Alvenaria estrutural de blocos cerâmicos: patologias e técnicas inadequadas

*João Bento de HanaiProfessor do Departamento de Engenharia de Estruturas da Escola de Engenharia de São Carlos - Universidade de São Pauloe-mail: jbhanai@sc.usp.br

*Fabiana Lopes de OliveiraPesquisadora do Departamento de Engenharia de Estruturas/Fapesp da Escola de Engenharia de São Carlos - Universidade de São Pauloe-mail: floliveira@yahoo.com.br

Diversos casos de ruína catastrófica ou ameaça de colapso de edifícios de alvenaria ocorreram nestes últimos dois anos e foram noticiados por todos os meios de comunicação do Brasil. Destaque ainda maior foi dado porque muitas vidas humanas foram perdidas, e exatamente nos locais onde as pessoas deveriam sentir-se mais seguras: a própria casa. Tratam-se de edifícios habitacionais de quatro pavimentos, cujo fechamento é constituído por paredes de alvenaria de blocos cerâmicos, sem qualquer função estrutural. Popularmente chamados de "prédios caixão", esses edifícios ganharam uma triste notoriedade pela seqüência de ocorrências na região metropolitana de Recife-PE.

Um dos casos mais graves ocorreu em um edifício em Olinda-PE, cujo colapso aconteceu em novembro de 1999, cerca de 12 anos após a execução. Durante as inspeções, constatou-se a ruína por esmagamento das paredes de alvenaria dos embasamentos, uma estrutura de transição entre o piso do primeiro pavimento e a fundação de sapata corrida de concreto armado.

Tão grave quanto uma falha localizada na fundação foi a constatação de que blocos cerâmicos vazados - como os produzidos para paredes de vedação - são empregados na execução de paredes estruturais desse tipo de edifício. Esse "sistema construtivo" desenvolvido de forma empírica contém falhas incompatíveis com a boa prática da Engenharia, uma vez que materiais e técnicas consolidadas e procedimentos mínimos de controle da qualidade estão deixando de ser observados.

A principal suspeita que se levanta é de que pode haver outros edifícios de características similares, em que um grave quadro patológico pode estar latente, como se a construção estivesse contaminada por um vírus, mas a doença não tivesse se manifestado.

Com isso queremos alertar que é possível que tais obras, embora aparentemente seguras e em boas condições de uso, podem apresentar uma grande sensibilidade a problemas patológicos de natureza estrutural. Certas anomalias - como aquelas causadas pelo uso inadequado, falta de manutenção ou recalques de apoio - que, em uma obra bem construída, poderiam ser absorvidas sem conseqüências mais graves, em uma edificação mais sensível podem ser devastadoras.

Alvenaria estrutural de blocos cerâmicos: patologias e técnicas inadequadas

Pelo que se sabe, milhares de edifícios foram construídos nessas condições. Dada a dimensão e a gravidade deste tema é preciso que haja uma discussão cautelosa. O objetivo deste artigo não é levantar polêmicas ou atribuir culpa a quem quer que seja, e sim promover uma rigorosa discussão técnica sobre o assunto, no sentido de encontrar respostas para as seguintes questões:

Tais edifícios estão, de fato, sujeitos a problemas estruturais?

Como caracterizar a eventual sensibilidade a tais problemas?

Em caso de necessidade, quais estratégias de reabilitação poderiam ser empregadas?

Quais as precauções a serem informadas aos moradores?

Quais as recomendações técnicas para obras novas?

Qualidade inadequada dos blocosA utilização de blocos cerâmicos de vedação em paredes com função estrutural apresenta, no mínimo, alguns inconvenientes:

não há nenhum suporte normativo para emprego desse componente de vedação em alvenarias com finalidade estrutural; não há dados técnicos ou científicos que demonstrem a eficiência e o bom comportamento desses blocos, assentados com os furos na direção horizontal;

os blocos de vedação empregados têm dimensões muito menores do que os recomendados para alvenaria estrutural. Conseqüentemente, as paredes (com espessura da ordem de 90 mm) tornam-se muito esbeltas em relação ao pé-direito, o que diminui sensivelmente a capacidade resistente;

falta de controle da qualidade, tanto durante a produção quanto recebimento em obra. Os blocos têm sido aplicados sem ensaios prévios de unidades, de prismas ou de "paredinhas";

falta de cuidados no armazenamento, no sentido de evitar quebras e deterioração; falta de modulação das paredes de alvenaria, e conseqüente necessidade de corte de blocos em obra para adaptação das dimensões.

A NBR 7171 (1) diferencia claramente os blocos cerâmicos a serem empregados em paredes de vedação daqueles recomendados para paredes estruturais. Os blocos estruturais são assentados com os furos na direção vertical, isto é, na direção das forças principais de compressão.

Quando os blocos vazados são assentados com os furos na direção perpendicular à direção do carregamento, o fluxo das tensões internas ao bloco se dá de maneira diferente. Surgem tensões transversais de tração que causam o seccionamento do bloco, a imediata instabilização dos mecanismos de transferência de forças e a conseqüente ruptura.

Via de regra, os blocos cerâmicos de vedação são produzidos por pequenos e médios fabricantes, com baixo nível de controle da qualidade. Em uma pesquisa realizada em diversas indústrias cerâmicas do Estado de Sergipe, a professora Angela T. C. Sales (2) coletou dados sobre a resistência e outros indicadores da qualidade de blocos cerâmicos de vedação.

Com a análise de alguns dos resultados dessa pesquisa, como mostra a figura 4, pode-se observar que existe uma variabilidade muito grande da qualidade dos blocos, de indústria para indústria, e até mesmo dentro das amostras de um mesmo fabricante. Dessa forma, os valores característicos das resistências à

compressão dos blocos - que representam um parâmetro de interesse à segurança estrutural - ficam muito diminuídos.

Outros problemas de projeto e de execuçãoAlém da utilização de materiais inadequados, outros fatores ligados ao projeto e à execução podem dar origem a problemas patológicos. A desconsideração de alguns princípios de estabilidade das construções de alvenaria e o descumprimento de algumas regras simples, que fazem parte da prática das pequenas construções, certamente fazem parte de um conjunto de deficiências técnicas que debilitam a confiabilidade do sistema construtivo.

O engenheiro Odilon P. Cavalheiro (1991) (3) cita que é corrente no Rio Grande do Sul a execução de prédios de até cinco pavimentos - sendo o primeiro destinado a garagens ou lojas - com estrutura convencional de concreto armado e os demais com estrutura de alvenaria de blocos e tijolos cerâmicos. Em geral, os dois últimos pavimentos são de blocos cerâmicos de vedação comuns (furos na horizontal) e os outros dois de tijolos maciços cerâmicos. Segundo Cavalheiro, os casos de colapso ou de perigo iminente desse tipo de sistema construtivo, pelo menos aqueles tornados públicos, são poucos, o que incentiva ainda mais a continuidade dessa prática construtiva. Para Cavalheiro, o desconhecimento de um procedimento racional de cálculo pode conduzir o coeficiente de segurança dos elementos de alvenaria a valores muito baixos, muitas vezes inferiores a 1,0 (ruína), ou então esse coeficiente atinge valores desmesurados, elevando o custo da obra.

É ilustrativo considerar também o relato do engenheiro Romilde A. Oliveira (4) sobre a inspeção do Edifício Éricka, em Olinda-PE, depois da catástrofe.

As amostras dos blocos de concreto e das argamassas retiradas das fundações e embasamento apresentavam aspecto arenoso, desagregando-se com facilidade e com inúmeros pigmentos esbranquiçados entre os poros. Os ensaios à compressão de amostras dos blocos de concreto apresentavam uma resistência média de 1,7 MPa.

A NBR 7171(1) classifica os blocos em dois tipos:

blocos de vedação - são blocos que não têm a função de suportar cargas verticais além das provenientes do próprio peso e pequenas cargas de ocupação. São assentados com furos na direção

horizontal, e podem ser classificados - de acordo com a resistência à compressão - em blocos de vedação comuns (blocos de uso corrente da classe 10) e blocos de vedação especiais.

blocos estruturais - são projetados para suportar outras cargas verticais além da do peso próprio, compondo o arcabouço estrutural da edificação. São projetados para serem assentados com os

furos na vertical, e podem ser classificados - de acordo com a resistência à compressão - em comuns ou especiais, quando são fabricados em formatos e especificações de comum acordo entre as partes.

Nota-se, portanto, que não houve nenhum critério na seleção de materiais, empregando-se blocos de diferentes naturezas e de baixa qualidade. Conforme se constatou, o microambiente no local do embasamento (como se chamou a região de transição entre o primeiro pavimento e as fundações) era muito mais agressivo que o ambiente externo, ficando as paredes sujeitas à umidade, percolação de água e lixiviação. Não houve a preocupação de se proteger as paredes contra tais agentes agressivos.

A ruína ocorreu de forma brusca e sem apresentar nenhum indício de danos ou fissuras. O colapso da estrutura de alvenaria, portanto, se deu de maneira extremamente frágil, o que indica a ausência de elementos que proporcionassem maior capacidade de redistribuição de cargas e ductilidade, tais como cintas de amarração, pilaretes, vigas e lajes de concreto armado. No caso das lajes, cabe observar também

que na grande maioria dos casos essas peças são de elementos pré-moldados, e sabe-se que nem sempre a ancoragem das armaduras nos apoios e a aderência do concreto das vigotas com o concreto do capeamento mostram-se efetivas.

Pelo que foi averiguado, em muitos edifícios as instalações hidráulicas, elétricas e de outros serviços são executadas pelo processo tradicional, isto é, pelo rasgamento indiscriminado das paredes de alvenaria. A diferença é que nesse caso as paredes estruturais podem ter o desempenho ainda mais comprometido, uma vez que a argamassa de preenchimento dos rasgos nem sempre possibilita a reposição total da capacidade resistente.

Problemas de usoConstatou-se, ainda, que os usuários desses imóveis não estão adequadamente conscientizados das características peculiares dos edifícios de alvenaria estrutural. As restrições contratuais usuais sobre o uso do imóvel não são suficientemente claras nem adequadamente incisivas sobre a proibição terminante de alterações não autorizadas da estrutura.

Da mesma forma, via de regra, não há um manual de manutenção ou um conjunto de recomendações explícitas para a conservação das características mínimas de desempenho do edifício, inclusive do ponto de vista estrutural. O que se pôde observar, na realidade, foram muitos prédios sem manutenção, com sinais de deterioração dos revestimentos e trincas claramente visíveis nas paredes.

Aspectos positivosA conjunção de alguns fatores favoráveis pode ter contribuído para que mais acidentes não tenham ocorrido, como por exemplo:

resistência dos blocos ainda suficiente, apesar das variabilidades;

redistribuição das cargas atuantes por grupos de paredes, em vez de atuarem em paredes isoladas;

carregamentos de utilização menores do que os previstos;

efeito favorável dos revestimentos de argamassa.O efeito dos revestimentos de argamassa pode ser um dos fatores que tenham evitado um maior índice de desastres, pela contribuição à resistência da estrutura que não é computada nos processos de cálculo de uso corrente.Para quantificar a influência do revestimento na capacidade portante e a variação do módulo de deformação de paredes de alvenaria, o engenheiro Odilon P. Cavalheiro ensaiou 36 corpos-de-prova de pequenas paredes. Foram executadas, para cada uma das duas possibilidades de assentamento dos blocos - menor e maior faces - com furos na horizontal, duas séries de nove "paredinhas": uma sem revestimento e outra com revestimento dos dois lados, conforme a tabela 1.

Constatou-se, então, que o revestimento aumentou a rigidez e a resistência à compressão axial das pequenas paredes, porém não na mesma proporção: as pequenas paredes mais esbeltas tiveram acréscimo de 70% no módulo de deformação e 22% na resistência, enquanto nas paredes mais espessas estes acréscimos foram de 32 e 24%, respectivamente.

Estudo semelhante foi desenvolvido por estes autores com o apoio do estudante L. A. Sebastiani, em pequenas paredes, de 39 x 81 cm, de blocos cerâmicos vazados de vedação ensaiadas à compressão axial. Antes do ensaio dos modelos foram ensaiados lotes de dez blocos de cinco fornecedores diferentes e constatou-se que nenhuma unidade apresentou a resistência mínima de 1 MPa para blocos de vedação exigida pela norma NBR 7171. Os fabricantes dos blocos são da região de São Carlos-SP.

É possível, portanto, que os revestimentos de argamassa e outros fatores favoráveis tenham evitado a ruína de mais edifícios, o que não significa que a segurança seja satisfatória e que cuidados especiais não devam ser tomados com urgência.

Possíveis estratégias de reabilitaçãoReabilitar uma construção, no sentido mais amplo, significa tornar a edificação novamente apta ou habilitada a cumprir integralmente as funções para as quais foi concebida. No que se refere à segurança estrutural, isso significa que a estrutura deve cumprir plenamente todos os requisitos de confiabilidade. No caso dos chamados "prédios caixão", são necessárias inspeções técnicas detalhadas, levantamento das condições de projeto, construção e manutenção, avaliação da confiabilidade e eventualmente intervenções para recuperação ou reforço.

Embora as estratégias de reabilitação ainda estejam longe de serem definidas, há a expectativa de que as seguintes táticas de reforço colaborem:a) incorporação de pilares e vigas de concreto armado ou de graute injetado nas paredes, quando possível;b) utilização de revestimentos resistentes para melhorar a resistência à compressão axial e ao cisalhamento das paredes, de forma que possam atuar como painéis portantes principais e elementos de contraventamento;c) utilização da protensão com cabos não-aderentes para consolidar e melhorar a ação dos painéis de lajes como planos de contraventamento e proporcionar a capacidade de redistribuição de esforços, especialmente em casos de edifícios com insuficiência de elementos com armadura dúctil;d) utilização de elementos pré-moldados de concreto especiais ou de perfis de aço, em conjunto com as demais técnicas, para formar mecanismos resistentes alternativos.

Pesquisas já realizadas pelos autores, conforme Oliveira (2001) (5), mostraram que os revestimentos de argamassa contribuem para aumento da capacidade resistente de paredes de alvenaria. Quando armados, esses revestimentos tornam as paredes mais dúcteis, podendo ser aplicados em alguns casos de reforço de estruturas de alvenaria.

Este trabalho tem continuidade como delineamento de métodos de reabilitação de edifícios de alvenaria com níveis de segurança estrutural inadequados, possivelmente recorrendo a técnicas já consolidadas e também a novos processos de reforço que têm sido pesquisados.

RecomendaçõesOs edifícios de múltiplos pavimentos construídos com blocos cerâmicos vazados de vedação, sem os devidos cuidados da tecnologia de alvenaria estrutural, devem ser considerados sob suspeita, salvo melhor juízo decorrente da análise específica de cada caso.

A falta de controle da qualidade dos blocos - tanto na produção como na sua aplicação na obra - por si já justifica tal suspeita e constitui um claro sinal de possível sensibilidade a problemas patológicos de natureza estrutural.

Além da qualidade dos blocos cerâmicos, outros aspectos já comentados só reforçam a suspeita e a necessidade de discussão e disciplinamento de tais práticas construtivas. Pelo menos as seguintes recomendações preliminares devem ser consideradas sobre a questão:

a) abolir o uso de blocos cerâmicos de vedação na execução de paredes de alvenaria estrutural;b) não permitir o uso de blocos cerâmicos vazados assentados com furos na direção perpendicular à do carregamento predominante, até que haja subsídios científicos e técnicos suficientes para comprovar a eficiência;c) em qualquer obra de alvenaria estrutural deve-se respeitar os requisitos e recomendações das normas técnicas vigentes, permitindo-se eventualmente a aplicação criteriosa e baseada em fundamentos técnicos das disposições constantes em normas técnicas e códigos estrangeiros de boa tradição;d) utilizar blocos e outros materiais produzidos para uso estrutural, com o devido controle da qualidade;e) os usuários devem ser alertados sobre os sérios riscos do uso e manutenção inadequados da edificação, inclusive referindo-se claramente à regulamentação existente e relacionando o descumprimento às sanções legais cabíveis;f) devem ser realizadas inspeções técnicas individuais nas edificações, por parte de profissionais habilitados e sob responsabilidade dos órgãos competentes, no sentido de reavaliar ou auditorar tecnicamente a segurança estrutural e as demais condições de habitabilidade das unidades.

Figura 1 - Escombros do Edifício Éricka,

Olinda-PE A parte posterior do

edifício ruiu totalmente, desligando-se da parte

frontal com seccionamento das

paredes e das lajes que as interligavam

Figura 2 - Esquema do embasamentoO embasamento com alvenaria é utilizado para evitar a

necessidade de aterro em terrenos inclinados para o fundo. Em alguns casos a área do fundo é inundável

Figura 3 - Distribuição das tensões em um bloco cerâmico de oito furos circulares

A análise de tensões em um bloco assentado com furos na direção horizontal mostra que surgem tensões transversais de tração nos septos, as quais provocam o fendilhamento e a ruptura do bloco por instabilidade. Na direção vertical, as cargas são suportadas predominantemente pelos septos verticais,

mas a capacidade fica limitada pela ruptura dos septos transversais

Figura 4 - Média e valor característico calculado da resistência à compressão dos blocos de vedação

Observa-se que na maioria dos conjuntos de amostras a variabilidade é muito grande e o valor da resistência

característica fica muito menor que o valor médio

Figura 5 - Embasamento do Edifício Éricka, Olinda-PE

As paredes foram executadas com blocos de concreto de qualidade

ruim e foram submetidas à umidade e fluxo de água, observando-se

efeitos de lixiviação

Figura 6 - Embasamento do Edifício Serrambi

Esse edifício ruiu completamente. Observou-se a péssima qualidade da

alvenaria de embasamento, executada com blocos cerâmicos de

vedação sem proteção

Figura 7 - Esquema de possível mecanismo resistente contra colapso progressivo

Em casos de falha localizada na estrutura de um edifício, há chances de se evitar o colapso progressivo pela mobilização

de mecanismos secundários de resistência. Para que haja condições de atuar, é necessário que existam elementos armados como cintas, lajes, vigas, pilaretes ou blocos

grauteados. As armaduras desses elementos devem estar bem ancoradas e interligadas com o restante da estrutura, para

que possam funcionar como um tirante biela-tirante

Figura 8 - Escombros do Edifício Ijuí Houve colapso

generalizado e não progressivo, pois uma

grande parte do edifício perdeu de

uma só vez a sua base de apoio. Observa-se

pelos pedaços dependurados das

lajes que não houve contraventamento

eficiente

Figura 9 - O aspecto do pedaço de vigota pré-moldada da laje revela

que houve destacamento total, aderência muito precária com o concreto de capeamento e baixa eficiência da laje como painel de

enrijecimento

Figura 10 - Ensaio de paredinhas de blocos cerâmicos de vedação

Com o objetivo de observar o

comportamento de paredes de alvenaria de

blocos cerâmicos de vedação foram feitos ensaios à compressão axial de paredinhas

revestidas e não revestidas, com o apoio

de L.A. Sebastiani

Figura 11 - Gráfico força-deslocamento dos ensaios de paredinhas de blocos cerâmicos de vedação

Os ensaios preliminares de paredinhas de blocos cerâmicos de vedação com e sem revestimento de argamassa simples mostraram que a resistência à compressão é aumentada mesmo quando se utiliza uma argamassa de resistência relativamente baixa. Cabe, no entanto, ressalvar que os blocos utilizados apresentaram resistência muito baixa,

inferior a 1,0 MPa

Figura 12 - Reforço de paredes com abertura por meio de revestimentos

de argamassa armadaOliveira (5) realizou ensaios de

paredes de alvenaria de blocos de concreto com uma abertura central e analisou a eficiência do revestimento

de argamassa armada com telas soldadas como técnica de reforço.

Foram ensaiadas paredes sem revestimento, paredes pré-

danificadas e depois revestidas e paredes revestidas sem danificação

prévia

Figura 13 - Gráfico força-deslocamento dos ensaios dos protótipos de Oliveira (5)

O gráfico mostra que as paredes revestidas com argamassa armada com telas soldadas - tanto a que não foi previamente danificada como a que foi recuperada após ensaio de ruptura

- mostraram resistência significativamente superior à das paredes não revestidas

AgradecimentosOs autores expressam seu agradecimento à Fapesp (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo) pelo seu apoio financeiro, e à valiosa colaboração do professor Romilde A. Oliveira da Universidade Federal de Pernambuco, do engenheiro Agenor A. Machado Neto da Caixa Econômica Federal e da professora Angela T. C. Sales da Universidade Federal de Sergipe.

Referências bibliográficas1. NBR-7171 Bloco cerâmico para alvenaria. Especificação. ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas). Rio de Janeiro, 1992.2. Ensaios de resistência à compressão de blocos cerâmicos de vedação de 25 das 26 indústrias cerâmicas do Estado de Sergipe, cadastradas junto ao Sebrae-SE. Dados fornecidos pela autora. Sales, A. T. C. 1994.3. Influência do revestimento na resistência de pequenas paredes de blocos cerâmicos comuns. In: Jornadas Sul-Americanas de Engenharia Estrutural. Cavalheiro, O. P. & Müller, L. E. Anais, p. 25-36. Rio Grande do Sul, 1991. 4. Degradação de elementos de concretos porosos submetidos à ação de águas agressivas na planície costeira da região metropolitana do Recife. In: Simpósio Epusp sobre Estruturas de Concreto - Epusp, 4., CD. Oliveira, R. et al. São Paulo 21-25. 2000.5. Reabilitação de paredes de alvenaria pela aplicação de revestimentos resistentes de argamassa armada. Oliveira. F. L. São Carlos, Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo. Tese de Doutorado. 2001.