Patrimônio histórico Incidência de manifestações patológicas em edificações históricas de Sobral CE Incidence of pathological manifestations in historical buildings of Sobral CE SANTOS, M.W.L.C.(1); MONTEIRO, L.M.S.(1); FURTADO, F.A.(1); CARNEIRO, M.D.(1); MESQUITA, E.F.T.(2); COELHO, F.C.A.(3) (1) Graduando em Engenharia Civil, Grupo de Estudos em Materiais Alternativos para Construção e Concretos Especiais - MACCE/UVA (2) Engenheiro Civil, Grupo de Estudos em Materiais Alternativos para Construção e Concretos Especiais MACCE/UVA (3) Professor Doutor, Engenharia Civil, Grupo de Estudos em Materiais Alternativos para Construção e Concretos Especiais - MACCE/UVA, carvalhoarruda@yahoo.com.br max_cunha_18@hotmail.com; livia.msm@hotmail.com; deijane.c@hotmail.com; esequiel_mesquita@hotmail.com; fernada.ecivil@hotmail.com Curso de Engenharia Civil, Laboratório de Materiais de Construção, Universidade Estadual Vale do Acaraú (UVA) - campus da CIDAO. Avenida Dr. Guarani, 317 Betânia, Sobral CE, 62040-730 Resumo O município de Sobral está localizado na região Norte do Ceará. O clima de Sobral é tipicamente tropical, quente e seco, com uma temperatura média anual de 30 graus Celsius e com uma altitude de 70 metros. A cidade ficou conhecida internacionalmente por ter sido o local de comprovação da Teoria da Relatividade de Albert Einstein, em 1919. O sítio urbano de Sobral foi tombado como patrimônio cultural do Brasil pelo Instituto do Patrimônio Histórico e Artístico Nacional em 1999. Visando uma contribuição ao estudo das manifestações patológicas das construções na região Norte do Estado foi que este trabalho culminou com uma análise criteriosa a partir da observação in situ e montagem de acervo fotográfico do estado de conservação das edificações históricas de Sobral. Como resultado do trabalho percebeu se uma grande incidência de microfissuras, fissuras, trincas e desplacamento de argamassa do revestimento. Observou se ainda que muitas dessas manifestações patológicas têm seus processos provocados por falhas na execução, ausência na manutenção ou manutenção precária, ou causas naturais como a variação da temperatura e insolação, ou ainda a atuação associada dos fatores mencionados. Palavra Chave: manifestações patológicas; edificações históricas; fissuras; cidade de Sobral; Abstract The municipality of Sobral is located in the northern region of Ceará. Sobral's climate is typically tropical, hot and dry, with an average annual temperature of 30 degrees Celsius and an altitude of 70 meters. The city became known internationally for being the place of proof of the Theory of Relativity by Albert Einstein in 1919. The urban site Sobral was listed as a cultural heritage of Brazil by the Institute of National Historical and Artistic Heritage in 1999. Aiming to contribute to the study of pathological manifestations of the buildings in the north of the state was that this work culminated in a thorough analysis from observation and in situ assembly of photographic collection of the state of conservation of historic buildings Sobral. As a result of the work it was noticed a high incidence of microcracks, fissures, cracks and peeling plaster coating. It was also observed that many of these pathologic processes are caused by failures in implementation, lack maintenance or poor maintenance, or natural causes such as variations in temperature and insolation, or the activities associated with the factors mentioned. Keywords: pathological manifestations; historic buildings; cracks; city of Sobral;
1 Introdução IX Congreso Internacional sobre Patología y Recuperación de Estructuras O termo edificações históricas pode ser comprendido como um conjunto de bens de interesse para a memória de um municipio e de suas correntes culturais formadoras, contendo os patrimônios: arquitetônico, artístico, bibliográfico, científico, histórico, entre outros. As edificações históricas de Sobral foram tombadas pelo Instituto do Patrimônio Histórico e Artístico Nacional (IPHAN). Detre as estruturas de maior destaque estão: o Museu Dom José contruido em 1844, O Arco Nossa Senhora de Fátima em 1953 e a Igreja da Sé por volta de 1700. A figura 1 mostra o centro histórico de Sobral tombado pelo IPHAN. Se edifícios atuais apresentam grandes quantidades de manifestações patológicas, os antigos apresentam bem mais, como no caso do centro histórico de Sobral que apresenta inúmeras manifestações patológicas, dentre as quais destacamos: corrosão das armaduras, carbonatação, microfissuras, fissuras, trincas, recalque nos pisos das calçadas e umidade que propicia o desenvolvimento de microorganismos (bolores e fungos) resultando na degradação da pintura. A durabilidade pode ser definida como a capacidade de resistir à ação de intempéries, ataque químico, abrasão, ou qualquer outro processo de deterioração. O concreto é projetado para suportar várias adversidades e conseguir manter sua forma e características originais (MEHTA & MONTEIRO, 2008). As manisfetações patologicas podem ser descritas como processos que atuam frente à diminuição da vida útil de serviço da estrutura e que, devem ser tratadas adequadamente para que não possam evoluir e comprometerem o estado de trabalho normal das edificações. Os cuidados para prevenção dos processos de deterioração das construções devem partir desde a etapa da elaboração do projeto, para podermos minimizar os danos no futuro, como exemplo, a corrosão da armadura e microfissuras. Muitas patologias iniciam se a partir da elaboração do projeto, até a finalizaçao do processo construtivo. A escolha dos materiais é outra etapa fundamental para o projeto, pois se forem utilizado materiais de má qualididade, consequentemente a durabilidade da estrutura será afetada. Os processos contrutivos e a reparação devem também ser levados em conta, pois mesmo com uma boa execução, esses processos deletérios nas edificações podem aparecer ao longo do tempo, dependendo dos tipos de agentes aos quais estas ficarão expostas. Fig.1 Delimitação do centro histórico de Sobral (CE). FONTE: Google Maps, 2013.
2 Revisão bibliográfica 2.1. Manifestações patológicas observadas: 2.1.1. Corrosão da Armadura O concreto apresenta características mecânicas cada vez mais exploradas pelos projetistas, pois a sua durabilidade colabora para a vida útil das estruturas. O concreto armado obteve grande êxito devido à união de um material de excelente desempenho à compressão e baixo custo de obtenção, com um material bastante resistente a tração (ANDRADE, 1992). Diversos autores (MEHTA & MONTEIRO, 2008; CABRAL 2000; HOFFMANN, 2001; DAL MOLIN, 1998) destacam que a corrosão das armaduras tem se apresentado com maior frequência e com danos bem mais sérios às estruturas, o que constitui, portanto um fator de grande impacto no desempenho da durabilidade. De acordo com Helene (1986), corrosão define se como a interação destrutiva de um material com o ambiente, seja por reação química, ou eletroquímica. Trata se de um dos mais danosos fenômenos deletérios que atingem estruturas de concreto armado, sejam elas de pequeno ou grande porte. A corrosão é um processo eletroquímico pelo qual o metal volta ao seu estado natural através de uma reação espontânea e tem como produtos óxidos e hidróxidos. Nas pilhas de corrosão formadas, uma parte do metal funciona como ânodo, onde ocorre oxidação, ou seja, perca de elétrons e por consequência diminuição da massa, pois a solução fica mais concentrada. E a outra como cátodo, que recebe os elétrons vindos do ânodo, ou seja, sofre redução e consequentemente aumento da massa devido à solução se tornar mais diluída (ANDADRE, 1992). O aumento de volume que ocorre na região catódica é cerca de seis vezes o tamanho do metal original, esse crescimento causa expansão e fissuração do concreto. Esse fenômeno não progride sem fluxo de elétrons na região catódica. (MEHTA & MONTEIRO, 2008). Os produtos de ferro e de aço normalmente são cobertos por uma fina película de óxido de ferro, que se torna impermeável e fortemente aderentes à superfície do aço em um meio alcalino, o que faz do aço um material passivo no tocante a corrosão. Isso significa que o ferro metálico não estará disponível para reação anódica até que a passividade do aço tenha sido destruída (MEHTA & MONTEIRO, 2008). A proteção do aço é considerável estável desde que o ph da solução seja maior que 11,5. O concreto apresenta um caráter básico, que contribui para a vida útil do aço e durabilidade das estruturas, pois apresenta um ph em torno de 13. Na figura 2, a seguir, podemos observar corrosão nas armaduras de edifício localizado no centro histórico de Sobral. As mesmas foram causadas pela exposição ao meio ambiente de baixa agressividade e ausência de manutenção/intervenção. Pelo exposto percebe se que a argamassa de revestimento acabou se desprendendo da armadura devido ao aumento do volume da armadura, consequência da formação dos produtos do processo de corrosão.
Fig.2 Armaduras expostas devido ao desprendimento da argamassa de recobrimento. 2.1.2. Carbonatação O concreto apresenta um meio alcalino que propicia a estabilidade do aço no que diz respeito à corrosão, pois a película protetora fica protegida com o ph acima de 11,5 e o ph do concreto em condições normais fica em torno de 13. (MEHTA & MONTEIRO, 2008). A carbonatação no concreto é uma manifestação patológica muito bem observada em ambientes que apresentam uma grande quantidade de dióxido de carbono na atmosfera, como em túneis onde o gás fica confinado após ser liberado pelos automóveis que transitam pelo local. Esse dióxido de carbono penetra nos poros do concreto dissolvido na película úmida, pois é necessário um meio líquido para que o CO2 seja dissolvido. A penetração do dióxido de carbono ocorre por meio de difusão e a intensidade do processo deste processo está subordinada a velocidade de penetração do dióxido de carbono. Ao se carbonatar o concreto sofre alteração na sua alcalinidade, diminuindo gradativamente o ph para nove. A frente de carbonatação avança para o interior do concreto e depois de alcançado as armaduras ocorrendo a despassivação do aço, tornando o vulnerável ao ataque de cloretos. Após a destruição da passividade da armadura, a taxa de corrosão é controlada pela presença de oxigênio e a resistividade elétrica. Quantidades elevadas de cloreto tende a reter mais umidade, aumentando o risco de corrosão do aço pela diminuição da resistividade elétrica. (MEHTA & MONTEIRO, 2008). Os danos causados pelo processo dependem de alguns fatores, como exemplo as características do concreto: porosidade, elevadas concentrações de CO2, umidade, traço e cura. A cura mal feita contribui para o surgimento de fissuras que o enfraquecem, pois a existência das mesmas na estrutura facilita a entrada de dióxido de carbono e acelerar a carbonatação.
2.1.3. Umidade A umidade é responsável por muitas manifestações patológicas encontradas nas edificações e afetam negativamente as estruturas. A água entra através dos poros existentes na superfície das edificações e é o meio de transporte de agentes agressivos como cloretos e dióxido de carbono que necessitam da umidade para inicia o processo de corrosão do aço e a carbonatação do concreto respectivamente. As tabelas 1 e 2 e as figuras 3 e 4 mostram as causas e consequências da umidade. Tabela 1 Presença de umidade. Tipos de umidade Umidade do Solo Umidade da Atmosfera Umidade vizinha Umidade da Contrução Origem Lençol freático, vazamentos de tubulações subterrâneas e umidade natural do solo. Chuvas, condensação e outras interpéries. Água oriunda de um terreno mais elevado. Vazamentos, infiltrações e capilaridades dos materiais. Tabela 2 As consequências da umidade nas edificações. Consequências Manchas Características Saturação de água nos materiais sujeitos a umidade. Mofo Desenvolvimento de fungos que irão deteriorar os materiais Oxidação Reação química que ocorre nos metais sujeitos a umidade. Eflorescência Formação de sais solúveis, que se depositam nas superfícies dos materias, carreados do seu interior pela umidade que os atravessa. Deterioração Efeitos da ação constante da umidade sobre os materiais e estruturas, reduzindo a duração dos mesmos.
Fig.3 Excesso de umidade encontrada em uma edificação histórica. Fig.4 Umidade encontrada no teto de uma edificação histórica. 2.1.4. Microfissuras, fissuras e trincas Algumas edificações históricas de Sobral apresentam microfissuras, fissuras e trincas. As mesmas podem ser compreendidas como um aviso prévio de que a estrutura pode está entrando em colapso. A NBR 9575 Impermeabilização: Seleção e Projetos. Define os parâmetros de medida de abertura de cada uma.
Tabela 3 abertura de trincas, fissuras e microfissuras. TRINCAS FISSURAS MICROFISSURAS ABERTURA (mm) >0,5mm e <1,0mm <0,5mm <0,05mm As figuras 4 e 5, abaixo, mostram fissuras nas edificações analisadas, estas podem ter surgido por insolação, pois o clima de Sobral é tipicamente tropical, quente e seco, com uma temperatura média anual de 30 graus Celsius e a cidade em determinadas épocas do ano pode atingir 40 graus Celsius. Deterioração, pois essa edificação foi construída há bastante tempo. Cura mal feita ou sobrecarga nas estruturas. Fig.4 Fissuras na fachada de uma edificação histórica de Sobral. Fig.5 Fissuras encontradas na parte lateral de uma edificação histórica.
2.1.5. Recalque no Piso Observou se, conforme ilustrado na figura 6, um recalque próximo à escada de acesso a parte lateral de uma edificação histórica, oriundo, provavelmente, de vazamento na rede de capitação e/ou distribuição de água pluvial e/ou esgoto da edificação. Fig.6 Acúmulo de água no recalque no piso. 3 Metodologia O estudo foi realizado com auxilio de acervo fotográfico e com base no mesmo foram realizadas análises e discussões. Foram feitas visitas aos locais para buscar informações a respeito das manifestações patológicas encontradas nas edificações. No local foram feitas análises para identificar o grau de deterioração das estruturas. 4 Resultados e Discussões Foram feitas análises criteriosas em 21 edificações históricas de Sobral a partir da observação in situ e montagem de acervo fotográfico. Nessas edificações percebeu se uma grande incidência de microfissuras, fissuras, trincas e desplacamento de argamassa do revestimento. O gráfico a seguir
demonstra a frequência de aparecimento das manifestações patológicas nas edificações analisadas. Gráfico 1 Resultado da análise de 21 edificações. Observou se que muitas dessas manifestações patológicas tenham seus processos provocados por falhas na execução, ausência na manutenção ou manutenção precária, ou causas naturais como a variação da temperatura e insolação, ou ainda a atuação associada dos fatores mencionados. As fissuras foram as manifestações patológicas mais constatadas, pois no total de 13 das 21 edificações analisadas apresentaram fissuras. As mesmas podem ter sido causadas por insolação, pois a cidade de Sobral apresenta elevada temperatura, deterioração, devido a idade das estruturas, cura mal feita ou sobrecarga nas estruturas. Gráfico 2 Idade das edificações históricas de Sobral.
As estruturas das edificações históricas de Sobral apresentam algumas deteriorações comuns ao estado de conservação das mesmas. A umidade, desplacamento da argamassa de revestimento e corrosão das armaduras encontradas são sinais evidentes da falta de manutenção. 5 Conclusões Como foi apresentado no decorrer do trabalho, percebe se a presença de inúmeras manifestações patológicas nas edificações históricas de Sobral, que podem afetar as propriedades das estruturas. Assim, uma manutenção de caráter preventivo torna se indispensável, mesmo que alguns dos fenômenos deletérios não apresentem atualmente grandes perigos para a vida útil das edificações. Todavia, com o decorrer do tempo, estes problemas tendem a se agravar e consequentemente prejudicar as mesmas, necessitando assim de gastos exorbitantes para que as edificações históricas voltem ao seu estado inicial de conservação. 6 Referêcias [1] Mehta, P. K.; Monteiro, P. J. M. Concreto Microestrutura, Propriedades e Materiais. 3 ed. São Paulo: IBRACON, 2008. [2] ANDRADE Perdrix, Maria del C. (1992). Manual para Diagnóstico de Obras Deterioradas por Corrosão de Armaduras. Tradução: Antônio Carmona e Paulo Helene. São Paulo/SP,PINI. [3] CABRAL, A. E. B.; Avaliação da influência de sistemas de reparo no combate á iniciação a propagação da corrosão de aço induzida por cloretos. Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil Dissertação (Mestrado). Porto Alegre: UFRGS, 2000. [4] HOFFMANN, A. T.; Influência da adição de sílica ativa, relação água/aglomerante, temperatura e tempo de cura no coeficiente de difusão de cloretos. Dissertação (Mestrado). Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil UFRGS. Porto Alegre: UFRGS,2001. [5] DAL MOLIN, D. C. C.; Fissuras em estruturas de concreto armado: análise das manifestações típicas e levantamento de casos ocorridos no estado do Rio Grande do Sul (Mestrado). São Paulo: Escola Politécnica da USP, 1998. [6] Helene, P. R. L. Corrosão em armaduras para concreto armado. São Paulo: PINI, 1986. [7] Associação Brasileira de Normas Técnicas. Impermeabilização Seleção e projeto, NBR 9575/03, Rio de Janeiro, 2003. [8] Associação Brasileira de Normas Técnicas. Projeto e execução de obras de concreto armado, NBR 6118/82, Rio de Janeiro, 1982.