CUSTOS DE RECUPERAÇÃO ESTRUTURAL: UM ESTUDO DE CASO. F. G. X. Oliveira (1), V. J. B. F. Filgueiras (1), G. R. Meira (2), A. M. P. Carneiro (3) RESUMO

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1 CUSTOS DE RECUPERAÇÃO ESTRUTURAL: UM ESTUDO DE CASO F. G. X. Oliveira (1), V. J. B. F. Filgueiras (1), G. R. Meira (2), A. M. P. Carneiro (3) (1) Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil da Universidade Federal de Pernambuco Av. Acad. Hélio Ramos, s/n Cidade Universitária - Recife - PE (2) Centro Federal de Educação Tecnológica da Paraíba Av. Primeiro de Maio, Jaguaribe - João Pessoa - PB (3) Departamento de Engenharia Civil e Geociências da Universidade Federal de Pernambuco Av. Acad. Hélio Ramos, s/n Cidade Universitária - Recife - PE RESUMO Os custos para recuperação de estruturas costumam ser elevados. Alguns estudos indicam que, se os recursos utilizados na recuperação estrutural fossem gastos em medidas preventivas, haveria uma redução exponencial desses valores ao longo do ciclo de vida da estrutura. Neste trabalho, avalia-se o caso de recuperação estrutural em uma obra, que apresentou problemas de corrosão nas armaduras. A análise do presente caso, revela que a origem do problema está relacionada com as fases de projeto e execução da obra. Os custos de prevenção que seriam incorridos nas referidas etapas são comparados com os custos de recuperação e analisados sob a ótica do ciclo de vida da edificação. Os resultados indicam que os custos de recuperação podem assumir valores expressivos se comparados aos custos de execução da estrutura e, principalmente, em relação aos custos de prevenção. Palavras-chave: Recuperação, Custos da Recuperação, Carbonatação, Lei de Sitter, Corrosão ABSTRACT The costs for structural repair are usual high. Some studies indicate that, if the resources used in the structural repair go worn-out in preventive measures, there would be an exponential reduction of those values along the cycle of life of the structure. In this work, the case of structural repair is evaluated in a building, that presented steel corrosion. The analysis of the present case reveals that the source of the problem is related with the design stage and building stage. The prevention costs that would be incurred in referred stages are compared with the repair costs and analyzed under the optics of the cycle of life of the construction. The results indicate that the repair costs can assume expressive values if compared at the building costs of the structure and, mainly, in relation to the prevention costs. Key-words: Repair, Repair Costs, Carbonation, Sitter s Law, Corrosion

2 INTRODUÇÃO A Indústria da Construção Civil está em contínua evolução. Ao longo dos anos, o aprimoramento das técnicas construtivas e o elevado grau de avanço tecnológico, incorporado nas construções são constantes nas empresas do setor no mundo inteiro. A questão é, se apesar de todo o desenvolvimento haverá recursos naturais disponíveis no futuro, em face dessa grande exploração ¹. O concreto, como material de construção, tem sido de vital importância durante o século XX ². O desenvolvimento tecnológico de sua produção e de seus componentes, assim como as novas metodologias de cálculo estrutural, além de benefícios, têm gerado importantes inconvenientes às estruturas, diminuindo sobremaneira as reservas que possibilitariam uma maior segurança frente aos efeitos agressivos ³. Aliado a esses fatos, a imperícia, o desconhecimento e a irresponsabilidade de alguns técnicos e construtores do setor complementam o ciclo vicioso que têm gerado essas perdas incomensuráveis para a sociedade 4. Nesse sentido, muitas são as pesquisas realizadas no sentido de quantificar, identificar e diagnosticar as patologias que acometem as estruturas de concreto armado, sendo a corrosão nas armaduras o tipo de patologia mais incidente 5. Além do crescimento gerado pelas novas construções, se observa que muitos recursos têm sido despendidos na recuperação de estruturas deterioradas. Os custos de manutenção das estruturas são bastante significativos, podendo chegar a ultrapassar o patamar de 40% em relação ao custo de execução de uma obra 6. As perdas com reabilitações de obras deterioradas, apenas através do fenômeno da corrosão de armaduras, giram em torno de 1,25% a 3,5% do PIB de países em desenvolvimento 6. Ainda sobre os custos de recuperação, sugere-se que esses superam os custos de manutenção, e podem ainda ser potencializados em função da época em que seja realizada a intervenção 7. As correções são mais eficientes, mais eficazes, mais fáceis de se executar e consequentemente menos onerosas, quanto mais cedo forem realizadas 8. Essas afirmações podem ser melhor demonstradas através da lei Sitter, que indica uma relação geométrica de razão 5 entre os custos de uma intervenção, e a etapa do ciclo de vida do empreendimento na qual esse intervenção foi realizada (Figura 1). Figura 1 - Lei de evolução de custos. No caso específico de corrosão de armaduras, o CO 2 e os íons cloreto são os dois principais agentes desencadeantes do processo corrosivo em estruturas de concreto 9. Dessa forma, o

3 modelo proposto por Tuutti, determina duas fases básicas da vida útil de uma estrutura, a fase de iniciação e a fase de propagação (Figura 2) 9. Figura 2 Modelo Conceitual de Previsão de VidaÚtil 8. Ao final da fase de iniciação os agentes agressivos encontram a armadura despassivando-a, assim até esse período, os custos de uma intervenção ainda são menos onerosos, haja vista, a não necessidade de reforços, reparos ou limpeza nas armaduras. Com o início da fase de propagação as recuperações já requerem maior profundidade de atuação e, consequentemente, maiores custos. Em face dessa problemática, e também da necessidade de mais estudos sobre análises de custos que envolvem esse ambiente, o presente trabalho realiza um estudo de caso em uma obra que apresenta corrosão nas armaduras dos pilares do subsolo. Foi realizada uma comparação entre os custos reais incorridos na recuperação, e os custos de possíveis intervenções que poderiam ter sido realizadas em etapas anteriores do ciclo de vida do empreendimento etapa de projeto e etapa de execução com a finalidade de analisar e discutir a relação existente entre eles. METODOLOGIA A obtenção dos dados para realização do trabalho foi dividida em três etapas: o levantamento de dados sobre a execução da obra; o levantamento de dados sobre o projeto e a execução da obra de recuperação estrutural e levantamento de dados sobre os custos de execução de estruturas de concreto da região. A primeira etapa consistiu na realização de entrevistas e análises de documentos referentes à execução da obra. Foram consultados os engenheiros responsáveis pelo projeto e execução da obra. Também foram obtidas informações das empresas responsáveis pelo projeto de recuperação estrutural, com intuito de se confirmar informações sobre o projeto e execução. Dessas entrevistas, foram obtidos os dados estruturais referentes à situação que chamaremos de inicial, constantes na Tabela 2. A segunda etapa consistiu na angariação de dados sobre o diagnóstico do problema encontrado, bem como sobre projeto e execução da recuperação. Nessa etapa foram obtidos dados sobre as causas, origens e mecanismos das manifestações ocorridas e informações sobre as terapias adotadas para sanar a problemática. Alguns ensaios e testes de campo e laboratoriais foram realizados, tais como: Extração de testemunho, para determinação de resistência característica à compressão do concreto estudado; Ensaio de Compressão axial de corpos de prova de concreto; Ensaio de determinação de profundidade de carbonatação no concreto de

4 cobrimento; Sondagem à percussão através do teste SPT para verificação do nível do lençol freático; Verificação do Potencial de corrosão através da semi-célula de Cobre/Sulfato de Cobre. A terceira etapa consistiu em uma consulta as empresas de execução de obras de concreto armado a respeito dos custos reais de execução de pilares, em condições similares àquela encontrada no aludido residencial. Foram realizadas entrevistas com os técnicos dessas empresas questionado-os sobre os processos executivos e relacionando-os com aqueles empregados na obra em questão. Índices de produtividade, consumo de materiais, e preços foram obtidos e resumidos na Tabela 4, 5 e 6 na coluna preço unitário. CARACTERÍSTICAS DA OBRA ESTUDO DE CASO O presente estudo de caso foi realizado em uma edificação residencial multifamiliar localizada na cidade de Campina Grande Pb. A Edificação foi construída em estrutura de concreto armado, assentada em fundações diretas, também em concreto armado sob solo rochoso, com 15 pavimentos e 5000m² de área construída, localizada em um ambiente urbano, distante de 120km da capital João Pessoa. O pavimento subsolo, composto por vagas de garagens e constituído por 24 pilares na projeção da torre e 30 pilares de periferia que apoiavam as vigas do pavimento Mezanino. Os Pilares da projeção da torre no subsolo possuíam como revestimento uma pintura a base de PVA e os de suporte do pavimento Mezanino possuíam revestimento argamassado com espessura média de 2,5cm e pintura de PVA sobre o reboco. As informações técnicas a respeito da patologia da edificação, apontam para um tipo de manifestação, que ocorreu ainda nos primeiros quatro anos após a conclusão da obra: a corrosão nas armaduras de todos os pilares da torre no pavimento Subsolo. DIAGNÓSTICOS E CARACTERÍSTICAS DA INTERVENÇÃO A baixa qualidade do material originando uma elevada porosidade, uma elevada taxa de armadura dificultando a atividade de concretagem, espessuras de cobrimentos da armadura bastante variáveis, facilitaram o aparecimento de diferenças de potenciais significativas, que atrelado aos fatores ambientais como abundância de Dióxido de Carbono e uma umidade ambiente elevada causaram a corrosão das armaduras dos pilares do subsolo. A conclusão é que a origem da problemática ocorrida, se encontrava nas etapas de projeto e de execução considerando, o ciclo de vida da edificação. A terapia adotada no projeto de recuperação para essa patologia, seguiu algumas diretrizes de forma a identificar, determinar a extensão do problema, remover a região atingida, promover uma adequada aderência entre os materiais e a recomposição da peça atingida. Foram realizadas medições do Potencial de Corrosão em todos os pilares da torre para detecção das regiões anódicas. O ensaio foi realizado através da semi-célula de Cobre/Sulfato de Cobre, obtendo-se um mapeamento nos pilares da extensão da região atingida. Também foi determinada a profundidade da frente de carbonatação, através da aspersão de solução a 1% de fenolftaleína, conforme as indicações da ASTM C 876. Foram realizadas medições em três pontos por pilar, obtendo-se a espessura da camada atingida.

5 Figura 3 Medição do Potencial de Corrosão através do Eletrodo de Cobre/Sulfato de Cobre Depois de determinada a extensão do problema, procedeu-se a substituição do material na região atingida. Foi removido todo o concreto de cobrimento dos pilares. Na região até cerca de 70cm acima do piso acabado, a profundidade de carbonatação ultrapassou a espessura de cobrimento, assim como os potenciais de corrosão atingiram níveis bem abaixo de -350mV. Região essa, que foram bastante proeminentes os sintomas de corrosão da armadura como fissuras e desplacamentos. Nessa região, além da retirada do concreto de cobrimento, foi realizada a limpeza das armaduras através do lixamento e escovação até que a superfície do aço se apresentasse isenta de produtos de corrosão. Na região Catódica foi apenas removido o concreto carbonatado. Outra medida adotada foi o aumento da secção dos pilares em vista da elevada taxa de armadura, que por vezes era superior àquela determina em norma, e também por conta da grande variação existente entre as espessuras da camada de concreto de cobertura. Após a remoção e limpeza do substrato foi aplicada uma ponte de aderência para que a interface material antigo/ material de recuperação fosse adequada. Alguns pilares - Figura 5 - apresentaram uma taxa de armação muito elevada, o que praticamente impedia a ligação concreto antigo /material de recuperação. Nesses casos a ponte de aderência utilizada foi a base epoxídica. Nos casos em que a taxa de armadura permitia, a ponte de aderência adotada foi à base cimentícia. O material de recomposição da seção dos pilares foi um graute a base de cimento aplicado em três etapas por pilar. Uma cura úmida foi realizada durante sete dias. ANÁLISE DE CUSTOS Figura 4 Medida da Profundidade de Carbonatação, através da asperção de solução de fenolftaleína. Figura 5 Detalhe da elevada taxa de armadura O presente estudo analisou o projeto estrutural da edificação, incorporando algumas mudanças no sentido de que, se tivessem sido adotadas, a durabilidade da edificação teria sido maximizada. Essas alterações foram aquelas sugeridas no projeto de recuperação, tais como: aumento de seções de peças estruturais e aumento da resistência característica do concreto. Como conseqüência dessas alterações houve uma redução da taxa de armadura assim como uma redução da própria quantidade de aço adotada. O estudo também quantificou os custos, caso as medidas adotadas fossem realizadas na fase de execução, ou seja, desconsiderando a redução da quantidade de aço que poderia ocorrer em virtude do aumento de seção das peças, Tabela 4. Na Tabela 1, apresenta-se, de forma resumida, os custos e despesas incorridos no processo de recuperação estrutural da edificação em estudo. Custo Item Descrição Unidade Quantidade 1.0 Ponte de Aderância a base cimentícia Kg 100,0 225,00

6 2.0 Graute Kg , , Mão-de-obra Hh , Projetos e Laudo Vb 1, , Acompanhamentos Vb 1, , Formas e escoramento Vb 1, , Materiais e equipamentos de corte e preparação de substrato Vb 1, , Limpeza Vb 1,0 150, Pintura Vb 1, , Administração vb 1, ,20 Total ,20 Tabela 1 Custos e despesas do serviço de recuperação estrutural Também foi realizada uma nova análise estrutural da edificação, procedendo-se um redimensionamento da estrutura, alterando-se dimensões dos pilares e das vigas e a resistência característica do concreto, utilizando-se, para tal, os parâmetros determinados pela NBR 6118/2003, quanto à taxa de armadura e quanto à classe de agressividade. Todos os 24 pilares da torre da edificação foram alterados. Suas seções foram aumentadas de modo a garantirem uma espessura média de cobrimento de 5cm, com o duplo objetivo de aumentar a espessura de cobrimento da armadura e diminuir a taxa de armadura das peças estruturais. Dessa forma, houve um acréscimo de 6cm em cada dimensão dos pilares. As tabelas 2 e 3 resumem os dados a respeito dessas alterações. Peça Estrutural Área da Seção Original cm² Área de Aço Original cm² Taxa de armação Original (região de traspasse) % Volume de Concreto Original m³ Quantidade de Aço Kg Área de forma m² Pilares Subsolo ,02 4,474 14, ,60 160,38 Tabela 2 Características dos pilares situação original Peça Estrutural Área da Seção Original cm² Área de Aço Original cm² Taxa de armação Original (região de traspasse) % Volume de Concreto Original m³ Quantidade de Aço Kg Área de forma m² Pilares Subsolo ,91 1,94 19, ,20 177,88 Tabela 3 Características dos pilares situação alterada depois da recuperação ANÁLISE E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS A alteração da seção dos pilares e o aumento da resistência característica do concreto são as mudanças que foram propostas como intervenção na fase de execução. A Tabela 4 abaixo, demonstra uma estimativa de custos para a execução dos pilares do subsolo, caso essas medidas fossem adotadas na época da execução da obra. Item Descrição da Atividade Unidade Preço Unitário Quantitativo Preço Total 1.0 Montagem de forma de pilar m² 250,00 177, , Concretagem de pilar m³ 290,00 19, , Armação de pilar kg 6, , ,32

7 4.0 Total ,22 Tabela 4 Estimativa de custo de Execução dos pilares do subsolo seguindo alteração proposta pelo projeto de recuperação Intervenção na etapa de execução Na Tabela 5, encontram-se as informações de custo para a execução dos pilares do subsolo, caso as alterações supracitadas ocorressem na etapa de projeto, ou seja, existiria uma redução da quantidade de aço, face ao aumento de seção e ao aumento da resistência característica do concreto. Item Descrição da Atividade Unidade Preço Unitáro Quantitativo Preço Total 1.0 Montagem de forma de pilar m² 250,00 177, , Concretagem de pilar m³ 290,00 19, , Armação de pilar kg 6, , , Total ,54 Tabela 5 - Estimativa de custo de Execução dos pilares do subsolo seguindo alteração proposta pelo projeto de recuperação Intervenção na etapa de projeto As Tabelas 4 e 5 indicam os custos de execução dos pilares do subsolo, e para podermos comparar os custos extras incorridos na aplicação das alterações, se faz necessário subtrair do custo de execução dos pilares quando alterados (nas etapas de execução e projeto) a parcela de execução dos pilares conforme o projeto original. Tal custo encontra-se discriminado na Tabela 6. Item Descrição da Atividade Unidade Preço Unitáro Quantitativo Preço Total 1.0 Montagem de forma de pilar m² 250,00 160, , Concretagem de pilar fck=18mpa m³ 200,00 14, , Armação de pilar kg 6, , , Total ,32 Tabela 6 - Estimativa de custo de Execução dos pilares do subsolo seguindo projeto original Dessa forma, o custo da intervenção sugerido pelo projeto de recuperação caso ocorresse na etapa de projeto seria aquele obtido através da subtração entre o total da tabela cinco e o total da tabela 6, ou seja, 770,22. E se a intervenção ocorresse na fase de execução, teríamos 7.164,90, que é a diferença entre os totais das Tabelas 4 e 6. Os resultados obtidos, 770,22, para a intervenção ocorrendo na etapa de projeto; 7.164,90, para a intervenção ocorrendo na etapa de execução e ,20, geram uma relação de 1:9,3:94,17, ou seja uma progressão geométrica de razão aproximadamente 10. CONSIDERAÇÕES FINAIS Os custos das recuperações estruturais, como visto no caso analisado, são realmente muito elevados, frente àqueles incorridos com a própria construção da Edificação. Os gastos com esse tipo de serviço são de grande monta em países em desenvolvimento como o Brasil, o que representa uma quantidade significativa de recursos que poderiam ser alocados em infra-estrutra, por exemplo. Os custos obtidos na recuperação da edificação estudada obedecem claramente a uma relação entre os valores obtidos e a fase do ciclo de vida da edificação. Essa progressão geométrica de

8 razão aproximadamente 10 evidencia uma grande diferença de custo entre as decisões de tornar uma estrutura mais durável antes ou não. Essa razão é uma comprovação da daquela sugerida por Sitter. O estudo de caso verificou uma obra que possuía patologias cujas causas tiveram origens nas etapas de execução e projeto. Onde a corrosão das armaduras, através da carbonatação do concreto de cobrimento, foi fortemente influenciada pela elevada taxa de armação adotada, gerando um custo extra de recuperação em virtude da necessidade de se ter que aumentar a espessura da camada de cobrimento. Tal atitude foi bastante representativa nos valores obtidos. Observou-se também que esses custos poderiam ter sido minorados se a atitude de intervenção ocorresse aos primeiros sinais de deterioração. Mas, poderiam ter sido potencializados caso houvesse uma maior demora na decisão pela recuperação. AGRADECIMENTOS Agradecimentos especiais às empresas Rehabilitar Engenharia Ltda (rehabilitar_engenharia@yahoo.com.br) responsável pelo projeto de recuperação, a Conol Construtora Norte e Sul Ltda, a Universidade Federal da Paraíba e ao engenheiro Aldo. REFERÊNCIAS Dissertação: (1)G. L. Vieira, Estudo do processo de corrosão sob a ação de íons cloreto em concretos obtidos a partir de agregados reciclados de resíduos de construção e demolição. Dissertação de Mestrado, UFRS, Porto Alegre, RG, Revista: (2) N. Hanque, H. AL-Khaiat, Strength and durability of lightweight concrete in hot marine exposure conditions, Materials and Structures/Mat4riaux et Constructions 32, 1999: pp Revista: (3) H. F. F. Tinoco, E. J. P. Figueiredo, Recuperação para Estruturas de Concreto com Corrosão das Armaduras. II Workshop sobre Durabilidade das Construções, Livro: (4) V. C. Souza,; T. Ripper, Patologia, Recuperação e Reforço de Estruturas de Concreto, (São Paulo, Brasil: PINI,1998) Dissertação: (5) D. C. C. Dal Molin, Considerações Quanto aos Modelos Empregados para a Previsão da Vida Útil das Estruturas de Concreto Armado: Despassivação por Íons Cloreto. Dissertação de Mestrado,PUC/RS, Porto Alegre(2003). Revista: (6) G. R. Meira, I. J. Padaratz, Custos de Recuperação e Prevenção em Estruturas de Concreto Armado: Uma Análise Comparativa, IX Encontro Nacional de Tecnologia Construída, Tese: (7) G. R. Meira, Agressividade por Cloretos em Zona de Atmosfera Marinha Frente ao Problema da Corrosão em Estruturas de Concreto Armado,Tese de Doutorado, UFSC, Florianópolis, SC,(2004). Dissertação: (8) J. R. S. Pacha, J. M. Lima, Patologia das Estruturas de Concreto Armado com ênfase na Execução. Dissertação de Mestrado, UFPA.Belém, (2000). Livro: (9) M. C. M. A. Perdrix, Manual para Diagnóstico de Obras Deterioradas por Corrosão de Armaduras. (São Paulo, Brasil, PINI, 1992) Dissertação: Revista: (10) K. Tutti, Corrosion of steel in concrete, Cement and Concrete Institute, StoKholm, 1982.