CARACTERIZAÇÃO DAS PATOLOGIAS CORRENTES EM DECK PARKINGS

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1 CARACTERIZAÇÃO DAS PATOLOGIAS CORRENTES EM DECK PARKINGS J. R. DOS SANTOS F. A. BRANCO Jorge de BRITO Pedro PAULO Assistente Professor Catedrático Professor Auxiliar Bolseiro de Investigação IST/ICIST IST/ICIST IST/ICIST IST/ICIST Lisboa Lisboa Lisboa Lisboa SUMÁRIO A utilização frequente de sistemas pré-fabricados na estrutura de deck parkings obriga a uma boa concepção das ligações e juntas, para assegurar um bom comportamento sísmico. Em termos de durabilidade, estas estruturas estão sujeitas quer ao CO 2 atmosférico, quer aos gases de escape, o que acelera o processo da carbonatação. Apresentam-se as principais patologias de um conjunto de deck parkings inspeccionados, além de conclusões oriundas destas inspecções. 1. INTRODUÇÃO A estrutura dos deck parkings tem características específicas que devem ser consideradas na sua concepção. Isto levou inclusive ao desenvolvimento de recomendações específicas em alguns países. De facto, os deck parkings apresentam, quando estão ao ar livre, características mais próximas do comportamento de pontes do que propriamente de edifícios. Em termos de resistência, estas estruturas devem suportar a sobrecarga do piso superior, e eventualmente, sobrecargas concentradas importantes. No tocante à durabilidade, os pisos estão sujeitos ao desgaste provocado pelos automóveis e à acção de agentes agressivos como o CO 2 atmosférico e os gases de escape provenientes do tráfego automóvel. Estas estruturas são frequentemente concebidas com base em elementos pré-fabricados. Nestes casos, e em particular quando o deck parking se encontra na zona A, é importante uma boa concepção das ligações e juntas para garantia de uma boa performance da estrutura sob a acção sísmica.

2 Esta comunicação apresenta as principais patologias encontradas num conjunto de 13 deck parkings inspeccionados no âmbito de um trabalho realizado pelo ICIST para a firma IGI/SONAE, durante o período entre Março de 1999 e Fevereiro de O trabalho consistiu quer numa inspecção visual detalhada das estruturas, quer na realização de um conjunto de ensaios e medições. Apresenta-se também uma análise estatística da frequência e variedade das patologias encontradas, bem como um estudo comparativo da evolução da carbonatação nos elementos estruturais e da influência do revestimento na espessura carbonatada. 2. DESCRIÇÃO DOS DECK PARKINGS INSPECCIONADOS Os deck parkings inspeccionados fazem parte dos seguintes estabelecimentos comerciais, construídos nos anos indicados [1]: 1) Hipermercado Modelo de Santarém, 1995 (DP1); 2) Hipermercado Modelo de Portimão, 1990 (DP2); 3) Hipermercado Modelo de Albufeira, 1989 (DP3); 4) Hipermercado Modelo de São João da Madeira, 1994 (DP4); 5) Hipermercado Continente de Vila Nova de Gaia, 1989 (DP5); 6) Hipermercado Continente de Viana do Castelo, 1993 (DP6); 7) Edifício Sonae de Matosinhos, 1993 (DP7); 8) Hipermercado Continente de Matosinhos, 1993 (DP8); 9) Hipermercado Modelo de Vale de Cambra, 1996 (DP9); 10) Hipermercado Modelo de Ovar (DP10), 1995; 11) Hipermercado Continente da Amadora, 1994 (DP11); 12) Hipermercado Continente do Seixal, 1994 (DP12); 13) Hipermercado Modelo de Amarante, 1996 (DP13). As soluções estruturais dos deck parkings inspeccionados, todas em elementos de betão armado e/ou pré-esforçado, podem ser agrupadas da seguinte forma [1]: os DP1, 9, 10, 11 e 13 são em laje alveolar, apoiada em vigas (ambos os elementos préfabricados) e estas em cachorros de pilares (Fig. 1, à esquerda), sendo que nos DP1, 9, 10 e 13 as vigas foram solidarizadas com os pilares por betonagem in-situ; os DP2, 3, e 5 são em laje fungiforme aligeirada de moldes recuperáveis, assente sobre pilares; os DP4, 6, 7, 8, e 12 são em elementos pré-fabricados em Π (Fig. 1, à direita), encostados lado a lado, apoiados em vigas com secção em T invertido sendo estas solidarizadas com os pilares por betonagem in-situ e através de ligações metálicas; todos os elementos são préfabricados. 3. RESULTADOS DA INSPECÇÃO VISUAL 3.1 Considerações gerais A campanha de inspecção aos deck parkings foi realizada tendo em vista detectar anomalias de dois tipos: as associadas a problemas de comportamento estrutural e as resultantes da

3 degradação dos materiais ao longo do tempo. As patologias encontradas foram então divididas em 3 grupos: patologias estruturais ou construtivas, patologias de durabilidade e patologias não estruturais. Apresenta-se de seguida, por grupo, a análise da frequência e variedade das patologias encontradas. Fig. 1 [1] - Lajes alveolares apoiadas em vigas (à esquerda) e elementos pré-fabricados em Π 3.2 Patologias estruturais ou construtivas Na campanha de inspecção aos deck parkings, foram detectadas várias patologias estruturais, quer problemáticas somente do ponto de vista estético e funcional, quer indiciadoras de problemas de segurança estrutural. A Tabela 1 apresenta um levantamento estatístico da frequência e variedade destas patologias. Tabela 1 [1] - Patologias estruturais encontradas durante à inspecção dos deck parkings DESCRIÇÃO FREQUÊNCIA (%) 1 - fissuração e descasque em pilares fissuração em paredes de alvenaria fissuração em consolas curta fissuração nas lajes e/ou vigas fissuração em apoio de vigas fissuração em muros de contorno aberturas em juntas de dilatação escorrências diversas betão poroso elementos estruturais desaprumados elemento estrutural danificado pelo embate de veículos elemento estrutural próximo da rotura deteriorações resultantes de deficiente reparação furações em lajes com corte de varões 8 Da análise da Tabela 1, pode-se concluir que as patologias estruturais mais frequentes são a

4 escorrência de águas de chuva (8) e a existência de aberturas anómalas em juntas de dilatação (7), estando as duas de certa forma relacionadas, pois grande parte destes escorrimentos ocorrem pelas juntas de dilatação não preenchidas. As escorrências aparecem quer nas estruturas betonadas in-situ (Fig. 2, à esquerda), quer nas pré-fabricadas (Fig. 2, à direita). Estas infiltrações estão associadas a uma deficiente drenagem e impermeabilização do pavimento ou mesmo, em alguns casos, à inexistência desta última. A resolução destes problemas passa pelo reperfilamento do pavimento, assegurando uma boa drenagem, pela impermeabilização do mesmo e pela reconstrução das juntas de dilatação com sistema estanque (por exemplo, uma tira de borracha comprimida). Fig. 2 [1] - Escorrências em laje fungiforme (à esquerda) e escorrências em painel préfabricado Ainda por análise da Tabela 1, constata-se que são também muito frequentes patologias relacionadas com a fendilhação de elementos estruturais (1, 3, 4, 5 e 6) ou de paredes de alvenaria (2). A fissuração dos pilares (1) aparece com maior frequência nos elementos préfabricados, sendo que nestes está geralmente associada aos movimentos termo-higrométricos da estrutura, resultantes quer das variações de temperatura, quer essencialmente da retracção da laje de betão. De facto, a fissuração é mais acentuada junto às fachadas (Fig. 3, à esquerda), reduzindo-se para o interior dos deck parkings. A fissuração das lajes e vigas (4) está também intimamente relacionada com a escorrência de águas de chuva e, consequentemente, com o aparecimento de estalactites. Nas lajes, quer betonadas in-situ, quer pré-fabricadas, detectam-se fendas de flexão e de retracção, sendo as primeiras provenientes ou de um deficiente dimensionamento ou de sobrecargas excessivas. A fendilhação nos apoios de vigas (5) aparece frequentemente nos deck parkings concebidos com painéis pré-fabricados em Π. Nestes casos, o sistema de ligação das vigas aos pilares foi realizado com uns apoios metálicos, os quais foram posteriormente cobertos com uma argamassa. Esta argamassa, com os movimentos da estrutura, está fissurada em quase todos os apoios, tendo caído mesmo em alguns, deixando as peças metálicas à vista (Fig. 3, à direita). As fissuras observadas em paredes de alvenaria (2) resultaram principalmente dos movimentos termo-higrométricos da estrutura ou de pequenos assentamentos da fundação. Foram detectadas somente nos edifícios com elementos pré-fabricados.

5 Fig. 3 [1] - Fissuração em pilar de fachada (à esquerda) e fissuração em apoio de viga (à direita) A excessiva porosidade do betão (9) foi detectada somente nos deck parkings com estrutura em elementos betonados in-situ. Esta patologia resultou principalmente de deficiências do processo construtivo. Em alguns casos, são visíveis zonas com deficiente betonagem e armaduras à vista (Fig. 4, à esquerda). Patologias como o desaprumo de elementos estruturais (10) e o choque de veículos contra os mesmos (11) (Fig. 4, à direita) foram pouco frequentes, sendo que a primeira se detectou somente no caso de elementos betonados in-situ. O choque dos veículos com lajes e vigas, resultante de um sistema deficiente de protecção do gabarito máximo no interior dos deck parkings, originou descasques e deteriorações naqueles elementos estruturais. Fig. 4 [1] - Zona com deficiente betonagem (à esquerda) e deterioração por embate de veículos 3.3 Patologias de durabilidade Durante à inspecção visual aos deck parkings, encontraram-se algumas patologias de durabilidade relacionadas principalmente com a oxidação de armaduras e o transporte de sais do betão. O levantamento estatístico da frequência e variedade destas patologias está apresentado na Tabela 2.

6 Tabela 2 [1] - Patologias de durabilidade encontradas durante à inspecção dos deck parkings DESCRIÇÃO FREQUÊNCIA (%) 1 - escorrências com indícios de oxidação e de sais corrosão de armaduras deteriorações na laje em zonas de tubagens condensações/fungos indícios de incêndio 8 Pela análise da Tabela 2, constata-se a presença de escorrências com indícios de oxidação e de sais (1) em todos os deck parkings inspeccionados. Estas escorrências indiciam o início de problemas de durabilidade resultantes nomeadamente da oxidação de armaduras e do transporte de sais do betão (Fig. 5, à esquerda). A oxidação das armaduras é visível na coloração acastanhada das escorrências e o transporte de sais do betão nota-se pela presença de estalactites e manchas brancas nos escorrimentos. Ainda por análise da Tabela 2, pode-se concluir que a detecção de zonas com armadura à vista e já em processo de corrosão (2) não foi muito frequente. Esta patologia surgiu sobretudo nos edifícios com elementos betonados in-situ (Fig. 5, à direita), os quais representam somente 23% dos deck parkings inspeccionados. De facto, é notória a melhor qualidade do betão e garantia do recobrimento das armaduras em peças pré-fabricadas. Dentre os deck parkings concebidos com elementos pré-fabricados, detectaram-se indícios de corrosão nas armaduras somente em dois (20%) e sempre junto às zonas de escadas. Fig. 5 [1] - Escorrimentos em laje com sais e oxidação (à esquerda) e armadura oxidada em laje Em alguns deck parkings, detectaram-se deteriorações na laje em zonas de furos de tubagem (3) (Fig. 6, à esquerda). Notaram-se também muitas escorrências junto as áreas descritas. Apenas num dos edifícios inspeccionados se registou a presença de condensações e indícios de fungos resultantes de elevados teores de humidade (4). Estas situações ocorrem nas zonas da laje sob os frigoríficos do shopping. Também apenas num dos deck parkings se encontraram zonas escuras com indícios de terem estado sujeitas a um incêndio, eventualmente de uma viatura (Fig. 6, à direita).

7 Fig. 6 [1] - Deteriorações em zonas de tubagens (à esquerda) e zonas com indícios de incêndio 3.4 Patologias não estruturais No decurso da inspecção visual, registaram-se algumas patologias não estruturais como por exemplo deficiências nos sistemas de drenagem e iluminação, fissuração no pavimento, deterioração de guardas, etc.. Representa-se na Tabela 3 a frequência e variedade dentre as principais destas patologias. Tabela 3 [1] - Frequência e variedade das principais patologias não estruturais DESCRIÇÃO FREQUÊNCIA (%) 1 - Deficiências no sistema de drenagem Deficiências no sistema de iluminação Deterioração de guardas Fissuração no pavimento Deteriorações em lancis e passeios 8 A análise da Tabela 3 permite concluir a existência de deficiências no sistema de drenagem (1) na totalidade dos deck parkings inspeccionados. Estas deficiências estão associadas a insuficientes inclinações, gerando empoçamento, ao entupimento ou deterioração das sarjetas e à presença de tubos de drenagem danificados (Fig. 7, à esquerda) ou mesmo à omissão destes. Saliente-se que esta patologia está directamente relacionada com patologias estruturais ou construtivas, como a escorrência de águas de chuva, a existência de aberturas em juntas de dilatação e a fissuração nas lajes e/ou vigas, bem como com patologias de durabilidade, como por exemplo a escorrência com indícios de oxidação e de sais e a corrosão de armaduras. Da análise da Tabela 3, constata-se também que aparecem com bastante frequência patologias associadas a deficiências no sistema de iluminação (2), tais como armaduras danificadas e lâmpadas fundidas, em alguns casos sob juntas de dilatação com escorrimento, o que poderá originar curtos-circuitos. A deterioração nas guardas ou nas zonas de fixação das mesmas à estrutura do piso (3) foi

8 registada em cerca de 50% dos deck parkings inspeccionados. Nas zonas de ligação, detectouse em alguns casos o descasque do betão (Fig. 7, à direita), originado pelas fixações durante movimentos da estrutura. Fig. 7 [1] - Tubo de drenagem danificado (à esquerda) e descasque junto a fixação de guardas Patologias de ocorrência menos frequente foram a fissuração do pavimento dos pisos (4), especialmente nos mais elevados, e deteriorações em lancis e passeios (5). Nos pisos cobertos, esta fissuração é superficial, provavelmente devida à retracção, enquanto que nos descobertos aparecem fendas mais largas. É de realçar que a patologia 4 só foi registada nos deck parkings concebidos com elementos betonados in-situ. 4. MEDIÇÃO DA CARBONATAÇÃO 4.1 Descrição do ensaio A determinação da profundidade de carbonatação é feita com a utilização de um spray à base de fenofetaleína, a qual, através de uma mudança de cor (rosa para incolor), indica a zona de betão com ph < 9, ou seja, a região de neutralização da alcalinidade natural do mesmo. Isto, aliado a presença de oxigénio e humidade, pode dar início à corrosão das armaduras. As medições nos deck parkings foram realizadas através de furos abertos com o auxílio de uma broca de 25 mm de diâmetro. A profundidade dos furos foi avançada faseadamente a partir da superfície, para melhor identificação da interface entre a região carbonatada e a não carbonatada. A profundidade de carbonatação foi medida com um paquímetro dotado de um dispositivo na extremidade para facilitar a visualização da posição de referência na superfície do betão. Para o caso dos pilares, foram realizados ensaios quer em elementos revestidos com pintura, quer em elementos não pintados. Procurou-se ratificar nestes ensaios a influência positiva, para o elemento estrutural, da pintura na evolução da frente de carbonatação. 4.2 Análise dos resultados Durante os ensaios, foram registados valores da profundidade da frente de carbonatação quer

9 em elementos estruturais lineares (pilares e vigas), quer em elementos laminares (lajes, muros de suporte). Como a idade dos deck parkings inspeccionados é variável, para cada valor registado calculou-se um coeficiente de proporcionalidade entre a profundidade de carbonatação (d) e a raiz quadrada do tempo (t), doravante chamado coeficiente de carbonatação ( d = C t ). As Figs. 7 e 8 apresentam a variação do coeficiente de carbonatação com a resistência média do betão à compressão, avaliada por intermédio de um esclerómetro (f cm), respectivamente para elementos pré-fabricados e betonados in-situ. Fig. 7 - Diagrama coeficiente de carbonatação (C) x resistência média à compressão (f cm) para elementos pré-fabricados A primeira constatação que se retira destes diagramas é a elevada dispersão dos resultados. Esta pode ser explicada por diversos factores: a variabilidade dos resultados associados à utilização do esclerómetro, um ensaio mais vocacionado para análises comparativas de diferentes zonas do que para a determinação do valor absoluto da respectiva capacidade resistente à compressão; o facto de o ensaio com fenofetaleína estar sujeito a pequenos erros in-situ, até porque a profundidade da frente de carbonatação sofre variações associadas a efeitos locais como a existência de inertes grossos; a variabilidade dos fenómenos naturais, geralmente sempre mais complicados que os modelos teóricos que os pretendem prever. Com base nos diagramas apresentados nas Figs. 7 e 8, pode concluir-se que, quer para os deck parkings concebidos com peças pré-fabricadas, quer com elementos betonados in-situ, o valor do coeficiente de carbonatação (C) diminui com o aumento da resistência média à compressão. Para os elementos pintados, esta conclusão não se torna tão evidente devido à pequena variação da resistência à compressão nos mesmos, já que nos deck parkings só os pilares são pintados. Ainda analisando os diagramas, constata-se o efeito favorável da pintura, ou seja, para iguais

10 valores da resistência à compressão o coeficiente de carbonatação é maior para os elementos não pintados. Este efeito é tanto mais sensível quanto menor a resistência à compressão do betão, ou seja, indirectamente, maior a permeabilidade da sua matriz. Em ambos os diagramas apresenta-se uma lei de variação linear do coeficiente de carbonatação com a resistência média à compressão, sendo que a mesma só tem maior significado para os elementos não pintados. Para estes elementos, com base nos diagramas, pode concluir-se que o coeficiente de carbonatação é mais sensível a uma variação da resistência média à compressão nos deck parkings betonados in-situ. Fig. 8 - Diagrama coeficiente de carbonatação (C) x resistência média à compressão (f cm) para elementos betonados in-situ 5. CONCLUSÕES Esta comunicação apresenta as principais patologias detectadas numa campanha de inspecção realizada em 13 deck parkings. Apresenta também relações entre a profundidade de carbonatação e a resistência média à compressão do betão, registada quer nos edifícios concebidos com peças pré-fabricadas, quer naqueles construídos com elementos betonados in-situ. 6. REFERÊNCIAS [1] Branco, F. A.; Brito, J. de; Santos, J. R. dos - Inspecção de Deck Parkings dos Hipermercados Modelo e Continente, Relatórios ICIST, IST/UTL, 1999/2000, Lisboa.