ESTUDO DE CASO DA RECUPERAÇÃO E REFORÇO ESTRUTURAL DE UMA EDIFICAÇÃO COMERCIAL

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1 ESTUDO DE CASO DA RECUPERAÇÃO E REFORÇO ESTRUTURAL DE UMA EDIFICAÇÃO COMERCIAL BURLE, Eduardo; NUNES, Thaís; LIMA, Natália; AGRA, Tiago, MONTEIRO, Eliana Universidade de Pernambuco, (81) , eblobo@hotmail.com; UNICAP, thaislira13@gmail.com; UNICAP, nataliamvlima@hotmail.com; UFPE, tiagoagraengenharia@gmail.com; Universidade de Pernambuco,eliana@poli.br RESUMO A deterioração do concreto armado, essencialmente de elementos estruturais, é um problema existente e que ocasiona o comprometimento da estrutura, podendo levá-la a colapso. É originado por diversos fatores, dentre os quais temos a falha do projeto, estruturas má executadas, materiais de baixa qualidade alinhada à falta de manutenção adequada para sua conservação e causas acidentais. Sendo assim, adota-se uma técnica bastante eficaz que é a Recuperação e Reforço de estruturas, um método que tem como objetivo recuperar elementos estruturais comprometidos e devolvê-los suas características originais, ou seja garantir que suas propriedades estejam dentro das mínimas necessárias. Este estudo de caso tem por objetivo apresentar as manifestações patológicas nas estruturas de concreto armado, as suas origens, o estudo da obra e a influência da agressividade do meio, todos procedimentos executivos, desde o apicoamento do concreto, corte do concreto, aplicação do produto para tratamento da ferragem corroída, execução de argamassa para reparo estrutural, além de uma discussão à respeito das etapas e processos envolvido na recuperação e das técnicas mais eficazes para a solução do estudo de caso. Por fim é verificado a eficácia do método adotado, com obtenção de resultados satisfatórios, garantindo a integridade e características da estrutura e o aumento de sua vida útil residual, ou seja, ampliação de sua vida útil após um procedimento de reparo. Palavras-chaves: Deterioração. Recuperação e reforço de estruturas. Procedimentos executivos. ABSTRACT The deterioration of reinforced concrete, essentially structural elements, it is an existing problem that causes impairment of structure, can take it to collapse. It is caused by several factors, among which we have to project failure, performed bad structures, low quality materials aligned to the lack of proper maintenance for its conservation and accidental causes. Thus, we adopt a very effective technique that is the recovery and strengthening of structures, a method that aims to recover compromised structural elements and return them to their original characteristics, ie ensure that their properties are within the minimum required. This case study aims to present the pathological manifestations in reinforced concrete structures, its origins, the study of the work and the influence of the medium aggressiveness, all executive procedures, from the concrete apicoament, cutting concrete, product application for treating corroded hardware, mortar execution for structural repair, as well as a discussion regarding the steps and processes involved in the recovery and the most effective techniques for the solution of the case study. Finally, it is verified the effectiveness of the adopted method, with satisfactory results, ensuring the integrity and characteristics of the structure and the increase of its remaining useful life, ie, expansion of its service life after a repair procedure. Keywords: Deterioration. Rx ecovery and Reinforcing structures. Executive procedures.

2 1 INTRODUÇÃO As manifestações patológicas das estruturas em concreto armado aparecem em decorrência da susceptibilidade à agressões do meio ambiente das superfícies de concreto exposta. Além disso, grande parte das obras já possui idade significativa e apresentam desgaste devido à má utilização, falhas durante o projeto ou má execução. A recuperação das estruturas é feita por vários motivos, dentre eles o de promover a segurança da edificação para que a mesma não venha ao colapso. Como também, a recuperação estrutural através da manutenção diminui o custo de reparo. O presente trabalho tem por objetivo apresentar um estudo de caso de uma recuperação e reforço de uma estrutura em concreto realizada em uma edificação comercial, dentre os objetivos específicos temos: Identificar as manifestações patológicas, mostrar a origem do problema, as causas das manifestações patológicas e mecanismo, além de discutir as etapas e processos envolvidos na recuperação e técnicas mais eficazes para a solução do estudo de caso. 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1 Estruturas de Concreto Armado Conceito de Concreto Armado A NBR 6118 (ABNT, 2007) (Item 3.1.3) define elementos de concreto armado como Aqueles cujo comportamento estrutural depende da aderência entre concreto e armadura e nos quais não se aplicam alongamentos iniciais das armaduras antes da materialização dessa aderência. O concreto é um material que apresenta alta resistência à tensão de compressão e baixa resistência à tração. Então, viu a necessidade de juntar ao concreto um material que resistisse à tração, no caso o aço. A esse conjunto de concreto e armadura denominou-se concreto armado. No entanto, o conceito de concreto armado envolve ainda o fenômeno da aderência, que é essencial e deve existir entre o concreto e a armadura. A aderência é importante porque permite a compatibilização dos dois materiais. Quanto melhor a aderência, menor a abertura de fissuras e mais protegida fica a armadura. Outro fator importante é que o concreto protege o aço da oxidação, sendo assim a proteção da armadura contra a corrosão só é garantida devido ao cobrimento Agressividade do Ambiente De acordo com a NBR 6118 (ABNT, 2007) (Item 6.4.1), a agressividade do meio ambiente está relacionada às ações físicas e químicas que atuam sobre

3 as estruturas de concreto, independentemente das ações mecânicas, das variações volumétricas de origem térmica, da retração hidráulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de concreto Mecanismos de Deterioração Relativos ao Concreto O concreto é um material poroso, seus vazios possuem origens diversas, tais como o ar incorporado na mistura, excesso de água na mistura (necessária para facilitar a trabalhabilidade), etc. A deterioração do concreto raramente ocorre devido a uma causa isolada. Um concreto pode, muitas vezes, ser satisfatório, mas um único fator adverso suplementar pode provocar a sua deterioração. A permeabilidade é o principal determinante da vulnerabilidade aos agentes externos. Logo, para ser durável, o concreto deve ser impermeável (RIBEIRO, PINTO e STARLING, 2013). Os principais mecanismos de deterioração do concreto são (NBR 6118/2007, item 6.3.2): Lixiviação: por ação de águas puras, carbônicas agressivas ou ácidas que dissolvem e carreiam os compostos hidratados da pasta de cimento; Expansão por ação de águas e solos que contenham ou estejam contaminados com sulfatos, dando origem a reações expansivas e deletérias com a pasta de cimento hidratado; Expansão por ação das reações entre os álcalis do cimento e certos agregados reativos; Reações deletérias superficiais de certos agregados decorrentes de transformações de produtos ferruginosos presentes na sua constituição mineralógica Mecanismos de Deterioração Relativos à Armadura Os principais mecanismos de deterioração da armadura são NBR 6118 (ABNT, 2007) (Item 6.3.3): Despassivação por carbonatação, ou seja, por ação do gás carbônico da atmosfera; Despassivação por elevado teor de íon cloro (cloreto). 2.2 Patologia nas Estruturas de Concreto Armado Patologia pode ser entendida como a 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, 1993 apud Melo et al, 2012). O concreto armado, sendo um material não inerte, está sujeito a alterações, ao longo do tempo, em função de interações entre seus elementos (cimento, areia, brita, água e aço), entre estes e os materiais adicionados, como os aditivos, e com outros agentes (ácidos, bases, sais, gases, vapores, microorganismos e

4 outros). Os resultados dessas interações podem resultar em problemas que comprometam o desempenho da estrutura, provocar efeitos estéticos indesejáveis, ou causar desconforto psicológico nos usuários. As enfermidades do concreto armado devem ser evitadas ou então tratadas, para que não ocorra a perda da estrutura ou de peças estruturais Fissuras De acordo com a NBR 6118 (ABNT, 2007) (Item ), a fissuração em elementos estruturais de concreto armado é inevitável, devido à grande variabilidade e à baixa resistência do concreto à tração; mesmo sob as ações de serviço (utilização), valores críticos de tensões de tração são atingidos. Visando obter bom desempenho relacionado à proteção das armaduras quanto à corrosão e à aceitabilidade sensorial dos usuários, busca-se controlar a abertura dessas fissuras. De maneira geral, a presença de fissuras com aberturas que respeitem os limites dado na Tabela 1, em estruturas bem projetadas, construídas e submetidas às cargas previstas na normalização, não denotam perda de durabilidade ou perda de segurança quanto aos estados limites últimos. Tabela 1- Exigências de durabilidade relacionadas à fissuração e à proteção da armadura, em função das classes de agressividade ambiental. As trincas e fissuras são fenômenos próprios e inevitáveis do concreto armado e que podem se manifestar em cada uma das três fases de sua vida: fase plástica, fase de endurecimento e fase de concreto endurecido (DNIT, 2006). As fissuras podem aparecer por diversas causas, tais como: Fissuras Causadas por Variação de Temperatura: Os movimentos de contração e dilatação que ocorrem nas edificações devido a

5 variações de temperatura, sazonais e diárias, geram tensões que poderão ocasionar fissuras, caso tais movimentos sejam restringidos pelos vínculos entre os elementos e componentes de uma construção (Thomaz, 1998 apud Oliveira, 2012). Quando a temperatura aumenta, ocorre uma tendência de expansão. O contrário ocorre quando a temperatura diminui. Segundo Dal Molin (1988) apud Nascimento (2015), as variações de temperatura em uma estrutura de concreto podem ocorrer devido a circunstâncias diversas, são elas as influências externas devido as mudanças de condições ambientais, incêndios, etc; e as internas provocadas pelo calor da hidratação do cimento, com elevação da temperatura do concreto. Fissuras Causadas pela Corrosão da Armadura Neste caso as fissuras são causadas por tensões de tração simples no concreto, em consequência da expansão da armadura provocada pela corrosão. O aço, ao oxidar-se, apresenta volume muito maior que o aço original. Como ele está dentro da massa de concreto, este aumento de volume causa tensões de tração no mesmo, resultando na fissuração, ou mesmo no destacamento do concreto que forma o cobrimento. Com isso, o aço fica mais exposto aos gases e umidade do ambiente e se oxida mais rápido, o que acelera o processo de degeneração da construção. Fissuras Causadas por Retração A retração provoca a diminuição do volume do concreto e é consequência da perda de água da massa de concreto em processo de cura, pela hidratação do cimento. Para evita-las podemos utilizar um cimento com aditivo de escória de alto forno por ter baixo calor de hidratação e executar a cura do concreto para evitar a evaporação da água que reagiria com o cimento. Segundo a orientação da ABESC Associação Brasileira das Empresas de Serviços de Concretagem, as formas de prevenção da fissuração pode ser dada pela utilização de aditivos plastificantes, molhagem das fôrmas e superfícies de concreto antes de iniciar à concretagem, planejamento do lançamento e execução de juntas nas peça a serem concretadas, início de cura o mais rápido possível e manter a cura por sete dias, proteção da peça de intempéries e não aditivar água para acabamento superficial das peças. 2.3 Corrosão da Armadura A corrosão da armadura é tida como a principal manifestação patológica do concreto armado e continua a ser um dos focos principais dos custos de reparos de estruturas e de manutenção de obras. Por corrosão entende-se o ataque de natureza eletroquímica, que ocorre em meio aquoso. A corrosão acontece quando é formada uma película de eletrólito sobre a superfície das barras de aço. Esta película é causada pela presença de umidade no concreto. Muitas vezes, a corrosão do concreto aparece junto com a das armaduras, pois a corrosão do aço tem como consequência a formação de óxido altamente

6 expansivo que diminuirá a seção do aço, ao mesmo tempo em que expande o concreto, ocasionando trincas e fissuras. A corrosão do aço no concreto armado tem alguns fatores inconvenientes, tais como: produzir desagregações no concreto e diminuir a seção resistente das barras Prevenção contra a corrosão das armaduras Conforme Gomes (2013), o concreto propicia uma boa proteção ás armaduras devido a sua natureza alcalina. A armadura quando entra em contato com esse material recobre-se de uma camada de óxidos passivantes que a mantém constantemente protegida. Dependendo do meio em que vai exercer sua atividade, uma estrutura pode exigir, além da proteção sobre aço, a proteção catódica, galvanização e revestimento com resinas sintéticas. Além dos métodos de proteção que agem diretamente sobre o aço, existem outros que fazem indiretamente através do concreto. Entre eles, existem os inibidores de correção que atuam rompendo a continuidade do circuito eletroquímico ao exercer sua função sobre a superfície metálica, dificultando assim, a reação anódica. Os inibidores anódicos mais utilizados para o aço em meio alcalino e neutro são os nitritos, cromatos, fosfatos e benzoatos, empregando-se como inibidor catódico, o sulfito. Em geral, apresentados sob a forma de tintas. 2.4 Origem das Manifestações Patológicas As manifestações patológicas incidentes na estrutura comprometem a durabilidade, o desempenho da edificação, a segurança e a qualidade. Dentre as principais causas do problema, temos: erro de projeto, utilização de materiais de baixa qualidade, má execução, profissionais não qualificados, dentre outros. A segurança e durabilidade de uma construção deve ser fator fundamental. Para que isso ocorra, devemos ter bons conhecimentos das propriedades do material, ter conhecimento dos fundamentos de projeto, das normas e ter qualificação para o desenvolvimento da execução Projeto Para Fortes (2014), os problemas originados na fase de projeto podem ser causados pela falta de um projeto específico que defina as características do revestimento, das camadas de regularização o, de fixação e do acabamento, ou ainda por erros de concepção do projeto Execução A execução é na maioria dos casos a principal origem das manifestações patológicas. As falhas provenientes de execução ocorrem em razão da falta de treinamento da mão de obra, da baixa qualificação dos profissionais, utilização de técnicas inadequadas, desconhecimento dos processos construtivos, falta

7 de vistoria e acompanhamento por parte da construtora, dentre outros fatores que comprometem a segurança da edificação. Os principais defeitos que podem ocorrer na etapa de execução são: falhas na armação e montagem, na dosagem do concreto, na concretagem, além da falta de conhecimento nas leituras de projetos, de entedimento nos processos de execução e presença de profissinais não qualificados e/ou capacitados Materiais A utilização de materiais indevidos e de má qualidade comprometem o desempenho estrutural e a qualidade da construção. Deve ser observado todos os materiais e realizar os devidos testes quando estes chegam na obra Utilização Conforme Souza; Ripper (1998) apud Silva (2011), mesmo que as etapas de concepção tenham sido de qualidade adequada, as estruturas podem vir a apresentar problemas patológicos originados da utilização errônea ou da falta de manutenção. Os procedimentos durante a utilização podem ser divididos em dois grupos: ações imprevisíveis e ações previsíveis. Nas ações previsíveis, podemos compreender o carregamento excessivo, devido a falta de informação do projeto, por exemplo. No caso das imprevisíveis temos alterações das condições de exposição das estruturas, incêndios, abalos provocados por obras vizinhas, etc. 2.5 Recuperação e Reforço de Estruturas Após a realização de todas as análises na estrutura e a definição do diagnóstico, vem a fase de elaboração das intervenções possíveis e a escolha daquela que será seguida. As intervenções que visam erradicar uma enfermidade consistem em: corrigir pequenos danos (Reparo), devolver à estrutura o desempenho original perdido (Recuperação) e aumentar o desempenho (Reforço). A recuperação de estruturas é uma técnica ideal para solucionar problemas de elementos estruturais comprometidos, seja pelo ataque de agentes patológicos ou diversos fatores. Recuperar uma estrutura é devolvê-la às suas condições originais, resistência a tensões e garantir a estabilidade da edificação. Para isso realiza-se: remoção de camada de concreto que apresenta expansão volumétrica, fissura; o tratamento da ferragem oxidada, reforço da ferragem, se estas não tiverem suas seções originais, reconstrução do cobrimento de concreto, impedindo a penetração de agentes agressivos e todos outros fatores que possam causas corrosão da armadura, além de propiciar um meio que garanta a manutenção da capa passivadora no aço.

8 3 ESTUDO DE CASO 3.1 Descrição da Estrutura A CSN Jaboatão é formada por galpões como demonstra a Figura 1, com seus elementos estruturais vigas, pilares e lajes de concreto armado apoiada em estacas pré-moldadas. Figura 1- Fachada Frontal Oeste da Edificação Comercial 3.2 Descrição do Meio Ambiente Diversas obras de edificações em concreto armado são executadas em ambientes expostos a agentes agressivos. Por isso, precisam de cuidados especiais em suas fases de elaboração para que atendam às expectativas de desempenho e durabilidade. A análise do ambiente em que a estrutura estará influi diretamente nas especificações dos materiais para ampliar à vida útil do empreendimento. A Edificação está localizada em Prazeres, BR 101 Sul, com constante tráfego de veículos. Então quanto às causas pode ser citada a falta de alguns cuidados: o projeto não ter levado em consideração a agressividade do meio, execução inadequada da obra e utilização de materiais não adequados para combater ao ataque desses agentes. 3.3 Diagnóstico do Problema As fissuras quase sempre são o motivo da procura pela análise do especialista. Para a situação desta obra, foi realizada uma vistoria e inspeção da edificação conforme mostra a Figura 2, que apresentavam uma grande incidência de fissuras e expansão volumétrica nos elementos estruturais.

9 Sendo assim, selecionou algumas áreas para definir quais as manifestações patológicas estavam presentes naqueles, que foi a corrosão da armadura, fissuras, despassivação por carbonatação e posteriormente apresentação da técnica indicada para solução do problema. Foi verificado que a estrutura apresentava a armadura oxidada, e em outras partes verificou a diminuição da seção da armadura ou até a inexistência da mesma, como também a degradação do concreto. Figura 2- Análise do Pilar para Diagnóstico do Problema. 3.4 Definição da Técnica de Reparo e Reforço Após a inspeção de toda a estrutura, foi identificado o problema e definida a técnica adotada a recuperação estrutural. Inicialmente, delimitou-se toda área afetada, realizou apicoamentos de todo concreto deteriorado, posteriormente fez-se utilização de argamassa cimentícia, polimérica, inibidora de corrosão, destinada à proteção de armaduras na região dos reparos, como também substituição da armadura nas áreas onde encontravam-se inexistentes e por fim, a recuperação do cobrimento do concreto utilizando uma argamassa para reparo estrutural. 3.5 Etapas para o Processo de Recuperação das Vigas e Pilares Delimitação da área: Inicialmente, delimitou-se a área a ser reparada realizando corte de 5 mm nas vigas e pilares comprometidos; Escoramento metálico: Nesta etapa, realizou-se o escoramento da estrutura que irá ser recuperada, conforme apresentado na Figura 3, afim de garantir a segurança da mesma.

10 Figura 3- Escoramento metálico na área a ser recuperada Apicoamento de todo concreto deteriorado e áreas não aderidas, formando arestas retas na área a ser reparada; Corte do concreto: O corte do concreto foi realizado afim de obter uma remoção mais profunda do concreto degradado; Reforço da armadura corroída: Nesta etapa foram verificados os trechos das barras com corrosão que apresentavam redução de mais de 10% de sua seção original, conforme mostra figura 4. Após a análise, realizou-se o reforço da armadura, colocando barras com o diâmetro original. Figura 4- Armadura com Perda da sua Seção Original Recuperação da armadura corroída: Para o processo de recuperação da armadura corroída foi realizado um tratamento da mesma, eliminando a ferrugem com escova de aço e realizando toda a limpeza para receber o tratamento com uma argamassa cimentícia, polimérica, pré-dosada, bicomponente, inibidora de corrosão, destinada à proteção de armaduras na região dos reparos localizados no concreto, conforme apresenta Figura 5.

11 Figura 5- Tratamento da armadura no pilar Aplicação de argamassa para reparo estrutural: Após o tratamento e reforço de toda armadura, realizou-se o procedimento de aplicação de argamassa para reparo estrutural com a finalidade de impedir a penetração de água e agentes agressivos, conforme mostra a Figura 6. A aplicação é Indicada para reparo de pilares, vigas, lajes e tem como função a recuperação de concreto deteriorado pela corrosão das armaduras ou da carbonatação do concreto. Aplicada numa espessura de até 10 cm. Figura 6- Aplicação de Argamassa para Reparo Estrutural Execução de reboco: A execução de reboco foi necessária em determinadas vigas e pilares, conforme apresentado na Figura 7, devido ao fato destas apresentarem um recobrimento superior a 10 cm.

12 Figura 7- Execução de reboco 4 CONCLUSÃO Como foi observado, são muitos os problemas presentes nas estruturas de concreto armado. Esses problemas são ocasionados devido as falhas de projetos, má execução da obra, materiais de baixa qualidade, profissionais não qualificados e que acabam comprometendo a segurança da edificação, reduzindo sua vida útil. Sendo assim, o caso estudado teve o objetivo de identificar a origem do problema, as manifestações patológicas atuantes, suas causas, bem como os procedimentos mais eficientes para solução do problema. Conclui-se com este trabalho que deve existir uma maior preocupação e atenção no momento da construção, execução das obras e sua manutenção, como forma de evitar a ocorrência de tais problemas, garantindo a vida útil das estruturas, suas características originais e a segurança das pessoas. REFERÊNCIAS ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). Projeto de estruturas de concreto - Procedimentos. NBR Rio de Janeiro, RIBEIRO, C. C.; PINTO, J. D. D. S.; STARLING, T. Materiais de construção civil. 4ª ed., Minas Gerais, MELO, R. O. D.; MELO, R. J. D.; SANTOS, K. P. S.; SANTOS, P. C. L. D. Levantamento das patologias em residências de Delmiro Gouveia e região Causas e soluções. Universidade federal de Alagoas. Delmiro Gouveia, DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTE. DNIT. Tratamento de trincas e fissuras Especificações de Serviço. NBR 083. Espírito Santo, 2006.

13 OLIVEIRA, A. M. D. Fissuras, trincas e rachaduras causadas por recalque diferencial de fundações. Universidade Federal de Minas Gerais. Belo Horizonte, NASCIMENTO, C. D. O. Análise das manifestações patológicas nas estruturas de concreto do campus Goiabeiras da UFES. Revista Especialize on-line. Goiânia, GOMES, N. D. A. Carbonatação do concreto. Pós-graduação, Universidade Federal São Carlos. São Paulo, FORTES, M. S. A. Influência da Mão-de-obra na qualidade da construção civil. Licenciatura na Universidade Jean Piaget de Cabo Verde. Cabo Verde, SILVA, L. K. D. Levantamento de manifestações patológicas em estruturas de concreto armado no estado do Ceará. Fortaleza, 2011.