Identificação das principais manifestações patológicas em estruturas de concreto

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1 Manifestações patológicas na construção Identificação das principais manifestações patológicas em estruturas de concreto armado pertencentes ao DCTA Identification of the main pathological manifestations in reinforced concrete structures of CTA Ronaldo Alves de Medeiros Junior (1)*; Maryangela Geimba de Lima (2); Carlos Eduardo Tino Balestra (3) (1) Doutorando em Engenharia de Infraestrutura Aeroportuária, Instituto Tecnológico de Aeronáutica - ITA (2) Professora Doutora, Instituto Tecnológico de Aeronáutica - ITA (3) Mestrando em Engenharia de Infraestrutura Aeroportuária, Instituto Tecnológico de Aeronáutica- ITA * ronaldodemedeirosjr@yahoo.com.br Endereço: Rua Machado Sidney, 160, apt 503, São José dos Campos, SP, Resumo Neste artigo foram identificadas as principais patologias em seis estruturas de concreto armado pertencentes ao Centro Técnico Aeroespacial (CTA). A metodologia consistiu em vistoria realizada nos seis prédios analisados, no qual foi realizada a descrição e o detalhamento das patologias nas diferentes fachadas dos blocos, levando em consideração aspectos relacionados às condições ambientais e construtivas encontradas. Foram identificadas patologias do tipo: destacamento do concreto; corrosão das armaduras; fissuras; manchas de eflorescência; e vegetação. Essas patologias estiveram presentes em diversos elementos estruturais dos prédios analisados, tais como pilares, vigas, lajes, dentre outros. Foi identificada a influência de aspectos relacionados ao microclima na ocorrência dos processos de degradação. Finalmente, foi observada a necessidade da realização de manutenção nas estruturas inspecionadas. Palavra Chave: patologias; estruturas de concreto armado; microclima; manutenção. Abstract The main pathologies were identified in six reinforced concrete structures belonging to the Centro Técnico Aeroespacial (CTA). The methodology consisted of inspection conducted in six buildings. The description and detail of pathologies in different fronts of the blocks was noted taking into account aspects related to environmental and constructive conditions. Pathologies were observed such as: posting of concrete; reinforcement corrosion, cracks, efflorescence, and vegetation presence. These pathologies were present in various structural elements of the buildings analyzed, such as columns, beams, slabs, among others. It was identified the influence of microclimate aspects related to the occurrence of degradation processes. Finally, it was observed the need to perform maintenance on the structures inspected. Keywords: pathologies; reinforced concrete structures; microclimate; maintenance.

2 1 Introdução Apesar da Indústria da Construção Civil apresentar evoluções, inovações e avanços tecnológicos com o decorrer do tempo no campo das técnicas e dos materiais de construção, ainda é comum observar um grande número de edificações apresentando patologias. Este fato é resultante muitas vezes das diversas modificações introduzidas na construção, sem a devida experimentação ou comprovação prática. Como exemplos, podem se citar: estruturas cada vez mais esbeltas; concreto de alto desempenho; componentes de alvenaria mais rígidos e com maiores dimensões; argamassas industrializadas; e diferentes tipos de fundações. Tais modificações têm gerado número considerável de patologias nos edifícios [1 3], repercutindo em diversos problemas, como por exemplo, a insatisfação dos proprietários e usuários, inversão de recursos em processos de recuperação (nem sempre bem sucedidos), pendências judiciais e outros transtornos. De acordo com Medeiros e Helene [4], a área de reparo e manutenção pode alcançar altos patamares na economia de um país. Ueda e Takewaka [5] exemplificam custos de serviços de manutenção e reparo para alguns países europeus, Tabela 1, onde verificam se que tais gastos representam cerca de 50 % do que esses países investem na construção civil. Tabela 1 Custos destinados a manutenção e reparo em alguns países europeus traduzido e adaptado de [5]. Ano de País Gastos % no custo Gastos % no custo Custo total com referência contruções total manutenção total construções* novas* e reparo* 2002 Itália 58, , , Alemanha 99, , , França 85, , , Reino Unido 60, , ,9 *Valores em bilhões de Euros. As principais manifestações patológicas discutidas na literatura são: (1) corrosão das armaduras, devido aos cloretos [6] ou carbonatação [1]; (2) fissuras [7]; (3) desagregação do concreto [8]; (4) reação álcali agregado [9]; (5) infiltrações [10]; e (6) descolamento do revestimento externo [10]. De uma maneira geral, as causas mais comuns das patologias são o uso inadequado de materiais, aliado à falta de cuidados na execução e mesmo adaptações quando do seu uso; tudo isto somado à falta de manutenção [10]. Nota se então que alguns cuidados devem ser observados durante o planejamento, execução e manutenção das estruturas de concreto armado no sentido de melhorar a qualidade e o desempenho das edificações. A manutenção periódica também é considerada fundamental para prolongar a vida útil das estruturas. Outro agravante pode ser adicionado ao discutido no parágrafo anterior: atuação do meio ambiente nas estruturas de concreto armado, em uma escala microclimática. Estudos [6,8] apontam que a necessidade de uma melhor compreensão desse fator também é uma causa

3 significante para o surgimento de patologias e consequentemente, redução da vida útil dessas estruturas. Mediante esta situação, este artigo procurou identificar e quantificar as principais patologias nas estruturas de concreto armado dos blocos pertencentes ao Centro Técnico Aeroespacial CTA, na cidade de São José dos Campos São Paulo. 2 Metodologia Foram realizadas vistorias em seis prédios pertencentes ao CTA no ano 2010, denominados neste artigo de prédios 1 a 6. A coleta de dados foi feita através de inspeção visual das fachadas desses prédios, constituídas de concreto armado aparente. Não foram utilizados equipamentos físicos ou químicos para análise das patologias. Cada uma das fachadas de cada prédio vistoriado recebeu uma numeração no sentido horário, a partir da primeira fachada analisada. Para todos os prédios verificados, a vistoria sempre se iniciou com orientação Sul, em relação ao Norte magnético. Foram registrados em planilhas os dados observados para posterior refinamento e análise dos resultados. Para tal, as patologias encontradas foram classificadas de acordo com o grau de ocupação analisada, conforme nomenclatura de referência demonstrada na Tabela 2. Tabela 2 Classificação do grau de ocupação das patologias identificadas. Classificação A B C D Intensa Grande Moderada Pouca Com os dados coletados e classificados, foram gerados gráficos para visualização e comparação dos dados adquiridos através da ferramenta Microsoft Office Excel. Posteriormente, um estudo das prováveis causas das patologias encontradas foi conduzido, levando em consideração a orientação geográfica dos prédios; e os tipos e incidências das patologias. 3 Resultados e análises As principais manifestações patológicas encontradas nos prédios analisados estão reveladas na Tabela 3, com a respectiva simbologia que será utilizada na apresentação dos próximos resultados.

4 Tabela 3 Principais patologias e simbologia adotada no artigo para sua identificação. Corrosão das Armaduras Desagregação do concreto Fissuras Manchas nas fachadas Presença de vegetação Simbologia utilizada para representação CA DC F M V As Tabelas 4 a 9 apresentam as patologias encontradas de acordo com o prédio analisado, a orientação da fachada, e o grau de ocupação da patologia (conforme descrição já apresentada na Tabela 2). Tabela 4 1. Sul D Fissuras de dilatação (vertical) 1 Oeste A Fissura longitudinal nas vigas das janelas (vergas e contra vergas) Norte C Fissura transversal na extremidade da viga Leste B Fissuras longitudinais e transversais nas vigas Tabela 5 2. Sul B Em pilares e em vigas Em pilares e vigas Oeste C 2 Norte A Em Lajes Em lajes Leste D

5 Tabela Sul A Em vigas Eflorescência em vigas Oeste C Em patamares de Em patamares escada de escada Norte D Em vigas Leste B Em patamares de escada Em patamares de escada Tabela 7 4. Sul C 4 Oeste B No encontro com o solo Norte D Leste A Infiltração de água nas paredes Em paredes Tabela Sul B Generalizada na face inferior de laje Oeste A Generalizada na face inferior de laje Norte C Generalizada na face inferior de laje Leste D Generalizada na face inferior de laje Nos pontos de corrosão generalizada Nos pontos de corrosão generalizada Nos pontos de corrosão generalizada Nos pontos de corrosão generalizada Eflorescência nas paredes Eflorescência nas paredes

6 Tabela Sul A Na estrutura de concreto aparente Eflorescência nas paredes da estrutura de concreto Nas fissuras da estrutura Oeste B Eflorescência nas paredes da estrutura de concreto Norte C Leste D As Figs. 1 e 2 ilustram gráficos comparativos dos resultados encontrados. Fig. 1 Dispersão das principais manifestações patológicas de acordo com a orientação das fachadas

7 Fig. 2 Distribuição percentual das patologias A seguir serão realizadas as análises referentes aos resultados traduzidos nas Tabelas 3 a 9, e nas Figs. 1 e 2. As manifestações patológicas mais frequentes nos prédios analisados foram a desagregação do concreto, a corrosão das armaduras e a presença de fissuras. Juntas, esses três tipos de patologias representaram 75 % da frequência encontrada. As vigas foram os principais elementos estruturais dos prédios a apresentarem fissuras. Também foram identificadas fissuras decorrentes do processo de corrosão nas armaduras. Essas fissuras acompanharam o alinhamento da armadura corroída. De uma maneira geral, a corrosão das armaduras estiveram presentes nos pilares, lajes, vigas e elementos das escadas. O mesmo pode ser afirmado para o destacamento do concreto, muitas vezes resultante do próprio processo de corrosão. As manchas encontradas foram provenientes do processo de eflorescência, provocada pela presença de umidade nas fachadas dos edifícios. Foi percebido que a impermeabilização dos prédios não recebeu a importância devida. Sabe se que a água possui propriedades que a tornam um dos principais agentes de degradação dos materiais de construção. Isso pode ser atribuído à habilidade de dissolução de substâncias em contato com a mesma, à capacidade de penetração em cavidades ou em poros capilares e, finalmente, por ela possuir maior temperatura de evaporação dentre os líquidos comuns, permanecendo em um material no estado líquido por mais tempo [11]. Foi encontrada a presença de vegetação em apenas um dos seis prédios vistoriados. A sua ocorrência foi favorecida pela presença de umidade excessiva e fissuras, o que permitiu a penetração e instalação de elementos biológicos como: insetos, raízes, fungos e algas. Deficiências nos projetos arquitetônicos e na execução dos prédios também estimularam a ocorrência das patologias encontradas neste artigo. São exemplos de falhas que contribuíram para as patologias localizadas: ausência de juntas de dilatação; falhas em pingadeiras de concreto; ausência de espessura de cobrimento adequada; e declividade insuficiente para escoamento de água. Destaca se também que em alguns prédios analisados, as paredes de alvenaria não conseguiram acompanhar as deformações dos elementos estruturais, provocando o surgimento de fissuras. Tal comportamento também foi observado por Silva [10].

8 É interessante ressaltar a influência do microclima nos resultados obtidos. Foi observada maior concentração de patologias nas fachadas voltadas para a orientação Sul. Análises realizadas nos locais das vistorias revelaram que a posição geográfica Sul representou a orientação com menor incidência solar, maior percolação de chuvas e maior incidência de ventos laterais, dentre as fachadas estudadas. Essas condições favoreceram os processos de degradação identificados neste artigo. Estudos [8,12] apontam para importância da consideração desses fatores em modelos de vida útil e no dimensionamento de novas estruturas de concreto. 4 Considerações finais As principais manifestações patológicas identificadas nos prédios analisados neste artigo foram: destacamento do concreto; corrosão das armaduras; fissuras; manchas de eflorescência; e vegetação. A ocorrência dessas patologias sofreu influência da orientação das fachadas analisadas, evidenciando a importância de aspectos relacionados com o microclima, tais como insolação, chuva e vento. Foram identificadas falhas de projetos e de execução das estruturas. Finalmente, ressalta se que manutenções e reparos nos prédios estudados devem ser realizados. 5 Agradecimentos Os autores gostariam de agradecer a Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP), a Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), ao grupo de pesquisa RedeLitoral, e ao Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA). Além destes, os autores também agradecem aos alunos da disciplina IE 225 Durabilidade e Vida Útil das Estruturas de Concreto, realizada no ano 2010 no ITA, pelo apoio na coleta de dados. Referências [1] Castro P, Sanjuán M A, Genescá J. Carbonation of concretes in the Mexican Gulf. Building and Environment 2000; 35: [2] Hossain K M A, Easa S M, Lachemi M. Evaluation of the effect of marine salts on urban built infrastructure. Building and Environment 2009; 44: [3] Aguiar J E. Avaliação dos ensaios de durabilidade do concreto armado a partir de estruturas duráveis f. Dissertação (mestrado) Programa de Pós Graduação em Construção Civil. Universidade Federal de Minas Gerais. Minas Gerais, [4] Medeiros M H F, Helene P R L. Concreto armado x ambiente marinho: por que proteger e o que considerar para especificar? Revista Concreto & Construções 2008; 49: [5] Ueda T, Takewaka K. Performance based standard specifications for maintenance and repair of concrete structures in Japan. Structural Engineering International 2007; 4: [6] Medeiros Junior R A. Estudo da influência das mudanças climáticas na penetração de íons cloretos em estruturas de concreto localizadas em ambiente marinho f. Dissertação (mestrado) Programa de Pós Graduação em Engenharia de Infraestrutura Aeronáutica. Instituto Tecnológico de Aeronáutica ITA. São José dos Campos, São Paulo, [7] Duracrete: Models for environmental actions on concrete structures. The European Union Brite EuRam III; 1999.

9 [8] Brito P C. Avaliação de durabilidade de uma plataforma offshore em concreto estudo de microclima em ambiente marinho f. Dissertação (mestrado) Programa de Pós Graduação em Engenharia de Infraestrutura Aeronáutica. Instituto Tecnológico de Aeronáutica ITA. São José dos Campos, São Paulo, [9] Trindade G H. Durabilidade do concreto com cinza de casca de arroz natural sem moagem: mitigação da reação álcali sílica e penetração de cloretos f. Dissertação (mestrado) Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Universidade Federal Santa Maria UFSM. Santa Maria, Rio Grande do Sul, [10] Silva F T, Pimentel R L, Barbosa N P. Análise de patologias em estruturas de edificações da cidade de João Pessoa. In: Anais do 45 o Concresso Brasileiro do Concreto Ibracon. Vitória, [11] Mehta P K, Monteiro P J M. Concrete: microstructure, properties and materials. 3ª Ed. McGraw Hill Professional, p. [12] Haque M N, Al Khaiat H, John B. Climatic zones A prelude to designing durable concrete structures in the Arabian Gulf. Building and Environment 2007; 42: