Patologia. Ciência que estuda a origem, os sintomas e o mecanismo de ação das doenças MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS EM ESTRUTURAS DE CONCRETO

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1 MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS EM ESTRUTURAS DE CONCRETO Profa. Eliana Barreto Monteiro 1 IMPORTÂNCIA DO ESTUDO Conhecer da evolução dos problemas Estudar as suas causas Fornecer informações para os trabalhos de reparo e manutenção Contribuir para o entendimento do processo de produção minimizando a incidência total de problemas 2 PATOLOGIA DAS ESTRUTURAS Patologia pathos (doença) + logos (ciência, estudo) Ciência que estuda a origem, os sintomas e o mecanismo de ação das doenças 3 1

2 PATOLOGIA DAS ESTRUTURAS Patologia é parte da Engenharia que estuda os sintomas, os mecanismos, as causas e as origens dos defeitos das construções civis, ou seja, é o estudo das partes que compõem o diagnóstico do problema (Helene, 1992) 4 PROCESSO DE DEGRADAÇÃO É aquele que ocorre quando há uma transformação dos materiais ao interagirem com o meio ambiente (John, 1987) Afeta a durabilidade Reduz a vida útil da estrutura 5 ORIGEM DAS PATOLOGIAS CONGÊNITAS FASE DE PROJETO CONSTRUTIVAS FASE DE EXECUÇÃO ADQUIRIDAS AGRESSIVIDADE DO MEIO ACIDENTAIS FENÔMENOS ATÍPICOS 6 2

3 CONGÊNITAS FASE DE PROJETO Fonte: ROSAS, CONSTRUTIVAS FASE DE EXECUÇÃO Fonte: BERNHOEFT, ADQUIRIDAS AGRESSIVIDADE DO MEIO 9 3

4 ACIDENTAIS FENÔMENOS ATÍPICOS 10 Justificativa Recentemente o assunto passou a ser tratado de forma mais objetiva, com a publicação do novo texto da norma brasileira para projetos de edifícios de concreto armado e protendido A NBR 6118 (2007), ganhando inclusive um capítulo a parte. 11 Histórico As lesões ou enfermidades nas estruturas são fenômenos tão velhos como os próprios edifícios. Na Mesopotâmia, há quatro mil anos, o Código de Hamurabi já assinalava regras para prevenir defeitos nos edifícios, sendo então o primeiro tratado conhecido sobre patologia na Construção 12 4

5 Código de Leis de Hammurabi (1780 a.c.) Rei da Babilonia O Código de Hammurabi é considerado o primeiro código civil da história da humanidade. Uma cópia foi gravada num bloco de rocha diorito negro com 2,4m de altura contendo 282 artigos. 13 HELENE,2006 Código de Leis de Hammurabi artigos 229 a 233 obras 229. Se uma casa ou parte dela colapsar e matar o proprietário, o construtor deve ser morto; 230. Se uma casa ou parte dela colapsar e matar o filho do proprietário, o filho do construtor deve ser morto; HELENE, Panorama Estatístico DISTRIBUIÇÃO SEGUNDO TIPO DE DANO 20% 22% 8% 15 5

6 DISTRIBUIÇÃO DE MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS PELO TIPO DE ELEMENTO 7% 43% 35% 30% 21% 21% 5% 3% 4% 5% 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% 16 INCIDÊNCIA EM PERNAMBUCO Corrosão Incidência de Manifestações Patológicas em Estruturas de Concreto Armado em Pernambuco (Andrade, 1997) 17 (HELENE; PEREIRA, 2007). 18 6

7 ANALOGIA ETAPA MEDICINA ESTRUTURA Anamnese Diagnóstico Idade, sexo, etc. Alergias Histórico de doenças Remédios, vacinas Sintomas fisiológicos e psíquicos Ocorrência Definição das causas Tipo de estrutura e fundação Materiais usados e sua vida útil Carregamento Tempo de construção Levantamento de danos e sua tipologia Ocorrência / histórico Causas dos danos Tratamento Ribeiro et al, 2012 Nenhum (defesa natural) Tópico (remédios, tratamentos, etc.) Generalizado (operação, transplante, etc.) Convivência com os danos (estabilização natural) Reforço localizado Reforço generalizado 19 TIPOS DE DANOS DANOS CARACTERÍSTICAS INCONVENIENTES Estéticos São subjetivos e de efeito psicológico Do simples mau estar ao alarme com pânico Funcionais Comprometem o uso e destinação da obra Mau funcionamento de equipamentos Estruturais Afetam os elementos estruturais Podem comprometer a estabilidade da obra Podem exigir reforços Ribeiro et al,

8 REAÇÃO ÁLCALIS-AGREGADO Ocorre entre o álcalis do cimento (ou de outras fontes) e a sílica ativa do agregado. Essa reação forma um gel de álcali-silicato que preenche os poros do agregado, diminuindo sua aderência com a pasta de cimento e expandindo quando em contato com a água 22 REAÇÃO ÁLCALIS-AGREGADO Reação álcali-agregado ocorre entre os álcalis do cimento com a sílica reativa presente em determinados agregados na presença de umidade Geram expansão, fissuração e desagregação da pasta de cimento 23 REAÇÃO ÁLCALIS-AGREGADO Fonte: PAZINI,

9 REAÇÃO ÁLCALIS-AGREGADO 25 REAÇÃO ÁLCALIS-AGREGADO 26 REAÇÃO ÁLCALIS-AGREGADO 27 9

10 REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO 28 REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO 29 Lixiviação Dissolução e remoção dos compostos hidratados da pasta de cimento. Causada pela incidência de águas ácidas, puras, com presença de cloretos ou sulfatos

11 LIXIVIAÇÃO Lixiviação da pasta de cimento pela ação de chuva ácida. Face onde a chuva incide diretamente. Face oposta. 31 LIXIVIAÇÃO 32 LIXIVIAÇÃO 33 11

12 LIXIVIAÇÃO Fonte: FRANCO, LIXIVIAÇÃO Fonte: FRANCO, LIXIVIAÇÃO Fonte: Bernhoeft,

13 Fonte: Bernhoeft, 2006 Consequências Eflorescência Ocorrem devido à solubilidade do hidróxido de cálcio (Ca(OH) 2 ) na presença de umidade. Manchas ocasionadas pela precipitação de carbonato de cálcio (CaCO 3 ) na superfície do concreto, devido à evaporação da água que contém o hidróxido dissolvido. Ocorrem em concreto com alta permeabilidade ou fissurados. Encontrada frequentemente em lajes e vigas. 38 EFLORESCÊNCIA Eflorescência causada pelo acúmulo de água da chuva na cobertura. Fonte: PAZINI,

14 Centro de Convenções do Recife EFLORESCÊNCIA 41 EFLORESCÊNCIA 42 14

15 LINDO NUMA CAVERNA BOLOR Bolor ou mofo fungos a colonização por diversas populações de Os fungos se alimentam do material que compõem a estrutura surgem as manchas; e num estado mais evoluído, o comprometimento da estrutura. Há outros microorganismos que causam o mesmo efeito dos fungos: bactérias e algas microscópicas. FUNGOS + UMIDADE = BOLOR 44 BOLOR EM MARQUISES 45 15

16 BOLOR EM MARQUISE VEGETAÇÃO 46 BOLOR EM VIGA 47 (FERREIRA,2013) 48 16

17 BOLOR DEVIDO A FALTA DE IMPERMEABILIZAÇÃO BEZERRA et al, CHAVES, 2012 BOLOR E MOFO NO FUNDO DO RESERVATÓRIO DE ÁGUA

18 PRODUTOS AGRESSIVOS ÀS ESTRUTURAS DE CONCRETO ÁCIDOS ATAQUE QUÍMICO A penetração dos ácidos causa a decomposição de produtos de hidratação do cimento formando outros elementos que, se forem solúveis podem ser lixiviados e, se insolúveis podem expandir no próprio local onde se formam. 52 ÁCIDOS ATAQUE QUÍMICO Relação de alguns ácidos que atacam severamente o concreto INORGÂNICOS Carbônico Hidroclórico Hidrofluórico Fosfórico Sulfúrico ORGÂNICOS Acético Cítrico Fórmico Láctico Tânico 53 ÁCIDOS ATAQUE QUÍMICO Onde são encontrados? Águas freáticas Correntes contendo CO 2 Chuvas ácidas 54 18

19 ÁCIDOS ATAQUE QUÍMICO Dissolução dos compostos hidratados e carbonatos Lixiviação do concreto Despassivação das armaduras 55 ÁCIDOS ATAQUE QUÍMICO Fonte: GENTIL, ÁCIDOS ATAQUE QUÍMICO Fonte: BARRETO,

20 ÁCIDOS Ataque Ácido Sulfúrico Fonte: PAZINI, SULFATOS - ATAQUE QUÍMICO Águas e gases residuais de indústrias; Atmosfera urbana; Águas subterrâneas; Água do mar. 59 SULFATOS - ATAQUE QUÍMICO Presença de sulfatos - dissolução de compostos da pasta hidratada Sulfato + C 3 A etringita Expansão 60 20

21 SULFATOS - ATAQUE QUÍMICO Classificação da severidade do ambiente de sulfato Exposição Solúveis em Concentração de Sulfatos SO 4 No Solo (%) Na Água (ppm) Leve <0,1 <150 Moderada 0,1 a 0,2 150 a 1500 Severa 0,2 a 2, a Muito Severa >2,0 > SULFATOS - ATAQUE QUÍMICO Fonte: PAZINI, MEDIDAS PARA COMBATER O ATAQUE POR SULFATOS Uso de cimentos mais resistentes (baixo teor de C 3 A) Redução da porosidade do concreto ( relação a/c) Uso de películas de pintura impermeabilizantes 63 21

22 AÇÃO DOS ÓLEOS MINERAIS SOBRE O CONCRETO Efeito predominantemente físico Ataque químico apenas quando há ácidos ou produtos que se acidificam (cresol, fenol, cadeias insaturadas) Isopropil benzeno, parafina, tolueno e xilol são inofensivos 64 ÓLEOS MINERAIS E PRODUTOS DE PETRÓLEO E CARVÃO MINERAL Benzina Naftaleno Xileno Tolueno Gasolina Óleo diesel Parafina Fenóis 65 AÇÃO DOS ÓLEOS MINERAIS SOBRE O CONCRETO Fonte: FRANCO,

23 AÇÃO DOS ÓLEOS MINERAIS SOBRE O CONCRETO Fonte: FRANCO, CAPACIDADE DE PENETRAÇÃO DOS ÓLEOS MINERAIS NO CONCRETO Alta densidade e viscosidade - penetram lentamente no concreto Baixa densidade e viscosidade - penetram rapidamente no concreto (benzol, petróleo, nafta) Necessidade de proteção com camada impermeabilizante Ácidos fracos - dissolução lenta dos compostos da pasta de cimento hidratado 68 MECANISMO FÍSICO Penetração nos poros do concreto Expulsão da água Redução da resistência mecânica Processo Lento 69 23

24 PROTEÇÃO DO CONCRETO DE RESERVATÓRIOS DE COMBUSTÍVEIS Evitar materiais sintéticos usuais de impermeabilização Podem ser dissolvidos Proteger juntas de concretagem 70 Defeitos de Construção NINHOS DE CONCRETAGEM 71 NINHOS DE CONCRETAGEM 72 24

25 Fonte: FOSROC, Fonte: FEITOSA, FALHA DE CONCRETAGEM Fonte: BERNHOEFT,

26 FALHA DE CONCRETAGEM Fonte: SOBRINHO, DESLOCAMENTO ARMADURA Fonte: BERNHOEFT, FALTA DE COBRIMENTO 78 26

27 FALTA DE COBRIMENTO Fonte: BERNHOEFT, EXCESSO DE ARMADURA 80 EXCESSO DE ARMADURA 81 27

28 Ferragem flambando Fonte: BERNHOEFT, Ferragem flambando Fonte: BERNHOEFT, Ferragem flambando Fonte: Silva,

29 Ferragem flambando VEGETAÇÃO Fonte: Silva, Ferragem flambando 87 29

30 Ferragem flambando 88 Ferragem flambando 89 Ferragem flambando 90 30

31 Um tipo de concreto que, misturado a uma pequena porcentagem de fibras ópticas, é transparente o bastante para que se enxergue através de uma parede Composto por 5% de fibras ópticas e 95% de concreto 10 vezes mais resistente que o concreto tradicional Mais impermeável do que o tradicional Uma laje do novo concreto agüenta uma tensão que a deforma em curva esticando-se 5% do seu tamanho inicial. Enquanto concretos comuns se quebrariam sob estas condições, o novo material forma micro-fissuras que se auto-regeneram após terem sido exposta à água e dióxido de carbono O que é? Concreto flexível, acondicionado em tecido, que ao hidratar, endurece, formando uma fina camada de concreto, durável, impermeável, e a prova de fogo. By S.P.I. Engenharia & Representações 31

32 By S.P.I. Engenharia & Representações Reparos Emergências Encostas Resumo 96 32

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34 A analogia é com os médicos, pois se um erro médico pode ser escondido sete palmos abaixo da superfície, um erro de engenharia fica acumulado alguns metros acima dela... Um erro médico, normalmente, gera uma vítima direta; já um erro de engenharia pode vitimar várias pessoas, destruir patrimônios, convulsionar cidades! E qual é o valor que a sociedade dá aos engenheiros? O fato é que, quando um engenheiro tem condições adequadas para desenvolver seu trabalho, tudo funciona bem