Deterioração de marquises de concreto armado na cidade de Bambuí (MG)

Transcrição

1 a r t i g o Envie artigo para: techne@pini.com.br. O texto não deve ultrapassar o limite de 15 mil caracteres (com espaço). Fotos devem ser encaminhadas separadamente em JPG Deterioração de marquises de concreto armado na cidade de Bambuí (MG) As patologias nas marquises, assim como nas demais estruturas de concreto armado ocorrem em fases distintas do processo construtivo, as quais são: projeto, construção, utilização e manutenção. O colapso da estrutura não ocorre sempre pela ação de agentes causadores de forma isolada, mas geralmente por agentes causadores principais e outros que aceleram o processo de deterioração (Braguim, 2006). A patologia mais comum nas marquises é a fissuração do concreto, seja pela ação de sobrecargas, erros de projeto ou na fase de construção fissuras pelas quais percolam agentes oriundos da poluição do ar, das fezes de animais, e a própria água de chuva, que causam a corrosão de armaduras, levando a estrutura à ruína (Dorigo, 1996). De acordo com cálculos do Crea-RJ em 2007, cerca de 500 marquises na cidade do Rio de Janeiro apresentam problemas estruturais. Ainda no Rio de Janeiro, a Defesa Civil confirma que 70% das marquises dos edifícios do centro não passam por manutenção há anos. A marquise que ruiu em Copacabana em 04 de março de 2006, matando duas pessoas e ferindo oito, não era vistoriada há quase Marco Antônio do Carmo Professor Msc. do Instituto Federal de Minas Gerais, Campus Bambuí, doutorando em Engenharia na Universidade Federal de Viçosa marco.carmo@ifmg.edu.br Turibio José da Silva Professor-doutor da Faculdade de Engenharia Civil, Universidade Federal de Uberlândia tjsilva@ufu.br 13 anos. Ainda segundo a Defesa civil, 16 marquises foram demolidas em Em Vitória, capital do Estado do Espírito Santo, a prefeitura identificou após inspeções de rotina 190 marquises em situação de risco, dessas, 157 (82,6%) já possuem laudo técnico de estabilidade e segurança emitido por engenheiro civil após recuperação efetuada pelos proprietários. Outros levantamentos foram realizados em várias cidades brasileiras indicando a gravidade do problema. Em virtude do alto índice de acidentes com marquises, visando evitar a ruína e posterior queda dessas estruturas, é imprescindível tomar medidas que levem ao conhecimento das causas de patologias nessas estruturas, visando evitar a repetição dos mesmos erros na construção de novas marquises. O conhecimento das causas dessas patologias deve ser feito por uma metodologia que leve em consideração a análise de projeto, o levantamento das características geométricas da estrutura, e a inspeção visual e/ou detalhada pela realização de ensaios não destrutivos. O objetivo deste artigo é aplicar uma metodologia simplificada e objetiva que possa ser capaz de diagnosticar, por métodos de inspeção adequados, os aspectos estruturais, de utilização e de deterioração de marquises em edificações. Com isso, busca-se a implementação de normas e regulamentos que tratam da inspeção de marquises, com preocupação de garantir a durabilidade desta, e consequentemente uma maior segurança para pedestres que passam pelos locais. Vários trabalhos foram desenvolvidos abordando a inspeção de marquises (Gomes et al, 2003, Souza et al, 2007) ou de estruturas em geral. O CEB 243 (1998) aponta as estratégias disponíveis por inspecionar e avaliar as estruturas de concreto com referência particular para corrosão das armaduras. No documento abordam-se as atividades de Tabela 1 Características geométricas das marquises cadastradas em Bambuí Dimensões Marquises Espessura (cm) 13,0 13,0 10,0 10,0 12,0 12,0 13,0 13,00 8,0 12,0 Comprimento (m) 12,50 5,60 13,30 5,50 4,65 12,20 13,20 12,80 9,20 7,20 Largura (m) 1,05 1,50 1,0 1,55 0,88 1,30 1,20 1,27 1,00 1,00 4 Téchne 153 DEZEMBRo de 2009 artigo.indd 4 1/12/ :51:12

2 Tabela 2 Resultado de Inspeção Visual de Marquises Tipo de patologia % Tipo de patologia % Ferragens expostas 30 Sinais de enchimento da laje 20 Ferragens sombreadas 10 Tubos e dutos presos à laje 30 Desplacamento de concreto 10 Furos na laje 30 Trincas transversais 60 Evidência de reparos na laje Trincas longitudinais 40 Forro rebaixando a laje _ Desplacamento de reboco 20 Flecha na direção transversal 10 Sobrecarga por letreiro luminoso 10 Flecha na direção longitudinal 10 Sinais de infiltração de água 50 Trinca longitudinal junto ao engaste 10 preparação, rotina e inspeções detalhadas, o procedimento de avaliação e a proposta para intervenção. Nesse sentido, este trabalho foi desenvolvido na região central da cidade de Bambuí, visando identificar patologias em marquises de edifícios nessa região, por inspeção visual e com realização de ensaios de pacometria, potencial de corrosão, resistividade elétrica e ultrassom e assim diagnosticar o grau de deterioração dessas marquises. Um trabalho similar foi iniciado na cidade de Uberlândia (MG), atualmente paralisado, onde a região central conta com aproximadamente 105 edifícios (antigos e recentes) com marquises. Materiais e métodos A cidade de Bambuí tem população de habitantes (IBGE, 2007) e possui na sua região central edifícios com no máximo três pavimentos, e idade de construção de mais de 30 anos, edifícios os quais na sua maioria contam com marquises, e sob as quais circulam diariamente centenas de pessoas, pois nessa região concentram-se grande parte das lojas comerciais e agências bancárias. Nessa cidade foi feito cadastramento de todas as marquises da região central, e posteriormente realizada inspeção visual e ensaios não destrutivos de pacometria, ultrassonografia, medida de potencial de corrosão e resistividade do concreto. Cadastramento de inspeção visual de marquises As atividades de cadastro e inspeção visual das marquises foram realizadas de forma simultânea, com o objetivo de reunir, em uma primeira pesquisa, dados sobre as condições das marquises de edifícios da região central da cidade de Bambuí. Foram cadastrados todos os edifícios das ruas da região central que possuem marquises, sendo nessas estruturas efetuadas inspeção visual, registrando suas características geométricas (tabela 1), assim como registro das patologias em fotos digitais. Na inspeção visual, utilizou-se a planilha onde se busca a identificação das seguintes patologias: ferragens expostas ou sombreadas; desplacamento de concreto ou reboco; trincas transversais e longitudinais ou junto ao engaste; sobrecargas por letreiros, placas, sobreposição de camadas de impermeabilização, paredes nas bordas; infiltração de água; furos e rebaixamento na laje; flechas na direção transversal ou longitudinal; esmagamento da parede existente abaixo do engaste. Ensaios não destrutivos nas marquises Os ensaios foram realizados em quatro pontos por marquise, sempre no alinhamento do engaste dessa laje, um ponto em cada extremidade e dois pontos intermediários. Antes da realização de cada ensaio, realizaram-se os seguintes procedimentos: Verificação da rugosidade da superfície superior da marquise, pois superfícies com alta rugosidade impossibilitam a realização dos ensaios Verificação da umidade da superfície Limpeza da superfície utilizando espátula e vassoura Preenchimento de planilhas, com anotação de patologias observadas Registro fotográfico da fachada do edifício que contém a marquise Registro fotográfico de patologias na marquise Em virtude dos diferentes teores de umidade da superfície necessários para cada ensaio, a sequência de ensaios sempre obedeceu à seguinte ordem: 1 o ) Medida da velocidade do pulso ultrassônico 2 o ) Pacometria 3 o ) Potencial de corrosão 4 o ) Resistividade elétrica Medida da velocidade do pulso ultrassônico No ensaio de ultrassonografia foi usado o equipamento Ultrasonic Pulse Velocity Tester, modelo 58-E0048, marca Controls (figura 1), sendo necessária antes do seu uso, a calibração feita por medida do tempo que a onda emitida pelo aparelho leva para percorrer uma de barra ferro, de 30 cm de comprimento, o qual deve ser de 57,2 µs (conforme Tabela 3 Cobrimento das armaduras determinado por pacometria Cobrimento da armadura (cm) 1 2,854 b 4,090 c 2,375 c 5,41 c 9,84 c 1,55 b 2,65 c 3,06 c 2,85 c 3,01 c 2 1,905 b 2,94 c 4,44 b 1,55 c 10,22 c 1,485 b 2,22 c 1,65 c 3,02 c 2,65 c 3 5,040 c 4,38 c 5,87 c 6,81 b 6,63 c 3,18 c 2,27 c 1,63 c 3,00 c 2,05 c 4 3,74 c 1,74 c 7,504 c 5,96 c 7,98 c 2,60 c 2,61 c 1,62 c 1,99 c 2,54 c c = laje analisada na parte superior b = laje analisada na parte inferior 5 artigo.indd 5 1/12/ :51:12

3 artigo E L 1 L 2 L 3 L 4 R 1 R 2 R 3 R 4 a existência de armadura nas proximidades do ponto, fazendo-se então a leitura do cobrimento da armadura e o espaçamento horizontal entre essas. Sendo, no entanto, para este estudo necessário apenas a informação do cobrimento da armadura, os quais foram expressos em milímetros. Figura 1 Ultrassom orientação do fabricante), sendo esse o tempo de calibração. A distância entre os transdutores para cada ponto da laje foi igual a 30 cm. Para cada leitura da velocidade da onda aplicou-se vaselina industrial na superfície dos transdutores, a fim de permitir o contato dos transdutores com a superfície do concreto sem a interferência do ar. As leituras de tempo que a onda leva para percorrer a estrutura de concreto foram expressas em µs e foram feitas pelo método indireto, conforme NBR 8802:1994 (figura 2), uma vez que pela posição dos pontos de análise foi impossível a colocação dos transdutores na face superior e inferior das lajes. Figura 2 Esquema de medição indireta Pacometria O pacômetro é o termo adotado para o aparelho que, por ondas eletromagnéticas de baixa frequência, é usado para localizar as barras de aço da armadura e para estimar a sua posição em relação à superfície onde está a sonda. A base do método de ensaio está descrita em ACI 228 2R-98. Nesse ensaio foi usado o equipamento da marca James Instruments Inc., sendo necessária antes do seu uso a sua calibração. Pela definição da unidade de medida para os parâmetros desejados, a unidade escolhida foi a de milímetros para o cobrimento e distância horizontal entre armaduras e do diâmetro da armadura para a estrutura; na falta dessa informação estimou-se o diâmetro conforme orientação do fabricante. Com o aparelho calibrado iniciouse o ensaio, que consiste em percorrer os pontos previamente marcados com a sonda, identificando por sinal sonoro Potencial de corrosão A medida do potencial de corrosão se baseia em determinar a diferença de potencial entre o aço da armadura e um eletrodo de referência em contato com o concreto, geralmente situado na superfície. Medindo-se o potencial ao longo da armadura podem-se detectar áreas com altos gradientes, que corresponderão a forças eletromotrizes elevadas e consequentemente a um grande risco de corrosão. Neste ensaio foi usado o equipamento Canin (Corrosion Analysing Instrument), modelo E, marca Proceq (figura 4). O ensaio foi realizado em malhas formadas por quatro quadrados de 25 cm de lado, dispostos nas marquises conforme descrito na introdução do item sobre ensaios não destrutivos. O terminal positivo do voltímetro foi ligado na armadura exposta (na inexistência desta foi feita a conexão em Tabela 4 Tempo de propagação de onda por ultrassonografia nas marquises Tempo de propagação da onda (µ s) 1 159,4 123,3 151,9 98,8 183,7 251,2 101,1 623,70 162,4 0, ,0 119,2 150,2 101,2 183,1 264,2 112,5 0,0 159,8 184, ,2 140,2 152,1 99,2 190,2 162,4 115,1 0,0 158,7 166, ,3 127,4 158,7 98,7 196,9 287,8 114,7 698,9 163,8 197,2 1 µ s= 10-6 s Tabela 5 Velocidade de propagação de onda por ultrassonografia nas marquises. Velocidade da onda (m/s) V= L*/ T , , , , , , ,36 481, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,25 434, , ,30 L = distância entre os transdutores igual a 30 cm T = tempo que a onda leva para percorrer a estrutura (método indireto) Segundo Lorenzi (2003), em um concreto íntegro, a velocidade de propagação da onda é sempre superior a m/s. Assim verificouse que apenas o concreto das marquises 4 e 7 apresentam-se íntegros, já que as demais, pela velocidade detectada, apresentam vazios internos, fissuras e falhas de adensamento do concreto, com especial atenção para as marquises número 6 e 8 que apresentaram velocidade de propagação da onda muito baixa. 6 Téchne 153 DEZEMBRo de 2009 artigo.indd 6 1/12/ :51:14

4 Figura 3 Pacômetro Figura 4 Medidor de potencial de corrosão contatos elétricos são perfeitos. Este método está descrito na ASTM G (1984) e os valores encontrados por ele têm obtido boa correlação, com uma margem de erro de 20%. Neste ensaio foi usado o equipamento ResI-Resistivity Meter, modelo , marca Proceq, sendo necessário antes do seu uso o umedecimento da superfície a ser realizado o ensaio, a fim de se ativar diferenças apreciáveis de leituras nas zonas secas e úmidas. Todas as leituras realizadas foram expressas em KΩ.cm. Tabela 6 Classificação da qualidade do concreto em função da velocidade de propagação da onda ultrassônica Velocidade da onda ultrassônica (m/s) Qualidade do concreto V > Excelente < V < Ótimo < V < Bom < V < Regular V < Ruim grampos metálicos já chumbados na marquise) da marquise, e o terminal negativo no eletrodo de referência (sulfato de cobre), buscando dar continuidade elétrica das armaduras. A superfície do concreto foi umedecida uniformemente, de maneira a se ativar diferenças apreciáveis nas leituras de zonas secas e úmidas. A esponja do eletrodo de referência também foi umedecida em água. Todas as leituras realizadas foram expressas na unidade de mv. Resistividade do concreto A resistividade do concreto é um dos parâmetros que estão relacionados com a velocidade de corrosão das armaduras. Esta é responsável pelo fluxo de íons na solução aquosa dos poros do concreto, pelo que, a umidade dos poros é um fator fundamental para a resistividade (Cost, 1996). Assim como é possível estimar a corrosão pelas armaduras, também se pode fazê-lo pelo concreto, que é o eletrólito do sistema. A determinação direta da resistividade do concreto normalmente é realizada por um método denominado os quatro eletrodos, que foi desenvolvido para a prospecção elétrica geo física e foi adaptado para o concreto para medir a resistividade superficial. A adaptação é devida ao fato de que o método assume como hipótese básica que o meio homogêneo, que se trata de espaço semi-infinito e que os Resultados e discussão Inspeção visual Na inspeção visual foram levantados os problemas mais comuns das marquises e que podem contribuir para o comprometimento da segurança. Na tabela 2 encontram-se relacionados os percentuais para um dos tipos de patologia. Nela pode-se notar que as trincas longitudinais e verticais são as patologias que mais aparecem. A situação crítica foi a marquise 10 que apresentou trincas transversais (que transpassam toda a espessura da estrutura), equidistantes ao longo de todo o seu comprimento. Inspeção detalhada Na inspeção detalhada buscou-se verificar se as características do concreto e das armaduras foram influenciadas ou estavam influenciando as patologias apresentadas. Pacometria Na determinação do cobrimento das armaduras, em algumas lajes ou regiões, não foi possível a determinação na Tabela 7 Potencial de corrosão nas marquises Potencial de corrosão relativo ao eletrodo de referência de cobre/sulfato de cobre (mv) artigo.indd 7 1/12/ :51:18

5 artigo Tabela 8 Resistividade do concreto nas marquises Resistividade do concreto (KΩ.cm) Tabela 9 Recomendação do CEB 192 (1989) para avaliar a probabilidade de corrosão nas armaduras no concreto Resistividade do concreto (KΩ.cm) Taxa provável de corrosão > 20 Desprezível 10 a 20 Baixa 5 a 10 Alta < 5 Muito alta parte superior, onde normalmente encontram-se as armaduras. Nesses casos, o cobrimento foi analisado tendo-se como base a espessura medida da laje. De acordo com a NBR 6118:2003, as marquises em questão enquadramse na classe ambiental II, agressividade moderada e com risco de deterioração pequeno. Para essa classe de agressividade o cobrimento nominal deve ser no mínimo de 25 mm. Na análise do cobrimento das armaduras das marquises, determinada pelo ensaio de pacometria, verificou-se que somente as estruturas 7 e 10 não apresentaram cobrimento insuficiente em nenhum ponto. Sendo o caso mais grave o da marquise 8. Medida da velocidade do pulso ultrassônico Seguindo os procedimentos indicados no item sobre medida de velocidade do pulso ultrassônico, foram obtidos os tempos de propagação de onda por ultrassonografia relacionados na tabela 4. A partir dos tempos medidos e da distância entre as sondas, determinou-se a velocidade de propagação de onda por ultrassonografia nas marquises, obtendo-se os valores indicados na tabela 5. Segundo Lorenzi (2003), em um concreto íntegro, a velocidade de propagação da onda é sempre superior a m/s. Assim verificou-se que apenas o concreto das marquises 4 e 7 apresentam-se íntegros, já que as demais, pela velocidade detectada, apresentam vazios internos, fissuras e falhas de adensamento do concreto, com especial atenção para as marquises número 6 e 8 que apresentaram velocidade de propagação da onda muito baixa. Se analisada a qualidade dos concretos segundo a tabela 6, confirma-se que somente o concreto da marquise 4 pode ser considerado bom, das marquises 2 e 3 regular e os demais ruins. Figura 5 Medidor de resistividade elétrica do concreto Potencial de corrosão Na medição dos potenciais de corrosão, apresentados na tabela 7, para minimizar os efeitos da umidade nos resultados aplicou-se o procedimento descrito no item resistividade do concreto, ou seja, toda a superfície foi umedecida. Entretanto outras variáveis podem ter afetado os resultados, dentre elas, as microfissuras. De acordo com a norma ASTM C , para potenciais de corrosão mais negativo que -350 mv, tem-se uma probabilidade de corrosão de 90%, potenciais de corrosão entre -200 m V e -350 mv indicam uma probabilidade de corrosão incerta, e mais positivo que -200 mv, indicam a probabilidade de corrosão menor que 10%. Neste sentido verificou-se que nenhuma das armaduras das marquises apresenta probabilidade de corrosão da ordem de 90%, com 10% de probabilidade de corrosão temos a marquise 08, a laje 06 com probabilidade de corrosão elevada, porém abaixo de 90%. Todas as demais marquises apresentam probabilidade de corrosão incerta para suas armaduras. Resistividade elétrica Os valores obtidos nas medidas de resistividade do concreto apresentados na tabela 8 demonstram que esse parâmetro varia de um ponto a outro de uma marquise, apesar de ter-se adotado o procedimento de umedecer uniformemente as regiões ensaiadas. O que se pode extrair em relação à uniformidade dos resultados é que, embora variem, no conjunto eles indicam o real estado do concreto de uma marquise e, se eliminados os valores de 8 Téchne 153 DEZEMBRo de 2009 artigo.indd 8 1/12/ :51:22

6 maior dispersão, os restantes caracterizam a região ensaiada. O CEB 192 (1989) propõe que se pode avaliar a probabilidade de corrosão no concreto relacionado com a resistividade do concreto segundo a tabela 9. De acordo com CEB 192 (1989), a marquise 8 apresentou probabilidade de corrosão muito alta (menor que 5 KΩ.cm) e alta (5 a 10 KΩ.cm) em alguns pontos analisados. A marquise 6 e 10 apresentaram probabilidade de corrosão baixa (maior que 20 KΩ.cm), enquanto que as demais marquises apresentaram probabilidade de corrosão desprezível. Considerações finais Pela realização do ensaio de pacometria, houve a constatação de falhas quanto ao cobrimento das armaduras em 80% das marquises analisadas, o que evidencia mesmo para as estruturas com menor idade de construção falha no processo construtivo quanto à adequada posição das armaduras. No ensaio de ultrassonografia verificou-se concreto pouco compacto em também 80% das marquises analisadas, o que mostra concreto pouco adensado, alto grau de fissuras e, portanto, alta probabilidade de percolação de agentes agressivos à integridade da armadura. Já para os ensaios de potencial de corrosão e resistividade elétrica, ficou clara a corrosão das armaduras nas marquises 6 e 8, que têm idade de construção maior e manutenção muito precária. Dessa forma, fica evidente que essas duas marquises devem ser recuperadas com urgência, caso contrário, poderão tornar-se mais um caso de ruína a ser relatado nos noticiá rios do País. Deve-se ressaltar que nenhuma das marquises analisadas apresenta sistema de impermeabilização, a manutenção é precária, nem tampouco é realizada a limpeza, haja vista a quantidade de sujeira encontrada sobre essas marquises. Ao projetar e construir uma marquise, é necessário considerar a incidência muito elevada de acidentes que vêm ocorrendo no Brasil e no exterior. Sendo assim, deve ser dado maior rigor no projeto, na escolha dos materiais, na execução e conservação de marquises, observando os seguintes aspectos: na construção, seguir os projetos estabelecidos e as precauções usuais como as relativas à dosagem e à vibração do concreto; cuidado especial quanto à posição correta da armadura negativa no engastamento. A armadura pode sair de posição, por exemplo, por pisoteamento durante o transporte ou manuseio de equipamentos e de materiais na laje; observar o cobrimento do concreto adequado para proteção da armadura; realizar a cura do concreto adequadamente para evitar fissuras por Leia Mais ACI 228 2R-98 Nondestructive Test Methods for Evaluation of Concrete Structures. ACI Manual of Concrete Practice. American Concrete Institute. Farmington Hills, USA, ASTM C Standard Test Method for Half-Cell Potentials of Uncoated Reinforcing Steel in Concrete. Annual Book of ASTM Standards. American Society For Testing And Materials, Standard Method for Field Measurement of Soil Resistivity Using the Wenner Four-Electrode Method. Annual Book of ASTM Standards, Vol. 03,02. American Society For Testing And Materials Committee G-57. ASTM G 57 78(84) NBR 8802:1994 Concreto Endurecido Determinação da Velocidade de Propagação de Ondas Ultrassônicas. Associação Brasileira de Normas Técnicas. Rio de Janeiro, NBR 6118:2003 Projeto de Estruturas de Concreto Procedimento. Rio de Janeiro, Perigo Suspenso: Queda de Marquises Alerta para o Risco de Projetos. Revista Téchne. São Paulo, 27 de junho de Suplemento IPT Responde, p J. R. Braguim. Diagnosis and Assessment of Concrete Structures State-of- Art Report. Comite Euro- International Du Beton. Ceb 192. Lausanne, CEB-FIP Strategies for Testing and retração; evitar acúmulo de água de chuva (represamento), que implica sobrecarga não prevista em projeto; uso e ocupação devem ser de acordo com o previsto em projeto. Por último devem-se programar inspeções visuais rotineiras e periódicas na estrutura, nos sistemas de drenagem e de impermeabilização, fazendo os reparos necessários dos danos e deficiências encontrados. Na realização deste trabalho não houve transtorno para os usuários e, por serem ensaios não destrutivos, as lajes continuam no mesmo estado anterior à inspeção. Assessment of Concrete Structures affected by Reinforcement Corrosion Lausanne. CEB-FIP COST 509 Corrosion and Protection of Metals in Contact with Concrete. Draft final report COST 509 Workshop. Edinburgh, Reino Unido, 132 pp Acidentes em Marquises de Edifícios. Acidentes Estruturais na Construção Civil. F. Dorigo, São Paulo, PINI, 1996, v. 1, Capítulo 21, p Proposta de Norma para Inspeção de Marquise. A. M. I Gomes; B. B. Zeferino; L. Z. Castro; F. Linhales; M. M. C. Canut; R. C. Souza; L. G. D. Botelh. Anais do XII Cobreap Congresso Brasileiro de Avaliações e Perícias, Belo Horizonte, IBGE (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística), Aplicação de Testes Ultrassônicos para a Avaliação de Estruturas de Concreto Armado Utilizando Elementos de Inteligência Artificial. A. Lorenzi. Dissertação de Mestrado. Curso de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Universidade Federal de Santa Maria Proposta de Checklist para a Inspeção de Marquises em Concreto Armado. R. A. Souza; F. A. B. Cordovil. In: VI Encontro Tecnológico da Engenharia Civil e Arquitetura, 2007, Maringá. 9 artigo.indd 9 1/12/ :51:22