual da Kroton e busque pelo título da obra, no parceiro Minha Biblioteca. RIBEIRO, D. et al. Durabilidade e vida útil das estruturas em concreto. In: Corrosão e degradação em estruturas de concreto. 1. ed., cap. 3, p. 32-49.Rio de Janeiro. Elsevier, 2018. Indicação 2 Conhecer os tipos de causas das manifestações patológicas identificadas é importante para a correta seleção dos materiais e métodos de reparo. No capítulo indicado, você conhecerá um pouco mais sobre as causas intrínsecas e extrínsecas que provocam alguns problemas nas estruturas. Para realizar a leitura, acesse a plataforma Biblioteca Virtual da Kroton e busque pelo título da obra, no parceiro Minha Biblioteca. WEIMER, B. F. Principais causas de deterioração das estruturas. In: Patologia das estruturas. 1. ed., cap. 1, p. 20-23. Porto Alegre. Sagah, 2018. QUIZ Prezado aluno, as questões do Quiz têm como propósito a verificação de leitura dos itens Direto ao Ponto, Para Saber Mais, Teoria em Prática e Leitura Fundamental, presentes neste Aprendizagem em Foco. 13 Para as avaliações virtuais e presenciais, as questões serão elaboradas a partir de todos os itens do Aprendizagem em Foco e dos slides usados para a gravação das videoaulas, além de questões de interpretação com embasamento no cabeçalho da questão. 1. A patologia das construções é o estudo da degradação das edificações, quando estas não atendem mais às especificações de utilização inicial. Quando uma manifestação patológica é identificada, as primeiras etapas a serem realizadas são: a. Anamnese e profilaxia. b. Inspeção e anamnese. c. Profilaxia e inspeção. d. Inspeção e diagnóstico. e. Profilaxia e diagnóstico. 2. Considere que você foi contratado para inspecionar uma edificação habitacional com sinais de corrosão das armaduras nas estruturas das lajes em concreto armado. Após a inspeção, você identificou que havia lascamentos no concreto de cobrimento, com exposição da armadura e manchas marrons generalizadas, confirmando um caso avançado de corrosão generalizadas das armaduras. Após sua inspeção, você registrou o seguinte: caso as ações de manutenção corretiva e posterior manutenção preventiva não sejam efetuadas e implementadas, há o risco de colapso imediato da edificação. Esse registro, corresponde à etapa de: a. Sintomatologia. b. Diagnóstico. c. Profilaxia. d. Prognóstico. e. Terapia. 14 GABARITO Questão 1 - Resposta B Resolução: Inspeção, que é a vistoria presencial e geral da edificação com sinais de manifestação patológica, fornece informações importantes ao profissional experiente. Complementarmente, a anamnese também subsidia o profissional com informações de usuários e registro técnicos (projetos, especificações etc.). Essas duas etapas, em conjunto, guiarão as decisões subsequentes para o prognóstico, diagnóstico e terapia da edificação. Questão 2 - Resposta D Resolução: Após a inspeção na estrutura da edificação, com confirmação do diagnóstico (corrosão generalizada das armaduras), as informações foram suficientes para se estimar o desenvolvimento do problema ao longo do tempo (prognóstico) que, neste caso, relacionou-se ao estado limite último da edificação, ou seja, seu colapso. TEMA 2 Manifestações patológicas do concreto armado ______________________________________________________________ Autoria: Hudson Goto Leitura crítica: Diego Antônio Custodio 16 DIRETO AO PONTO Quando falamos em edificações construídas com elementos de concreto armado, devemos sempre ter como objetivo alcançar a vida útil de projeto especificada. Para que isso aconteça, um bom programa de manutenções preventivas ou corretivas deve ser estabelecido e, para que essas ações sejam feitas no tempo apropriado, deve-se conhecer as possíveis formas de manifestações patológicas que podem surgir nas estruturas em concreto armado. Lembre-se de que, como qualquer outro material, o concreto armado interage o tempo todo com o meio no qual está inserido, podendo-se afirmar que alterações, em relação ao projeto original, ocorrerão ao longo do tempo. Adicionalmente, podemos estudar as deteriorações que ocorrem no concreto simples e nas armaduras dos elementos, de formas separadas,pois cada material possui suas próprias características e comportamentos frente à ação dos agentes agressivos. Assim, a Figura 1 apresenta um esquema com as principais manifestações patológicas que podem ocorrer no concreto armado. 17 Figura 1 – Causas de deteriorações físicas e químicas nas estruturas em concreto armado Fonte: Adaptado de Metha e Monteiro (2006) Analisando mais especificamente o concreto ou o concreto simples, podemos citar um mecanismo de deterioração química muito frequente no concreto armado, que é a carbonatação. O esquema desse processo, onde podemos ver a penetração do CO2 no 18 concreto, o desenvolvimento das reações químicas e o modelo ampliado, é apresentado na Figura 2. Figura 2 – Representação do fluxo de penetração do CO2 no interior do concreto simples por difusão e posterior carbonatação do material Fonte: Ribeiro et al. (2018, p. 173). Quando se fala das armaduras do concreto armado, o processo mais encontrado é de corrosão das barras de aço. Esse processo pode ocorrer de forma generalizada ou localizada, a depender das causas, que podem ser carbonatação, ação de cloretos ou tensões diferenciadas, respectivamente. O esquema dessas causas e manifestações superficiais é apresentado na Figura 3. 19 Figura 3 – Comparativo entre a corrosão generalizada e localizada e os fatores que provocam: carbonatação, cloretos e tensão diferenciada Fonte: Ribeiro et al. (2018, p. 187). Você deve ter notado que o assunto de patologia das estruturas em concreto armado é muito amplo e que este material pode (e deve!) !) ser estudado de forma separada, dividindo-o em concreto simples e armaduras. Ambos os materiais possuem suas próprias características e comportamentos frente aos processos de deterioração. Assim, somente com estes dois materiais já podemos verificar uma sobreposição de diferentes formas de degradação dos elementos da edificação. Portanto, cabe ao profissional efetuar a combinação e análise dos resultados de inspeções e ensaios (não destrutivos ou semidestrutivos) que devem ser realizados, buscando o melhor diagnóstico e alternativas de recuperação ou reparo das estruturas. 20 Referências bibliográficas RIBEIRO, D. et al. Corrosão e degradação em estruturas de concreto. 1 ed. Rio de Janeiro. Elsevier, 2018. MEHTA, P.K.; MONTEIRO, P.J.M. Concrete: microstructure, properties and materials. 3 ed. San Francisco. McGraw-Hill, 2006. PARA SABER MAIS O ataque por íons sulfatos ao concreto armado pode ser um mecanismo de deterioração muito nocivo. O processo é causado por reações físico-químicas entre os compostos hidratados da pasta de cimento endurecida e os íons sulfatos ( ), presentes nas soluções dos poros da matriz, formando produtos que levam à dissolução do material ou à expansão e fissuras. A fonte desses íons sulfato pode ser tanto interna como externa. Entretanto, de qualquer forma, independente de sua origem, o profissional precisar conhecer a química das reações dessa deterioração, pois, uma vez que tem início, o mesmo princípio físico- químico ocorre no interior do concreto para ambos os casos. De forma resumida, os ataques por sulfato com agentes de origem interna ou externa podem ocorrer conforme mostrado na Figura 4. 21 Figura 4 – Tipos de ataque por íons sulfatos e suas principais fontes de origem Fonte: Goto (2017, p. 34). No caso do ataque externo por solos e águas contaminadas, os principais compostos podem ser os sulfatos de sódio (Na2SO4), de potássio (K2SO4), de magnésio (MgSO4) ou de cálcio (CaSO4). Já para o ataque interno, os casos mais comuns são aqueles de formação de etringita tardia (expansiva) no concreto endurecido, após a cura em altas temperaturas (acima de 65 ºC) ou por altas temperaturas de serviço (acima de 80 ºC). Portanto, durante a etapa de planejamento, é importante que os profissionais responsáveis efetuem uma investigação preliminar das condições do meio em que as edificações serão submetidas durante sua vida útil. A ação de íons, como os sulfatos, pode reduzir a vida útil das estruturas em concreto armado, evitando que a vida útil de 22 projeto da edificação, como um todo, seja atingida. Referências bibliográficas GOTO, H. Tendência à oxidação de agregados com sulfetos e mudanças provocadas nas propriedades físicas de testemunhos de CCR. Dissertação de Mestrado, Programa de pós-graduação em Engenharia de Construção Civil, Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2017. TEORIA EM PRÁTICA Considere uma situação em que os moradores de um edifício residencial perceberam sinais de desplacamento do revestimento argamassado e de concreto até o aparecimento de algumas barras de aço. O responsável pela administração do condomínio contatou você para efetuar uma vistoria nas estruturas da edificação. Ao efetuar a anamnese com o responsável, este informou que alguns pedaços de cimento haviam caído sobre o chão de algumas áreas comuns da edificação e que as barras de aço visualizadas apresentavam coloração escura e algumas manchas marrons. Devido à idade da edificação (aproximadamente 40 anos), você foi informado de que não há projetos estruturais arquivados, apenas alguns poucos projetos arquitetônicos. Ao efetuar a vistoria, você identificou as manifestações patológicas, nas estruturas em concreto armado, mostradas na Figura 5. 23 Figura 5 – Exemplos de desplacamentos: a) face inferior de uma laje maciça; b) detalhe de uma viga; c) detalhe do desplacamento do concreto de cobrimento; d) pilar intermediário Fonte: Do Autor. Diante das informações coletadas na inspeção, na sua avaliação, qual patologia da construção se desenvolveu nessa estrutura? Considerando que as manifestações patológicas foram detectadas por toda a edificação, resultando em uma situação generalizada, quais procedimentos você recomendaria imediatamente? Pensando nos mecanismos de deterioração e nos padrões normativos vigentes, quais ações de curto, médio e longo prazo, 24 você especificaria para o responsável pela administração do condomínio? Para conhecer a resolução comentada proposta pelo professor, acesse a videoaula deste Teoria em Prática no ambiente de aprendizagem. LEITURA FUNDAMENTAL Indicação 1 Nesta tese de doutorado você vai encontrar mais informações sobre as reações álcali-agregado (RAA), que podem ocorrer no concreto simples, com consequências para o concreto armado. Na pesquisa, foram extraídos testemunhos de concreto de uma estrutura afetada pela RAA, verificando o reflexo dessa patologia nas propriedades de resistência à compressão, à tração, módulo de elasticidade, velocidade de pulsos ultra-sônicos e permeabilidade. Adicionalmente, foram realizados ensaios em laboratório para avaliar expansões residuais e investigações microscópicas para verificar os agentes causadores da reação. Para realizar a leitura, acesse a plataforma Biblioteca Virtual da Kroton e busque pelo título da obra, na página principal. HASPARYK, N. P. Investigação de concretos afetados pela reação álcali-agregado e caracterização avançada do gel exsudado. Tese de Doutorado, programa de pós-graduação em Engenharia Civil, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2005. Indicações de leitura 25 Indicação 2 Neste artigo científico você vai aprender como os ciclos de molhagem e secagem, a altura da estrutura e o posicionamento dos pilares em relação ao nível do mar podem influenciar no teor de íons cloreto presente no concreto armado. A estrutura estudada foi uma edificação de 36 pavimentos, construída no início da década de 1970, sem proteção superficial e construída a aproximadamente 700 metros da linha d’água. A pesquisa mostrou que a edificação apresentou menores índices de íons cloretos nas áreas que não foram afetadas pelos ciclos de molhagem e secagem. Da mesma forma, nessas regiões a despassivação das armaduras foram menores, bem como nas regiões de maior altura da edificação. Os pontosmais afetados foram aqueles localizados mais próximos da névoa marítima. Para realizar a leitura, acesse a plataforma Biblioteca Virtual da Kroton e busque pelo título da obra na página principal. BARBOSA, P. E.; HELENE, P. R. L.; PEREIRA, F.; PEÑA, M. R. G.; MEDEIROS, M. H. F. Influência de ciclos de molhamento e secagem, da altura e do posicionamento de pilares no teor de íons cloreto presentes no concreto de estrutura com 30 anos de idade. Vetor – Revista de Ciências Exatas e Engenharias, v. 15, n. 2, 2005. QUIZ Prezado aluno, as questões do Quiz têm como propósito a verificação de leitura dos itens Direto ao Ponto, Para Saber Mais, Teoria em Prática e Leitura Fundamental, presentes neste Aprendizagem em Foco. 26 Para as avaliações virtuais e presenciais, as questões serão elaboradas a partir de todos os itens do Aprendizagem em Foco e dos slides usados para a gravação das videoaulas, além de questões de interpretação com embasamento no cabeçalho da questão. 1. A retração do concreto, causada pelos efeitos de secagem, é um mecanismo físico de deterioração muito comum, que pode ocorrer durante e após a etapa de concretagem das estruturas. A probabilidade de sua ocorrência é diretamente proporcional à superfície de exposição e, quanto menor a espessura do elemento, maior a chance desse problema aparecer. Assim, assinale a alternativa que apresenta apenas os elementos estruturais com maiores chance de desenvolver a retração por secagem: a. Vigas de transição, pilares intermediários e estacas. b. Muros de arrimo, estacas e vigas baldrame. c. Vigas baldrame, pilares de canto e lajes de cobertura. d. Vigas superiores, lajes de piso e pilares intermediários. e. Lajes de piso, lajes de cobertura e muros de arrimo. 2. Você foi contratado para analisar os registros de medição de uma fissura localizada em um grande bloco de fundação de uma edificação. As medidas foram efetuadas diariamente ao longo de cinco anos, sempre no mesmo ponto de medição, com o uso de um fissurômetro. Analisando os registros, você verificou que os maiores valores de abertura ocorreram durante o inverno e os menores valores, durante o verão. Diante disto, assinale a alternativa que indica o possível mecanismo de deterioração que está ocorrendo nessa estrutura: 27 a. Desplacamento por corrosão das armaduras. b. Movimentação térmica. c. Tração na flexão. d. Torção e compressão combinados. e. Recalque de fundação. GABARITO Questão 1 - Resposta E Resolução: As lajes e os muros de arrimos são elementos que possuem grandes dimensões e áreas superficiais, que podem ficar expostas diretamente à luz solar (calor), ou ventos durante o processo de concretagem. Isso pode contribuir para a evaporação da água superficial de amassamento, resultando na retração por secagem. Questão 2 - Resposta B Resolução: As mudanças de temperatura ambiente podem causar mudanças de volume no concreto. Quando submetida ao calor, a peça se expande e, quando exposta ao frio, se contrai. Assim, a principal manifestação patológica são as fissuras. TEMA 3 Manifestações patológicas de estruturas de aço e madeira ______________________________________________________________ Autoria: Hudson Goto Leitura crítica: Diego Antonio Custodio 29 DIRETO AO PONTO As estruturas metálicas são compostas de materiais siderúrgicos, beneficiados a partir de metais retirados da natureza, alterando, assim, as características iniciais de equilíbrio do metal com o meio. Logo, os perfis de aços são suscetíveis, do ponto de vista construtivo, a agressões do meio ambiente, comprometendo seu desempenho no tempo. Resultados similares são verificados quando utilizamos a madeira na construção civil, transformada para utilização como solução em diversos tipos de sistemas construtivos. Então, de forma simplificada, podemos dizer que, ao longo do tempo, ambos materiais estarão submetidos a mecanismos de degradação, como os mecanismos físicos, químicos, biológicos ou mecânicos. A atuação desses mecanismos contribui para a redução da vida útil dos sistemas construtivos que utilizam esses materiais, demandando conhecimento do profissional sobre as formas de diagnóstico e intervenção, evitando a deterioração precoce ou mesmo o colapso das edificações. Assim, confira a seguir um esquema comparativo com as principais manifestações patológicas que podem ocorrer nas estruturas de aço e madeira, bem como suas formas de diagnóstico e intervenção 30 Quadro 1 – Principais mecanismos de degradação, diagnóstico e formas de intervenção das estruturas de aço e madeira Fonte: adaptado de Bauer (2019); Bolina, Tutikian e Helene (2019). 31 Como acabamos de ver, os mecanismos de deterioração das estruturas de aço e madeira podem ser classificados de forma muito similar, pois ambos interagem com o mesmo meio ambiente nos quais estão inseridos. Os efeitos da presença de água são nocivos para os dois materiais. No caso do aço, desencadeia a corrosão superficial ou profunda, que pode ser identificada em diversas edificações. Já no caso da madeira, gera um ambiente propício para a formação de agentes biológicos que se alimentam da madeira, podendo, ainda, pela sua movimentação higroscópica, causar retrações e deformações. Portanto, selecionando os ensaios complementares apresentados no quadro acima, conforme cada situação e tipo de material, pode-se elaborar um diagnóstico mais assertivo para a tomada de decisão quanto à forma de reparo ou recuperação, prolongando, assim, sua vida útil. Referências bibliográficas BAUER, L. F. Materiais de construção. v. 2. 6. ed. Rio de Janeiro: Editora LTC, 2019. BOLINA, F. L.; TUTIKIAN, B. F.; HELENE, P. R. L. Patologia de estruturas. 1. ed., v. 1. São Paulo: Oficina de Textos, 2019. PARA SABER MAIS Você sabia que as estruturas em madeira também podem se deteriorar com os efeitos da corrosão metálica? Em geral, a madeira é um material que resiste relativamente bem à ação de compostos químicos, porém, em alguns casos específicos, quando em contato com altas concentrações de ácidos ou bases, a madeira pode 32 se degradar. As bases fortes atacam a lignina e a hemicelulose, resultando em uma coloração esbranquiçada na madeira. Já os ácidos fortes, atacam a celulose e a hemicelulose, causando perda de massa e resistência mecânica, resultando em uma cor escura, similar à causada pelo fogo. Portanto, essa é uma questão importante, pois afeta diretamente a vida útil das estruturas em madeira. A corrosão pode ocorrer nos elementos de ligação metálicos embutidos na madeira, como, por exemplo, os parafusos (Figura 1). Pelo fato de estarem embutidos, estão sujeitos ao contato com a água e oxigênio da própria madeira, além de estarem em contato com outros produtos químicos preservativos, que podem causar a corrosão dos metais. Figura 1 – Sinais de corrosão em parafusos utilizados como elemento de fixação de estruturas de madeira Fonte: Brito (2014, p. 107). Em muitas situações, esse tipo de manifestação patológica não recebe a devida importância. O problema é ainda mais acentuado em ambientes marinhos ou próximos do mar, sujeitos à ação da maresia, que aceleram os processos corrosivos. A corrosão metálica tem início com a umidade da madeira, servindo como eletrólito na reação, desprendendo íons metálicos do ferro, que, por sua vez, deterioram as paredes das células da madeira. Assim, forma-se na peça metálica uma região anódica (ácida) e outra catódica (alcalina), sendo a região ácida a mais prejudicial para a madeira, pois causa a hidrólise da celulose, diminuindo a 33 resistência da madeira na zona afetada. Nessa zona, a madeira apresenta cor escura e aparência macia, como mostrado na Figura 2. Outro efeito que pode ocorrer é o fendilhamento da madeira nos pontos de penetração da água, como resultado da expansão causada pelos produtos da corrosão dos metais. Figura 2 – Manchas e deteriorações na madeira provocadas por corrosão metálicaFonte: adaptado de Brito (2014). Uma possibilidade para diminuir os riscos de surgimento desse tipo de degradação, é o uso de parafusos ou peças metálicas galvanizadas ou não ferrosos no interior das estruturas em madeira. Portanto, durante as atividades de manutenção preventiva ou corretiva, é valido que esses pontos sejam investigados com atenção, principalmente na inspeção visual, que é o primeiro contato com a estrutura. Referências bibliográficas BRITO, L. D. Patologia em estruturas de madeira: metodologia de inspeção e técnicas de reabilitação. Tese de Doutorado, programa de pós-graduação em Engenharia de Estruturas, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2014. 34 TEORIA EM PRÁTICA O fendilhamento é uma manifestação patológica que pode ocorrer nas estruturas de madeira, causando a separação longitudinal das células da madeira. As fendas podem ocorrer, superficialmente, nas extremidades das peças, chegando até ao fendilhamento de toda a seção transversal. Diante disso, considere a situação em que você foi contratado para efetuar uma inspeção de avaliação em uma estrutura externa de madeira, registrando anomalias apresentadas na Figura 3. Figura 3 – Anomalias identificadas nas estruturas externas em madeira Fonte: arquivo pessoal do autor. Diante das constatações verificadas, qual seria seu prognóstico referente à estrutura? Considerando que o proprietário quer manter a vida útil da estrutura, quais recomendações você daria para restabelecer as condições inicialmente previstas em projeto original? Para conhecer a resolução comentada proposta pelo professor, acesse a videoaula deste Teoria em Prática no ambiente de aprendizagem. 35 LEITURA FUNDAMENTAL Indicação 1 Na dissertação de mestrado indicada, você verá uma pesquisa efetuada em mais de vinte construções, envolvendo estruturas de madeira, onde foram avaliados, dentre outras características, seu estado de conservação. Com os diagnósticos gerados, foi possível indicar detalhes em comum entre as estruturas, normalmente, praticados na construção civil. O trabalho identificou que muitas manifestações patológicas são decorrentes da falta de projetos e padrões técnicos adequados. Para realizar a leitura, acesse a plataforma Biblioteca Virtual da Kroton e busque pelo título da obra, na página inicial. CARNIELLE, R. O. A. Caracterização das construções com madeira em Uberlândia: patologias, projetos e detalhes. Dissertação de Mestrado, programa de pós-graduação em Engenharia Civil, Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2011. Indicação 2 No artigo científico indicado, é apresentado um trabalho realizado com diferentes modelos geométricos e mecânicos, para definição de parâmetros probabilísticos de avaliação de segurança de estruturas de madeira existentes, influenciadas por diferentes ações e considerando modelos de degradação. O estudo de caso foi realizado em treliças de madeira do Laboratório Chimico, em Coimbra, Portugal. A avaliação de segurança foi efetuada utilizando o modelo Indicações de leitura 36 estatístico de Monte Carlo, para diferentes hipóteses de evolução da degradação ao longo do tempo. Para realizar a leitura, acesse a plataforma Biblioteca Virtual da Kroton e busque pelo título da obra, na página inicial. SOUSA, H.; LOURENÇO, P.B; NEVES, L. Avaliação de segurança de estruturas de madeira através de análise probabilística. Reabilitar - Encontro Nacional sobre Conservação e Reabilitação de Estruturas. P. 23-25. Lisboa, 2010. QUIZ Prezado aluno, as questões do Quiz têm como propósito a verificação de leitura dos itens Direto ao Ponto, Para Saber Mais, Teoria em Prática e Leitura Fundamental, presentes neste Aprendizagem em Foco. Para as avaliações virtuais e presenciais, as questões serão elaboradas a partir de todos os itens do Aprendizagem em Foco e dos slides usados para a gravação das videoaulas, além de questões de interpretação com embasamento no cabeçalho da questão. 1. Os mecanismos de deterioração química são os mais comuns encontrados nas estruturas metálicas, principalmente a corrosão eletroquímica. Assim, sobre esse tipo de mecanismo de deterioração, assinale a alternativa correta: a. O eletrólito é o meio de condução do oxigênio da região anódica para a catódica. 37 b. O eletrólito é o meio de condução dos elétrons da região catódica para a anódica. c. O eletrólito é o meio de condução dos elétrons da região anódica para a catódica. d. O eletrólito é o meio de condução do oxigênio da região catódica para a anódica. e. O eletrólito é o meio de condução da água da região catódica para a catódica. 2. As estruturas de madeira, assim como outros materiais, também interagem constantemente com o meio onde estão situadas, sofrendo os efeitos da degradação. Diante disso, assinale a alternativa correta: a. A radiação ultravioleta não causa instabilidade local ou global na estrutura. b. A radiação ultravioleta não causa retração por instabilidade na estrutura. c. A radiação ultravioleta reduz a camada passivadora da estrutura.l d. A radiação ultravioleta aumenta a absorção de umidade na estrutura. e. A radiação ultravioleta causa a retração da estrutura. GABARITO Questão 1 - Resposta C Resolução: O eletrólito (água, na forma de umidade superficial) é um meio de condução dos elétrons da região anódica (onde ocorre a oxidação) para a região catódica (onde ocorre a redução). 38 Questão 2 - Resposta A Resolução: Como a degradação causada pela radiação ultravioleta é apenas superficial, não há alterações ou perdas na sua seção transversal. Logo, sua ação não causa instabilidade global ou local da estrutural, mas apenas algumas mudanças estéticas, TEMA 4 Manifestações patológicas em estruturas de fundações ______________________________________________________________ Autoria: Hudson Goto Leitura crítica: Diego Antonio Custódio 40 DIRETO AO PONTO As manifestações patológicas em estruturas de fundações, geralmente, são de difícil visualização direta, mas que se manifestam indiretamente por meio das estruturas expostas ou da superestrutura. Assim, as investigações e reparos posteriores tornam-se mais difíceis e onerosos quando comparados à reparos nas demais estruturas de uma edificação. O Quadro 1 apresenta um panorama geral das possíveis deficiências que podem ocorrer em estruturas de fundações até sua execução. Quadro 1 – Principais deficiências encontradas no processo executivo de fundações 41 Fonte: Adaptado de Milititsky et al. (2015) Portanto, analisando as etapas de forma comparativa e sequencial, podemos perceber que muitas das falhas em estruturas de fundações ocorrem nas etapas preliminares, 42 sendo que a falta de investigação do solo é o motivo de soluções inadequadas e mau desempenho das fundações em mais de 80% dos casos. Assim, as etapas preliminares não devem ser consideradas como gastos em uma obra, mas como investimento para melhores decisões técnicas em fundações. Referências bibliográficas MILITITSKY, J.; CONSOLI, N. C.; SCHNAID, F. Patologia das fundações. 2. ed. São Paulo: Editora Oficina de Textos, 2015. PARA SABER MAIS As estacas cravadas pré-moldadas são boas soluções para solos que possuem uma camada de resistência baixa sobre camadas resistentes. Esse tipo de estaca é constituído por concreto e uma armadura composta por barras longitudinais e estribos helicoidais, variando conforme cada caso. Com seções geralmente quadradas, que podem variar desde 235 mm x 235 mm até 400 mm x 400 mm, em peças de 6 a 12 m, podem atingir até 50,0 m de comprimento total, funcionando por meio do atrito lateral e/ ou por resistência de ponta. Esses elementos são fabricados com antecedência e transportados à obra para instalação. O equipamento utilizado para a cravação é constituído de uma torre vertical, com guias laterais, onde são encaixadas as estacas pré-fabricadas. A cravação é feita por meio de golpes de martelo com peso variável,de aproximadamente cinco toneladas, acionado mecanicamente ou por ação da gravidade. A Figura 1 ilustra o processo de execução de estacas cravadas pré-moldadas. 43 Figura 1 – a) equipamento utilizado para cravação das estacas pré-fabricadas; b) ligação entre segmentos de estacas antes da cravação Fonte: adaptado de Guerra et. al (2006) apud Carvalho (2010). Entretanto, como as demais soluções em fundações profundas, as estacas cravadas pré-moldadas também podem apresentar manifestações patológicas, como descrito a seguir: • Elementos cravados em profundidade menor do que o especificado em projeto, devido à baixa energia de cravação, causada pelo peso inadequado do martelo. • Quebras, fissuras ou danos generalizados às peças das estacas, causados por excesso de energia de cravação, com martelos pesados ou altura de queda excessiva, como exemplificado na Figura 2. 44 Figura 2 – Estacas pré-fabricadas danificadas pelo excesso de energia de cravação Fonte: Carvalho (2010, p. 82). • Dificuldade de cravação de estacas muito próximas, pois, durante a cravação de uma estaca, esta provoca a compressão do solo no seu entorno. Ao cravar a próxima estaca, encontra-se maior dificuldade devido à maior compressão do solo, e assim sucessivamente. Isso acaba obrigando a execução de pré-furos ou de aumento no espaçamento entre estacas. Assim, as estacas pré-fabricadas podem ser uma solução mais produtiva, porém, devem ser avaliadas em conjunto com as condições geotécnicas do local de implantação, pois também podem apresentar problemas durante sua execução. Referências bibliográficas CARVALHO, D. M. C. Patologias das fundações: fundações em depósitos de vertente na cidade de Machico. Dissertação de Mestrado, Universidade da Madeira, Funchal, 2010. 45 TEORIA EM PRÁTICA A presença de solos compressíveis nas camadas mais inferiores do terreno deve ser motivo de atenção, pois movimentações futuras de acomodação podem ocorrer, resultando em danos às estruturas da edificação. A situação demanda maior cuidado quando são executados aterros sobre esse tipo de solo. Assim, considere que você foi contratado para avaliar uma edificação que apresentou fissuras na alvenaria alguns meses após sua entrega. Como parte da anamnese, o proprietário informou que, devido às condições topográficas do terreno, o imóvel foi executado sobre um aterro. Durante sua vistoria, você verificou um afundamento dos pisos, que não ocorreu de maneira uniforme, sendo mais acentuado nas regiões centrais dos ambientes, delimitados pelas alvenarias. Ao conversar novamente com o proprietário, este informou que construtor havia colocado barras de ferro no piso para reforço na região do aterro. Diante dessa situação, qual seria sua avaliação para o surgimento das fissuras na edificação? Qual medida corretiva você indicaria para o proprietário? Para conhecer a resolução comentada proposta pelo professor, acesse a videoaula deste Teoria em Prática no ambiente de aprendizagem. LEITURA FUNDAMENTAL Indicação 1 No artigo indicado, você poderá estudar sobre os recalques diferenciais de fundação e a falta de investigação do subsolo, Indicações de leitura 46 a partir de um estudo de caso em um edifício no município de Ipatinga, estado de Minas Gerais. Ao longo do trabalho, são apresentados os procedimentos da visita técnica com registro fotográfico, constatado como a principal causa o recalque de solo muito mole de composição argilosa. Para realizar a leitura, acesse a plataforma Biblioteca Virtual da Kroton e busque pelo título da obra, na página inicial. SAMPAIO, G. S. Análise das patologias nas fundações oriundas de recalque diferencial através de um estudo de caso. Revista Construindo, v. 9, n. 02, p. 16-26, 2017. Indicação 2 No artigo científico indicado, você poderá estudar sobre o conceito de árvore de falhas para manifestações patológicas em fundações. Ao longo do trabalho, foi elaborada uma tabela com a representação de diversos tipos de fissuras resultantes da patologia detectada nas fundações. As caracterizações tiveram, como base, bibliografias sobre as características do solo, fundações e manifestações patológicas, com configuração do seu banco de dados. O objetivo foi criar uma ferramenta para facilitar a visualização e análise das possíveis origens das patologias com posterior sugestões de reparo. WIEBBELLING, V.; ALMEIDA, M. A. Árvore de falhas de manifestações patológicas em fundações. Revista Técnico- Científica do CREA-PR, n. 23, p. 1-5, 2020.. 47 QUIZ Prezado aluno, as questões do Quiz têm como propósito a verificação de leitura dos itens Direto ao Ponto, Para Saber Mais, Teoria em Prática e Leitura Fundamental, presentes neste Aprendizagem em Foco. Para as avaliações virtuais e presenciais, as questões serão elaboradas a partir de todos os itens do Aprendizagem em Foco e dos slides usados para a gravação das videoaulas, além de questões de interpretação com embasamento no cabeçalho da questão. 1. O reforço do sistema composto pelo solo e pelas estruturas das fundações pode ser feito de diversas formas, como, por exemplo, o método de injeção de calda de cimento. Sobre esse método, assinale a alternativa correta: a. É utilizado como reforço do bloco de fundação, com injeção de calda de cimento sob elevada pressão no seu interior. b. É utilizado como reforço do bloco de coroamento da fundação, com injeção de calda de cimento sob baixa pressão. c. É utilizado como reforço de estacadas escavadas, com injeção de calda de cimento no seu interior. d. É utilizado como reforço do solo da fundação, com injeção de calda de cimento sob elevada pressão. e. É utilizado como reforço do bloco de fundação, com injeção de calda de cimento no seu interior. 2. A investigação do subsolo é uma das etapas mais importantes para o projeto de fundações, sendo que sua 48 falta é um dos problemas mais frequentes em patologias das fundações, sendo responsável por mais da metade dos casos de anomalias observadas nas edificações. Diante disso, assinale a alternativa correta: a. A falta de investigação do subsolo pode resultar em fundações deficientes, como as estacas apoiadas sobre solo impenetrável. b. A falta de investigação do subsolo pode resultar em fundações deficientes, como as estacas apoiadas sobre matacões. c. A investigação do subsolo é dispensada somente no caso de pequenas construções, de até um pavimento. d. A investigação do subsolo é dispensada no caso de execução de fundações superficiais, como as sapatas corridas. e. A investigação do subsolo é dispensada no caso de execução de fundações superficiais, como as estacas cravadas. GABARITO Questão 1 - Resposta D Resolução: O reforço com injeção de calda de cimento é feito para proporcionar o reforço do solo da fundação, injetando a calda sob alta pressão e aumentando, assim, a capacidade de suporte do solo. Questão 2 - Resposta B Resolução: A falta ou falha nas investigações do subsolo resulta no dimensionamento inadequado das fundações, podendo- se obter falsas soluções, como as estacas apoiadas sobre matacões, que podem vir sofrer recalques futuros. BONS ESTUDOS! Apresentação da disciplina Introdução TEMA 1 Direto ao ponto Para saber mais Teoria em prática Leitura fundamental Quiz Gabarito TEMA 2 Direto ao ponto Teoria em prática Leitura fundamental Quiz Gabarito TEMA 3 Direto ao ponto Para saber mais Teoria em prática Leitura fundamental Quiz Gabarito TEMA 4 Direto ao ponto Teoria em prática Leitura fundamental Quiz Gabarito Botão TEMA 5: TEMA 2: Botão 158: Botão TEMA4: Inicio 2: Botão TEMA 6: TEMA 3: Botão 159: Botão TEMA5: Inicio 3: Botão TEMA 7: TEMA 4: Botão 160: Botão TEMA6: Inicio 4: Botão TEMA 8: TEMA 5: Botão 161: Botão TEMA7: Inicio 5: