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Universidade de Brasília Faculdade de Tecnologia
Departamento de Engenharia Civil
Desenvolvimento de Metodologia para Manutenção de Estruturas de Concreto Armado
Enga Eliane Kraus de Castro
Dissertação de Mestrado em Estruturas
Publicação E.DM-004A/94 Brasília - DF Dezembro de 1994
ii
Universidade de Brasília Faculdade de Tecnologia
Departamento de Engenharia Civil
Desenvolvimento de Metodologia para Manutenção de Estruturas de Concreto Armado
Enga Eliane Kraus de Castro
Dissertação de Mestrado submetida ao Departamento de Engenharia Civil da Universidade de Brasília como parte dos requisitos necessários para a obtenção do Grau de Mestre em Ciências (M.Sc.) Aprovada por: _______________________________________ Prof. João Carlos Teatini de S. Clímaco (Orientador - PhD - UnB) _______________________________________ Prof. Antonio Alberto Nepomuceno (Co-Orientador - DSc - UnB) _______________________________________ Prof. Marcello da Cunha Moraes (Examinador Interno - Livre Docente - UnB) _______________________________________ Profª Regina Helena Ferreira de Souza (Examinador Externo - DSc - UFF) Brasília, 12 de dezembro de 1994
iii
Ficha Catalográfica Referência Bibliográfica
Castro, E.K.; 1994. Desenvolvimento de Metodologia para Manutenção de Estruturas de
Concreto Armado. Dissertação de Mestrado, Publicação Nº: E.DM-004A/94, Departamento de Engenharia Civil, Universidade de Brasília, Brasília, DF, 129 p.
Cessão de Direitos Nome do Autor: Eliane Kraus de Castro Título da Dissertação de Mestrado: Desenvolvimento de Metodologia para Manutenção
de Estruturas de Concreto Armado. Grau: Mestre em Ciências Ano: 1994 é concedida à Universidade de Brasília a permissão para reproduzir cópias desta dissertação de mestrado e para emprestar ou vender tais cópias somente para propósitos acadêmicos e científicos. O autor reserva outros direitos de publicação e nenhuma parte desta dissertação de mestrado pode ser reproduzida sem a autorização por escrito do autor.
__________________________ Eliane Kraus de Castro SQN 309 BL. A apto. 511 70.755-010 Asa Norte Brasília - DF
Brasília-DF, 12 de dezembro de 1994.
CASTRO, ELIANE KRAUS Desenvolvimento de Metodologia para Manutenção de Estruturas de Concreto Armado [Distrito Federal] 1994. x, 129 p., 297 mm (ENC/FT/UnB, M.Sc., Estruturas, 1994). Dissertação de Mestrado - Universidade de Brasília. Faculdade de Tecnologia. Departamento de Engenharia Civil 1. Estrutura 2. Concreto Armado 3. Durabilidade e Vida útil 4. Manutenção I. ENC/FT/UnB II. Título (série)
iv
AGRADECIMENTOS
Minha profunda gratidão ao Professor João Carlos Teatini S. de Clímaco, meu orientador, com
quem tenho aprendido muito durante esse período de convivência, por suas sugestões valiosas e
leitura atenta que permitiram tornar o trabalho mais consistente.
Ao Professor Antonio Alberto Nepomuceno, meu agradecimento, pela enorme dedicação na co-
orientação, fundamental no desenvolvimento deste trabalho.
Aos Professores do Mestrado em Estruturas do ENC, em especial ao Eldon Londe Mello, Tânia
G. B. Figueiredo, Athail R. Pulino Filho, Guilherme Sales S. A. Melo, Paul W. Partridge, Carmen
L. Sahlit, Moema Ribas Silva e Elton Bauer, pela amizade e colaboração.
A UnB, pelo suporte financeiro, e aos colegas da Prefeitura do Campus, em especial ao Prof.
Antônio Moreira Campolina, que propiciou e incentivou a realização deste trabalho.
Aos colegas do mestrado, em especial ao José Humberto, Jorge Luis e Marco Aurelio, pela
amizade e a enorme colaboração dispensadas.
Ao CNPQ, pelo suporte financeiro.
Aos meus filhos, Leonardo e Alex, que se privaram em alguns momentos do convívio com a
mamãe.
Finalmente, um agradecimento a Jorge, meu companheiro, interlocutor permanente, leitor
paciente, cujo apoio emocional e estímulo foram decisivos nos momentos difícieis para que essa
jornada fosse concluída.
v
RESUMO
O aumento no número de casos de deterioração em estruturas de concreto, que, erroneamente, se
acreditava pudessem ter durabilidade ilimitada, levou a um aprofundamento pelas normas mais
recentes dos aspectos relativos a durabilidade e vida útil, já a partir das fases de projeto e
execução bem como ao reconhecimento da necessidade de manutenção preventiva como forma
de garantir um padrão aceitável para a edificação ao longo de sua vida útil prevista.
Entretanto, apesar da importância hoje atribuída à manutenção, são ainda insuficientes, mesmo
em países desenvolvidos, as disposições normativas estabelecendo critérios objetivos e
programas de manutenção para estruturas usuais de concreto armado.
Esta pesquisa propõe uma metodologia para manutenção estrutural, com o objetivo de preencher
a lacuna existente, estabelecendo critérios de quantificação para o grau de deterioração dos
elementos isolados e da estrutura como um todo, baseando-se em parâmetros que consideram as
manifestações mais freqüentes de danos, sua evolução e a influência do meio ambiente em que a
estrutura esta inserida. Um programa eficiente de manutenção periódica garante a durabilidade
das edificações e permite o estabelecimento de prioridades para as ações necessárias ao
cumprimento da vida útil prevista, minimizando o custo de eventuais intervenções.
vi
ABSTRACT
The increasing of cases of deterioration in concrete structures, that, erroneously, were supposed
to be endless, has lead to a recent progress in the approach of various technical codes concerning
durability and service life, since the initial steps of design and construction phases, and to an
acknowledge of the importance of preventive maintenance to guarantee an acceptable level for
buildings during their service life.
However, in spite of the growing relevance of maintenance, codes recommendations, even in
developed countries, still need of more objective criteria for maintenance programmes.
The present research proposes a method for maintenance of concrete structures, aiming to meet
needs above mentioned, setting up objective criteria for a numeric evaluation of the level of
deterioration of isolated members and the whole structure, based on parameters that consider the
more usual damage symptoms, their evolution and the influence of the aggressive agents in the
environment . An efficient programme of preventive and methodical maintenance insures
building durability and can help to establish priorities for the actions required to reach intended
service life, minimizing the cost of interventions.
vii
ÍNDICE
1 – INTRODUÇÃO .................................................................................................................. 1
2 - DURABILIDADE E VIDA ÚTIL DE ESTRUTURAS DE CONCRETO..................... 4
2.1 - CONSIDERAÇÕES SOBRE O DESEMPENHO ESTRUTURAL.............................. 4 2.2 - CAUSAS DE INTERVENÇÕES EM ESTRUTURAS................................................. 7 2.3 - ABORDAGENS DE NORMAS SOBRE DURABILIDADE E VIDA ÚTIL ............ 12
3 – DADOS ESTATÍSTICOS SOBRE AS CAUSAS DE DEFEITOS EM ESTRUTURAS............................................................................................................................................. 16
3.1 – CONSIDERAÇÕES GERAIS .................................................................................... 16 3.2 – ANÁLISE QUANTITATIVA DE DEFEITOS NAS ESTRUTURAS....................... 16 3.3 - DEFEITOS NAS ESTRUTURAS DO DISTRITO FEDERAL .................................. 24 3.4 - IMPORTÂNCIA DA MANUTENÇÃO E RESPONSABILIDADE TÉCNICA........ 27
4 - PARÂMETROS PARA METODOLOGIAS DE MANUTENÇÃO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO.................................................................................... 29
4.1 - ANÁLISE DE METODOLOGIAS CORRENTES ..................................................... 29 4.1.1 - Disposições normativas ........................................................................................ 29 4.1.2 - Avaliação quantitativa do desempenho estrutural ................................................ 32
4.2 - PARÂMETROS DE INTERESSE PARA A MANUTENÇÃO ESTRUTURAL ...... 36 4.2.1 – Considerações gerais ............................................................................................ 36 4.2.2 – Causas de deterioração de estruturas de concreto ................................................ 37
4.2.2.1 - Preliminares ................................................................................................... 37 4.2.2.2 - Fissuração ...................................................................................................... 38 4.2.2.3 - Ataque químico.............................................................................................. 42 4.2.2.4 - Ataque físico .................................................................................................. 43 4.2.2.5 - Corrosão de armaduras .................................................................................. 44 4.2.2.6 - Defeitos devido a projeto e construção.......................................................... 46
4.2.3 - Condições de exposição de estruturas ao meio ambiente ..................................... 48 4.3 - ANÁLISE DA EVOLUÇÃO DA DETERIORAÇÃO EM ESTRUTURAS DE
CONCRETO ................................................................................................................. 49
5 - METODOLOGIA PROPOSTA PARA MANUTENÇÃO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO DE EDIFICAÇÕES USUAIS................................................ 53
5.1 - INTRODUÇÃO ........................................................................................................... 53 5.2 - DESCRIÇÃO DA METODOLOGIA PROPOSTA .................................................... 54
5.2.1 – Princípios gerais ................................................................................................... 54 5.2.2 – Classificação das famílias de elementos .............................................................. 57 5.2.3 – Fator de ponderação do dano ............................................................................... 58 5.2.4 – Fator de intensidade do dano................................................................................ 60 5.2.5 – Grau do dano ........................................................................................................ 63 5.2.6 – Grau de deterioração de um elemento.................................................................. 65 5.2.7 – Grau de deterioração de uma família de elementos ............................................. 67 5.2.8 – Fator de relevância estrutural da família de elementos........................................ 68 5.2.9 - Grau de deterioração da estrutura ......................................................................... 69
5.3 - APLICAÇÃO DA METODOLOGIA ......................................................................... 70
viii
5.3.1 - Introdução ............................................................................................................. 70 5.3.2 - Primeiro estudo de caso - Edificação escolar pública........................................... 71 5.3.3 - Segundo estudo de caso - Edificação residencial pública .................................... 76 5.3.4 - Conclusão.............................................................................................................. 82
6 - CONCLUSÕES................................................................................................................. 84
6.1 - INTRODUÇÃO ........................................................................................................... 84 6.2 - SOBRE A IMPORTÂNCIA DA MANUTENÇÃO ESTRUTURAL......................... 84 6.3 - SOBRE A EVOLUÇÃO DE DEFEITOS NAS CONSTRUÇÕES............................. 85 6.4 - SOBRE AS METODOLOGIAS DE MANUTENÇÃO DISPONÍVEIS..................... 86 6.5 - SOBRE A METODOLOGIA PROPOSTA................................................................. 87 6.6 - SUGESTÃO PARA TRABALHOS POSTERIORES................................................. 89
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA...................................................................................... 90
ANEXO A................................................................................................................................ 94
ANEXO B - PRIMEIRO ESTUDO DE CASO - EDIFICAÇÃO ESCOLAR PÚBLICA Departamento de Engenharia Civil / Faculdade de Tecnologia ( ENC/FT) .............. 104
ANEXO B.1 - EDIFÍCIO: ENC/FT - CROQUIS DA ESTRUTURA............................... 104 ANEXO B.2 - CÁLCULO DOS GRAUS DE DETERIORAÇÃO DAS FAMÍLIAS DE
ELEMENTOS E DA ESTRUTURA - EDIFÍCIO: ENC/FT...................................... 111 ANEXO B3 - FOTOS ........................................................................................................ 117
ANEXO C – SEGUNDO ESTUDO DE CASO - EDIFICAÇÃO RESIDENCIAL PÚBLICA – eDIFÍCIO: SQN 107/H.............................................................................. 119
ANEXO C.1 – SQN 107 / H - CROQUIS DA ESTRUTURA .......................................... 119 ANEXO C.2 - CÁLCULO DOS GRAUS DE DETERIORAÇÃO DAS FAMÍLIAS DE
ELEMENTOS E DA ESTRUTURA - EDIFÍCIO: SQN 107 / H .............................. 122 ANEXO C3 - FOTOS ........................................................................................................ 127
ix
LISTA DE FIGURAS
Figura 2.1 – Modelo de equilíbrio de uma estrutura de concreto (modificada Selinger, 1992 e CEB, 1989) ..................................................................... 5
Figura 2.2 – Causas de intervenção em estruturas ..................................................................... 9 Figura 2.3 – Possíveis intervenções em estruturas................................................................... 10 Figura 2.4 – Lei dos cinco (modificada – Sitter, 1986) ........................................................... 11 Figura 3.1 – Causas e defeitos em edificações (Pateson, 1984)............................................... 20 Figura 3.2 – Avaliação dos erros em estruturas de concreto (ACI, 1979) ............................... 22 Figura 4.1 – Fissuras devido a carga imposta (modificada – CEB, 1989)............................... 41 Figura 4.2 – Vida útil das estruturas de concreto..................................................................... 50 Figura 5.1 – Fluxograma da metodologia para o cálculo do Grau de Deterioração da
Estrutura (Gd) ............................................................................................................... 56 Foto B1 – Vista geral – fachada oeste.................................................................................... 117 Foto B2 – Vista geral – fachada norte.................................................................................... 117 Foto B3 – ENC/FT – Vista da “laje calha” e “viga 1 do shed 3” .......................................... 118 Foto B4 – ENC/FT – Vista da laje “L2a” .............................................................................. 118 Foto C1 – SQN 107 / H – Vista geral – fachada oeste........................................................... 127 Foto C2 – SQN 107 / H – Vista da laje “L9”......................................................................... 127 Foto C3 – SQN 107 / H – Vista da junta de dilatação ........................................................... 128 Foto C4 – SQN 107 / H – Vista do detalhe Pilar “P1s........................................................... 128 Foto C5 – SQN 107 / H – Vista do detalhe da viga “V1s” .................................................... 129 Foto C6 – SQN 107 / H – Vista do interna – junta de dilatação viga - pilar ......................... 129
LISTA DE TABELAS
Tabela 3.1 - Estatísticas relativas a causas de defeitos em edificações ................................... 17 Tabela 3.2 - Causas das manifestações patológicas na Região Amazônica
(Aranha & Dal Molin, 1994)........................................................................................ 24 Tabela 3.3 - Estatísticas relativas a causas patológicas em edificações no D.F.
(Campos & Valério, 1994). .......................................................................................... 25 Tabela 4.1 - Indicação de intervalos de inspeção (em anos).................................................... 32 Tabela 4.2 - Classe de exposição relativa às condições ambientais (modificada - CEB, 1991)
...................................................................................................................................... 49 Tabela 5.1 – Famílias de elementos estruturais, danos e fatores de ponderação (Fp).............. 59 Tabela 5.2 - Classificações dos danos e fatores de intensidade (Fi ) ....................................... 61 Tabela 5.2 - Classificações dos danos e fatores de intensidade (Fi ) (cont.)............................ 62 Tabela 5.3 - Classificação dos níveis de deterioração do elemento......................................... 67 Tabela 5.4 - Classificação dos níveis de deterioração da estrutura.......................................... 69 Tabela 5.5 - Laje....................................................................................................................... 73 Tabela 5.6 - Laje....................................................................................................................... 74 Tabela 5.7 - Viga...................................................................................................................... 75 Tabela 5.8 - Grau de deterioração da estrutura - ENC - FT..................................................... 76 Tabela 5.9 - Laje....................................................................................................................... 79 Tabela 5.10 - Viga.................................................................................................................... 80
x
Tabela 5.11 - Pilar .................................................................................................................... 81 Tabela 5.12 - Grau de deterioração da estrutura - SQN 107 /H............................................... 82 Tabela A.1 - Classificação dos danos e fatores de intensidade ( Fi )....................................... 98 Tabela A.1 - Classificação dos danos e fatores de intensidade ( Fi ) (cont.) .......................... 99 Tabela A.2 – Famílias de elementos estruturais..................................................................... 100 Tabela A.2 – Famílias de elementos estruturais (cont.) ......................................................... 101 Tabela A.2 – Famílias de elementos estruturais (cont.) ......................................................... 102 Tabela A.2 – Famílias de elementos estruturais (cont.) ......................................................... 103 Tabela B.1 – Cálculo do grau de deterioração da família: Pilares ......................................... 111 Tabela B.2 – Cálculo do grau de deterioração da família: Vigas principais.......................... 112 Tabela B.2 – Cálculo do grau de deterioração da família: Vigas principais (continuação)... 113 Tabela B.3 – Cálculo do grau de deterioração da família: Vigas secundárias....................... 114 Tabela B.4 – Cálculo do grau de deterioração da família: Lajes principais .......................... 115 Tabela B.5 – Cálculo do grau de deterioração da família: Lajes secundárias........................ 116 Tabela B.6 – Cálculo do grau de deterioração da estrutura ................................................... 116 Tabela C.1 – Cálculo do grau de deterioração da família: Pilares ......................................... 122 Tabela C.2 – Cálculo do grau de deterioração da família: Vigas principais.......................... 123 Tabela C.3 – Cálculo do grau de deterioração da família: Vigas secundárias....................... 124 Tabela C.4 – Cálculo do grau de deterioração da família: Lajes principais .......................... 125 Tabela C.5 – Cálculo do grau de deterioração da família: Lajes secundárias........................ 126 Tabela C.6 – Cálculo do grau de deterioração da família: Reservatório superior ................. 126 Tabela C.7 – Cálculo do grau de deterioração da estrutura ................................................... 126
LISTA DE SÍMBOLOS
R : grandeza genérica de interesse para o desempenho da estrutura Ro : limite tolerável da grandeza genérica CO2 : dióxido de carbono v : coeficiente de capacidade da estrutura R' : capacidade resistente residual da estrutura ou elemento S' : solicitação atuante na estrutura ou elemento Fp : fator de ponderação do dano Fi : fator de intensidade do dano D : grau do dano m : número de danos detectados no elemento Gde : grau de deterioração do elemento Gdf : grau de deterioração de uma família de elementos n : número de elementos componentes da família com Gde ≥ 15 Fr : fator de relevância estrutural da família de elementos Gd : grau de deterioração da estrutura k : número de famílias de elementos presentes na edificação h : altura
1
1 – INTRODUÇÃO
É significativamente crescente, nos últimos anos, o número de edificações com estrutura de
concreto armado que apresentam deterioração precoce, com manifestações de danos de diversas
origens. Dentre essas, destaca-se a ausência quase absoluta de programas de manutenção
preventiva das estruturas. São vários os fatores que levam a isto, podendo-se destacar a cultura
deficiente relativa à necessidade de manutenção e o conceito errôneo de que as estruturas de
concreto eram previstas para durar ilimitadamente, dispensando manutenção. A constatação que
as estruturas de concreto, mesmo as bem projetadas e construídas, estavam sujeitas à ocorrência
de deteriorações inesperadas levou, então, à busca de aprofundamento dos conceitos de
durabilidade e vida útil.
Com a evolução do conhecimento concluiu-se que a vida útil da estrutura depende,
substancialmente, de níveis adequados de manutenção, principalmente porque os eventuais
problemas estruturais, sendo descobertos em seu início, teriam seus efeitos minorados e os custos
de reparo seriam reduzidos. Entretanto, embora seja crescente o reconhecimento da importância
da manutenção estrutural, são ainda insuficientes, mesmo em países desenvolvidos, as
disposições normativas específicas para programas de manutenção. Em geral, as normas têm
dedicado grande atenção às disposições de projeto e execução tendo a durabilidade como
requisito essencial sem, no entanto, estabelecer critérios objetivos de manutenção.
Em obras de grande porte, como barragens, metrô e obras de arte, constata-se um avanço, por
parte das entidades públicas responsáveis, no que se refere à preocupação com o desenvolvimento
de metodologias de manutenção, buscando atender demandas específicas. No entanto, para
edificações usuais de concreto armado, a lacuna referente a metodologias para manutenção de
estruturas persiste, apesar do esforço de alguns centros de pesquisa em desenvolver trabalhos
sobre a durabilidade das edificações, especialmente relativas a materiais e componentes da
edificação.
A partir desse fato, a pesquisa teve como objetivo desenvolver uma metodologia para
manutenção de estruturas de concreto armado para edificações usuais, estabelecendo critérios de
quantificação para o grau de deterioração dos elementos estruturais isolados e da estrutura como
2
um todo, baseando-se em parâmetros que consideram as manifestações mais freqüentes de danos,
sua evolução e a influência do meio ambiente em que a estrutura esta inserida. A implantação de
uma metodologia eficiente em programas de manutenção periódica poderia contribuir para o
aumento da de durabilidade das edificações, permitindo o estabelecimento de prioridades para as
ações necessárias ao cumprimento da vida útil prevista.
A metodologia desenvolvida tem por base a realização de inspeções periódicas em edificações
com estruturas de concreto, através de engenheiros e técnicos com experiência na área,
objetivando a verificação do desempenho dos elementos estruturais nos mais variados aspectos de
segurança, funcionalidade e estética.
O Capítulo 2 apresenta uma conceituação de desempenho estrutural e uma análise das causas
principais que levam as intervenções nas estruturas de concreto armado, além de uma
apresentação das abordagens de normas sobre durabilidade e vida útil das edificações.
O Capítulo 3 procurou analisar os dados provenientes de vários levantamentos estatísticos sobre
manifestações patológicas em estruturas e as causas associadas, no sentido de comparar as
incidências de danos mais comuns em países da Europa e nos U.S.A. com os dados disponíveis,
infelizmente limitados, para o Brasil. A comparação visava fundamentalmente, analisar a
importância da manutenção estrutural como fator interveniente nas causas de defeitos em
estruturas.
No Capítulo 4, procurou-se definir e identificar os parâmetros necessários para o estabelecimento
de uma metodologia para manutenção de estruturas de concreto armado de edificações usuais,
analisando as abordagens de normas e metodologias disponíveis. Foi posta ênfase nos métodos de
diagnóstico baseados em sistemas de classificação de danos que possibilitem tornar as inspeções
de estruturas mais efetivas e menos subjetivas.
O Capítulo 5 mostra o desenvolvimento da metodologia proposta no presente trabalho para
manutenção de estruturas de concreto armado de edificações usuais, com aplicação a dois estudos
de casos. A formulação da metodologia é direcionada para a quantificação do desempenho
estrutural, através do resultado de inspeções especializadas, nos moldes indicados pelo RILEM
Technical Committee 104 (1991) de buscar estabelecer sistemas de classificação e avaliação
3
quantitativa de danos que permitam minimizar a natureza subjetiva dos dados obtidos de inspeção
e os custos de eventuais intervenções, aumentando também a eficiência destas.
O Capítulo 6 resume os principais aspectos do desenvolvimento de uma metodologia de
manutenção estrutural e apresenta as conclusões da aplicação prática da metodologia proposta a
duas edificações públicas, uma escolar e uma residencial, propondo algumas sugestões para
trabalhos futuros.
4
2 - DURABILIDADE E VIDA ÚTIL DE ESTRUTURAS DE CONCRETO
2.1 - CONSIDERAÇÕES SOBRE O DESEMPENHO ESTRUTURAL
O Código Modelo MC-90 (CEB-FIP-1991) estabelece que "As estruturas de concreto devem ser
projetadas, construídas e operadas de forma tal que, sob as condições ambientais esperadas, elas
mantenham sua segurança, funcionalidade e aparência aceitável durante um período de tempo,
implícito ou explícito, sem requerer altos custos imprevistos para manutenção e reparo." Ainda
segundo o MC-90, o processo global de criar estruturas e mantê-las em condições satisfatórias de
uso requer a cooperação entre as quatro partes envolvidas:
Proprietário: definindo demandas presentes e futuras em relação à edificação;
Projetistas: preparando especificações de projeto, propostas de métodos de controle de qualidade
e condições de utilização;
Construtor: obedecendo na execução às diretrizes de projeto;
Usuários: responsáveis, em geral, pela manutenção da estrutura durante o período de uso.
A partir desta concepção, para analisar o desempenho estrutural e as causas dos problemas
patológicos de uma estrutura de concreto armado deve-se observar a estrutura em sua totalidade,
o que significa compreendê-la em três momentos distintos, a saber: i) planejamento; ii) execução;
e iii) utilização.
Na fase de planejamento da estrutura, que antecede as demais, deve-se buscar não só a
estabilidade da estrutura, mas considerar o conjunto de ações que influem na sua durabilidade,
funcionalidade e estética. Assim, o equilíbrio estrutural será garantido não só por um bom
projeto, mas também pela qualidade dos materiais e um bom controle de execução. A Fig. 2.1, a
seguir, ilustra o conceito de "modelo de equilíbrio" de estruturas deconcreto, sugerido por
Selinger (1992), modificado a partir do Bulletin d'Information No. 182 do CEB (1989), e
acrescida dos itens manutenção e vida útil.
5
conjunto de
ações
capacidade de
serviço
Estrutura
Mecânicas Físicas Química/Biológica
Projeto Qualidade doconcreto Execução
Desempenho
resistência rigidez condições de superfície
segurança funcionalidade aparência
Manutenção
Vida útil
sobrecargapeso próprio
abrasãoerosão
variação de temperatura
nevegelo, umidade
sais de degelo,ácidos, álcool, óleo
graxa, gases, plantasmicroorganismos
hipótesenormascálculos
dimensionamento
proporção da misturafator água/cimento
agregadosaditivos
mão de obralançamento
adensamentocura
conjunto de
ações
capacidade de
serviço
Estrutura
Mecânicas Físicas Química/Biológica
Projeto Qualidade doconcreto Execução
Desempenho
resistência rigidez condições de superfície
segurança funcionalidade aparência
Manutenção
Vida útil
sobrecargapeso próprio
abrasãoerosão
variação de temperatura
nevegelo, umidade
sais de degelo,ácidos, álcool, óleo
graxa, gases, plantasmicroorganismos
hipótesenormascálculos
dimensionamento
proporção da misturafator água/cimento
agregadosaditivos
mão de obralançamento
adensamentocura
Figura 2.1 – Modelo de equilíbrio de uma estrutura de concreto
(modificada Selinger, 1992 e CEB, 1989)
De acordo com a Fig. 2.1, o conjunto de ações compreende três tipos principais que podem atuar
sobre a estrutura: i) ações mecânicas (sobrecarga, peso próprio, etc.); ii) ações físicas (calor,
água, umidade, gelo, etc.); e iii) ações química/biológica (ácidos, gases, plantas,
6
microorganismos, etc.). A capacidade de serviço compreende três tipos de "reações" que deverão
ser planejadas a partir dos tipos de ações: i) projeto (hipótese, normas, cálculo e
dimensionamento); ii) qualidade do concreto (proporção da mistura, fator água cimento,
agregado, aditivos); e iii) execução (forma, lançamento, adensamento e cura).
O resultado do equilíbrio entre o conjunto de ações e a capacidade de serviço determinará as
condições de estabilidade e durabilidade que vão prevalecer em cada estrutura. Dessa forma, se a
capacidade de serviço (reação) for planejada adequadamente, teremos uma estrutura cujo
desempenho possuirá elementos resistentes com boa margem de segurança, uma rigidez que
permitirá manter uma adequada funcionalidade, e condições de superfície que manterão a
aparência e estética da estrutura. Neste primeiro momento deve-se, também, efetuar o
planejamento das manutenções periódicas a serem efetuadas ao longo do tempo, tendo em vista
que, apesar de todos os cuidados, acima mencionados, o concreto inevitavelmente, sofre ao longo
do tempo as ações de agentes do meio ambiente e condições de uso. O conceito de "durabilidade"
definido por Somerville(1987), resume muito bem o exposto acima: "não existe uma condição
isolada chamada durabilidade, mas um conjunto de ações que deveria merecer uma atenção
compatível com o rigor dedicado em projeto, às provisões sobre resistência, rigidez, estabilidade
e funcionalidade."
Somerville (1987) enfatiza a importância do planejamento de estruturas, onde, na elaboração do
projeto, deve ser considerada a totalidade dos problemas que envolvem a estrutura, com o
objetivo de garantir sua estabilidade e durabilidade. Dessa forma, conceitua-se a vida útil de uma
estrutura como o período mínimo no qual se espera que ela desempenhe as funções previstas,
segundo suas finalidades específicas e condições ambientes, sem perdas significativas na sua
capacidade de utilização e não requerendo custos elevados de manutenção e reparo.
No entanto, se a capacidade de serviço não for adequadamente prevista perante ao conjunto de
ações, poderão surgir problemas na durabilidade da estrutura. Selinger (1992) adverte que grande
parte dos projetistas estão preocupados, principalmente, com as cargas que atuarão na estrutura
(parte em destaque na Fig. 2.1), sem levar em consideração a combinação destas cargas com as
ações devido às exposições ao meio ambiente. Além disto, se ainda na fase de projeto, a garantia
da qualidade do concreto e da execução não são consideradas, ou consideradas de forma
inadequada, deixando-se grande parte das decisões para a fase de execução, aumenta-se a
7
possibilidade de que venham ocorrer problemas patológicos na estrutura.
A execução deve ter como principio básico a procura da máxima integração entre os três
componentes da "capacidade de serviço", ou seja, integrar o que foi estabelecido no projeto
(especificações e detalhamento) com as tecnologias dos materiais e os processos construtivos,
sendo indispensável o controle de qualidade dos materiais e das várias etapas de cada processo.
Em síntese, o desempenho de cada estrutura será sempre o resultado da integração entre execução
e planejamento.
Os problemas de deterioração de uma estrutura não devem ser compreendidos somente pelos
aspectos relativos aos desgastes provenientes do conjunto de ações (Fig. 2.1), mas também deverá
ser considerada a utilização da edificação pelo usuário. Quando há um desvio de utilização para
qual a estrutura foi projetada e construída, podem ocorrer duas situações: i) a estrutura, devido à
atuação de sobrecarga inesperada e incompatível com o projeto, precisa de intervenção para
garantir a segurança (estados limites últimos); ii) a estrutura não atende às mudanças de
utilização e precisa ser adequada à nova demanda por razões de funcionalidade (estados limites
de utilização).
2.2 - CAUSAS DE INTERVENÇÕES EM ESTRUTURAS
O envelhecimento é um processo natural e inevitável para todos os materiais da edificação. O
maior problema não é, portanto, que um material se deteriore mas como ele se deteriora e em que
grau (Rostam, 1991). A situação ideal ocorre quando o envelhecimento acontece segundo uma
velocidade prevista, de forma que a estrutura mantenha satisfatória funcionalidade para a vida útil
projetada, sem exigir altos custos de manutenção. Se a deterioração se desenvolve mais rápido do
que o previsto a estrutura poderá necessitar de alguma forma de intervenção para cumprir a vida
útil esperada.
Paradoxalmente, com o avanço do instrumental de projeto, qualidade dos materiais e tecnologia
da execução, são cada vez mais freqüentes as situações de necessidade de intervenções em
estruturas recentes, a fim de manter, restituir e/ou melhorar sua capacidade resistente, num
8
período de tempo inferior à vida útil prevista. Entre as diversas causas de intervenção
identificam-se, abaixo, as mais freqüentes (Fig. 2.2):
incertezas e erros: no projeto estrutural, incluindo concepção e detalhes; de execução em suas
mais diversas formas; baixa qualidade dos materiais; degradação dos materiais devido à agressão
do meio ambiente; uso e/ou manutenção incorreta da construção;
acidentes: incêndio, explosões, terremotos, etc;
mudanças de uso: alterações na utilização do edifício, com aumento ou alteração na natureza e
valor da sobrecarga.
A primeira etapa para se definir a(s) causa(s) de intervenção deverá ser a elaboração de um
diagnóstico, que visa determinar o estado atual de uma estrutura, através de inspeções,
levantamentos de dados, testes e estudos da mesma.
Dependendo da natureza e extensão do problema, as intervenções usuais na prática podem incluir
uma ou várias das seguintes situações definidas pelo CEB - Bulletin No. 162 (1983) e ilustradas
pela Fig. 2.3.
Avaliação estrutural: determinação das condições e características mecânicas da
estrutura;
Reparo: recuperação/restabelecimento das características mecânicas iniciais da estrutura;
Substituição: demolição e reconstrução de elementos fortemente danificados;
Reforço: estabelecimento de capacidade resistente superior à inicial da estrutura;
Re-projeto: procedimento de projeto relativos a intervenções.
É também de interesse apresentar o conceito de manutenção da FIP (1988):
Manutenção: conjunto de ações necessárias para uma estrutura manter o funcionamento
previsto e sustentar a aparência original ou um padrão requerido.
As Figuras 2.2 e 2.3 mostram os diversos tipos de causas e intervenções em uma estrutura num
diagrama Desempenho x Tempo. R representa uma grandeza genérica de interesse para o
desempenho da estrutura (esforço solicitantes, flechas, abertura de fissuras, velocidade de
corrosão, etc), nos vários aspectos de segurança e funcionalidade. Quando a estrutura entra em
utilização, este valor pode já estar depreciado em função de erros iniciais, de projeto ou
construção. Ro é o limite tolerável da grandeza, em função do tempo, que só deve ser atingido ao
término de sua vida útil.
9
vida útil tempo
mínimoD
esem
penh
o
Ro
0
R
vida útil tempo
mínimoD
esem
penh
o
Ro
0
R
vida útil tempo
mínimo
Des
empe
nho
Ro
0
R
tempo
mínimo
Des
empe
nho
Ro
0
R
incertezas – errosprojeto
execuçãomateriais
uso
acidentes
mudança de uso
Figura 2.2 – Causas de intervenção em estruturas
10
vida útil tempo
mínimoD
esem
penh
o
Ro
0
R
vida útil tempo
mínimo
Des
empe
nho
Ro
0
R
tempo
mínimo
Des
empe
nho
Ro
0
R
diagnóstico + manutenção
diagnóstico + reparo
mudança de uso
Figura 2.3 – Possíveis intervenções em estruturas
As várias causas e necessidades de intervenção em estruturas estão muitas vezes associadas à não
inclusão de manutenção preventiva nas fases de planejamento e execução, o que pode levar, na
fase posterior de utilização, a custos elevados, indesejáveis, de manutenção de caráter corretivo.
Os custos de reparo e manutenção dependem da idade e condições de utilização da estrutura,
sendo difícil estimar, genericamente, valores precisos. Sitter (1986), baseando-se no modelo de
11
vida útil de Tuutti (1982), (Fig. 2.4), propôs uma formulação, conhecida como a Lei dos Cinco,
indicativa dos custos das obras de reparo durante a vida útil de uma estrutura. O autor propõe que
a cada dólar por unidade de área construída, gasto com procedimentos corretos de cálculo e
execução (Fase A), devem equivaler a 5 dólares com ações de manutenção, durante toda a vida
útil (Fase B). Se forem necessários reparos localizados devido à aceleração do processo de
deterioração prevê-se um custo de 25 dólares por unidade de área (Fase C) e um custo de 125
dólares para reparos ou reforços de grande monta ou mesmo substituição (Fase D).
Apesar dos custos descritos terem caráter genérico e aproximados, esta lei é aceita como
indicativa do potencial de gastos que podem ser evitados quando se previnem os danos, desde o
princípio, e quando se intervém a tempo através da manutenção preventiva (Rostam, 1991).
dete
riora
ção
deterioração crítica
deterioração
custos
t2 = t0 + t1 = vida útil
t0 t1tempoA B C D
A: Posto em obra $ 1.0 C: Reparação $ 25,0
B: Manutenção $ 5.0 D: Substituição $ 125.0
Figura 2.4 – Lei dos cinco (modificada – Sitter, 1986)
Sage (1988) observa que os custos com a manutenção de edificações na Inglaterra são cada vez
mais significantes, principalmente nas edificações modernas, com o custo de manutenção em
edificações construídas em Londres entre 1980 e 1986 sendo aproximadamente 3 (três) vezes
maior do que o custo de manutenção de edificações anteriores a 1970. Este aumento é justificado
por alguns aspectos: proporção significativa da elevação dos custos dá-se com o consumo de
energia e ar condicionado utilizados nos prédios novos, com sofisticados projetos, o que encarece
12
a manutenção; utilização de materiais de acabamento, mais sofisticados e que acarretam custos
mais elevados para reparar, manter e eventualmente substituir. Além disso, segundo Sage, no
passado, os clientes privados faziam questão de bons projetos com a utilização de materiais de
qualidade, e as edificações eram bem mantidas e motivo de orgulho dos proprietários. Mais
recentemente, o custo é um fator preponderante, nas obras públicas e privadas, pois o retorno
financeiro tem que ser rápido com mínimo custo de construção. Tal fato é preocupante e exige
uma análise de pesquisadores, profissionais da indústria da construção e entidades, públicas e
privadas, envolvidas.
2.3 - ABORDAGENS DE NORMAS SOBRE DURABILIDADE E VIDA ÚTIL
A ocorrência de deteriorações em estruturas de concreto, que se entendiam, erroneamente, como
previstas para durar ilimitadamente, levou à necessidade de aprofundamentos dos conceitos de
durabilidade e vida útil. Na década de 70, os norte-americanos e nórdicos foram os primeiros a
introduzir o conceito de que as estruturas de concreto não são eternas - elas tem uma vida
limitada que deve ser prevista em projeto. Passados 20 anos, a maioria das normas técnicas de
projeto e execução, em diferentes países, ainda passa longe da idéia de se projetar a partir de uma
durabilidade definida (Andrade, 1992). Algumas normas e códigos apresentam em edições
recentes, capítulos e boletins dedicados à durabilidade e vida útil, que serão abordados a seguir.
O Código Modelo MC-90 do CEB-FIP (1991) não apresenta critérios objetivos que permitam
estabelecer o período de vida útil de uma estrutura, fazendo apenas recomendações gerais,
conforme as citadas no item 2.1. A definição de vida útil do MC-90 é semelhante à proposta por
Somerville (1987) : "vida útil de uma edificação é o período mínimo no qual se espera que ela
desempenhe as funções previstas, segundo suas finalidades específicas e condições ambientes,
sem perdas significativas na sua capacidade de utilização e não requerendo custos elevados de
manutenção".
O MC-90, dispõe ainda que uma estrutura projetada, executada e mantida conforme os requisitos
do Código, deve, com elevada probabilidade, manter as condições esperadas de uso por um
período de tempo mínimo de 50 anos. Para algumas estruturas, conforme sua finalidade, pode-se
requerer uma vida útil mais longa, por exemplo, de 100 anos, ou consideravelmente mais curta,
13
de 25 anos ou menos.
Em 1981, o Conseil International du Batiment pour la Recherche L'Etude et la Documentation
(CIB) e a Réunion International des Laboratoires D'Essais et de Recherches sur les Matériaux et
les Constructions (RILEM), formaram uma comissão de trabalho conjunta (Technical
Committee) sobre Previsão da Vida Útil de Materiais e Componentes da Edificação (CIB
W80/RILEM 71-PSL, 1983). Os objetivos desta comissão eram:
Identificar metodologias para previsão de vida útil de materiais e componentes usados na parte
exterior dos prédios;
Identificar áreas para o melhoramento das metodologias existentes, bem como estimular novas
tecnologias;
Desenvolver metodologias sistemáticas para previsão da vida útil dos materiais de construção e
componentes de acabamento e disseminar informações sobre o estado da arte.
A citada comissão definiu durabilidade como "A capacidade que um produto, componente ou
construção possui de manter o seu desempenho acima dos níveis mínimos especificados, de
maneira a atender as exigências dos usuários, em cada situação específica" e vida útil como "o
período de tempo depois da construção durante o qual todas as propriedades de um material,
componente ou sistema encontra ou excede o nível mínimo aceitável".
O Comite Europeu de Normalização através do Working Group 1, WG1, do Technical
Committee 104, TC-104 "Concreto", criou o Task Group 1, TG-1 "Durabilidade", em 1989.
Andrade (1993) relata os estudos que o TG-1 vem desenvolvendo no intuito de identificar os
parâmetros de durabilidade do concreto, nos aspectos:
− Classificação dos tipos de ataques que podem sofrer o concreto;
− Definição dos tipos de ambiente;
− Definição de requisitos para assegurar uma durabilidade adequada em um ambiente
específico.
O TG-1 tem também como meta estabelecer:
− Métodos para cálculo da vida útil - métodos normativos visando dotar o concreto de
durabilidade adequada frente à corrosão de armaduras e ação do gelo;
− Métodos para o cálculo da durabilidade - métodos normativos para o cálculo da carbonatação
14
do concreto e penetração de cloretos por difusão simples.
O Eurocode No.2 (1989), define que "Para assegurar uma adequada durabilidade das estruturas,
os seguintes fatores inter-relacionados deverão ser considerados:
- o uso da estrutura;
- os critérios requeridos para desempenho;
- as condições de exposição no meio ambiente;
- as propriedades, composições e desempenho dos materiais;
- tipos dos elementos e o detalhamento estrutural;
- a qualidade da mão de obra e nível de controle;
- as medidas particulares de proteção;
- a provável manutenção durante a pretendida vida útil.
“As condições do meio ambiente deverão ser estimadas no estágio de projeto, para assegurar
significativa durabilidade e habilitar adequadamente provisões para a proteção dos materiais".
A BS 8110 - British Standard (1985) define que "Um elemento de concreto durável é aquele
projetado e construído para proteger a armadura da corrosão e desempenhar satisfatório
funcionamento no meio ambiente, durante o tempo de vida da estrutura. Para conseguir isto, é
necessário considerar muitos fatores inter-relacionados nos vários estágios, projeto e processos
construtivos. Deste modo, a forma estrutural e cobrimento da armadura são considerados no
estágio do projeto e suas considerações envolvem as condições de meio ambiente."
Os fatores que influenciam a durabilidade, citados pela BS 8110, incluem:
- forma e volume do concreto;
- cobrimento da armadura;
- o meio ambiente;
- o tipo de cimento;
- o tipo de agregados;
- o teor do cimento e o fator água/cimento do concreto;
- mão de obra, para obter uma boa compactação e eficiente cura do concreto.
O texto base para a revisão da NB-1/78 (ABNT, 1992), proposto para discussão, dedica um
capítulo específico à durabilidade, onde define que "As medidas necessárias a assegurar a vida
15
útil são determinadas a partir das condições ambientais e da importância da estrutura, fazendo
parte integrante do projeto e indicação das medidas mínimas de inspeção e manutenção
preventiva que garantam a durabilidade". E enfatiza, com muita propriedade: "Deverão ser
evitados os arranjos estruturais e os detalhes que facilitem a ação dos agentes agressivos e que
impeçam ou dificultem a inspeção e manutenção das estruturas."
Podemos então concluir, pelo exposto acima, que os códigos e normas apesar de incluírem
capítulos dedicados exclusivamente às condições de durabilidade do concreto, não apresentam
critérios explícitos para uma definição mais precisa da vida útil de uma estrutura. Estes conceitos
são muito recentes, do ponto de vista científico, devendo ser ainda motivo de extensos estudos e
pesquisas.
16
3 – DADOS ESTATÍSTICOS SOBRE AS CAUSAS DE DEFEITOS EM
ESTRUTURAS
3.1 – CONSIDERAÇÕES GERAIS
A importância social da construção civil, o volume de recursos que sua indústria manipula e a
grande quantidade de empregos que gera justificam o interesse de qualquer país por conhecer a
qualidade de suas edificações bem como a sua evolução com o tempo.
Uma maneira de compreender a qualidade das edificações é através da realização de estudos
quantitativos sobre o conjunto de obras danificadas. Estudos sobre lesões em edificações têm sido
desenvolvidos em diversos países, através de entidades públicas e privadas, dentre estas
destacando-se as companhias de seguro de construção.
O conhecimento sobre a evolução de defeitos em construções, e a posterior análise dos problemas
patológicos, determinando a causa e/ou causas coadjuvantes dos mesmos, são fontes de
ensinamento que podem possibilitar a correção de comportamentos futuros, e, em conseqüência,
evitar a reprodução dos mesmos defeitos que poderão incidir sobre suas causas determinantes.
3.2 – ANÁLISE QUANTITATIVA DE DEFEITOS NAS ESTRUTURAS
Para efeito desta análise serão apresentados a seguir estudos realizados por diferentes
pesquisadores em épocas e locais distintos. Cabe ressaltar que resultados desta natureza devem
ser analisados com cuidado e não entendidos como absolutos, pois pode haver diferenças
marcantes na natureza dos questionários aplicados e mesmo na interpretação de seus resultados.
Apresentam-se na Tabela 3.1, em termos percentuais, as causas principais das manifestações
patológicas em estruturas, compiladas por Chamosa & Ortiz (1985), para o caso da Europa, e
Carmona & Marega (1988), para o Estado de São Paulo - Brasil.
17
Tabela 3.1 - Estatísticas relativas a causas de defeitos em edificações
Causa principal de patologia (%) Manifestação predominante (%) País Número
de casos projeto execução materiais uso/mano naturais fissuração umidade corrosão deslocam. outras
S. Paulo/ Brasil 527 18 52 7 13 - 52 12 31 13 49
R.F. Alemanha 1.570 40 29 15 9 7 - - - - -
Bélgica 3.000 49 24 12 8 7 13 30 16 -
Dinamarca 601 37 22 25 9 7 - - - - -
França 10.000 37 51 5 7 - 59 18 12 - 11
Inglaterra 510 49 29 11 10 1 17 53 14 - 16
Romênia 832 38 20 23 11 8 - - - - - Yuguslávia 117 34 24 22 12 8 -- - - - - Espanha 586 41 31 13 11 3 59 8 11 - Europa (média) - 42 28 14 10 6 - - -- - -
No caso da Europa, os resultados estatísticos indicam que, em média, 42 % das causas de
manifestações patológicas são provenientes de erros de projeto chegando, em alguns casos, como
a Inglaterra, próximo de 50%. O projeto, compreendendo as fases de concepção, detalhamento e
cálculos, segundo os dados, seria portanto, o maior causador de defeitos nas estruturas. Os
problemas decorrentes da execução, seriam responsáveis por 28% das manifestações patológicas.
Apenas dois itens, na Europa, ocasionariam 70% dos problemas patológicos das estruturas. Os
problemas patológicos relacionados aos demais aspectos envolvidos (materiais, uso/manutenção e
naturais) correspondem a apenas 30% do total das causas. Os defeitos oriundos da qualidade dos
materiais utilizados representam 14 %, em média, chegando, como no caso da Dinamarca, a 25
%, acima mesmo dos problemas de execução. Os problemas decorrentes de uso inadequado das
edificações e da não realização de manutenção, representam lO%do total, e os problemas
advindos de causas naturais representam apenas 6% da média européia.
Vale notar, que os dados apresentam contradições, talvez explicáveis por diferenças nos
questionários. Para Inglaterra e Bélgica, por exemplo, a principal origem dos problemas são os
projetos (49%) e, em seguida, a execução (29% e 24%). Já para a França, vale o contrário, isto é,
a execução manifesta-se como a causa predominante dos problemas patológicos em edificações,
51 %, com 31 % para projeto.
Quanto às manifestações predominantes de danos, não há possibilidade de realizar uma média da
18
Europa, tendo em vista que são poucos os países que possuem tais dados. Dessa forma, observa-
se que, dos quatro países cujos dados estão disponíveis, pode-se formar dois grupos: França e
Espanha onde as manifestações predominantes são fissuras, com 59% e corrosão com 11 %; e
Inglaterra e Bélgica, onde a umidade passa a ser a manifestação mais importante. Os problemas
de fissuras nestes dois países chegam a cerca de 1/3 do que representam para França e Espanha.
Os problemas de corrosão são manifestações de importância sendo que, no caso da Bélgica,
chegam a ser até mais importantes que as fissuras. É oportuno lembrar, novamente, que essas
divergências podem estar relacionadas com as diferenças na natureza e interpretação dos
questionários dos levantamentos.
Com o objetivo de aprofundar e detalhar os dados acima, se discutirão a seguir, algumas
pesquisas específicas, que analisam os casos da França (Albige,1978), Espanha (Chamosa &
Ortiz, 1985), Estados Unidos (ACI, 1979) e Brasil (Carmona & Marega, 1988).
O trabalho de Chamosa & Ortiz (1985) na Espanha, apresenta resultados estatísticos, de uma
pesquisa de doutorado, que indicam as principais causas de lesões de obras danificadas. A
primeira constatação da pesquisa é que o projeto tem responsabilidade por 51,5% dos casos de
lesões, sendo o único responsável por 31,0% das lesões em uma obra. Os defeitos de execução
são responsáveis por 38,5 % dos casos, sendo causa única de 18,7% das lesões. Os defeitos
próprios de qualidade dos materiais aparecem com 16,2 % dos casos. Erros devidos ao mau uso
e/ou provenientes da falta de manutenção, ou devido a manutenções inadequadas, representam
13,4% do total. As causas naturais excepcionais representam 4,0%. Estes resultados são
semelhantes aos encontrados na média européia. Os autores ressalvam também que divergências
existentes entre os vários estudos podem ser devidas a diferentes critérios de classificação.
Uma manifestação patológica cuja ocorrência chama a atenção é a fissuração, com 59,2% dos
casos. Os problemas de falta de estanqueidade e corrosão de armaduras têm também uma
incidência alta, apresentando valores acima da média.
Com relação ao aspecto temporal, observa-se que o aparecimento das lesões, em apro-
ximadamente 76% dos casos, surge dentro dos 10 primeiros anos da edificação. Chamosa & Ortiz
revelam ainda que 20,4% dos casos de lesões ocorrem durante e/ou logo após a finalização da
construção.
19
Em relação ao alcance dos danos, a pesquisa mostra que em 25,2% dos casos houve a
necessidade de se efetuar um reforço da estrutura, e que em 8,3% das situações ocorreu ruína da
estrutura.
A pesquisa registra uma tendência crescente, para a ocorrência de falhas de projeto, no controle
da qualidade dos materiais e na utilização da edificação, e uma tendência nitidamente decrescente
para os defeitos provenientes de falhas na execução. Os problemas originados por ações químicas
tendem a crescer de forma relevante, justificando o aumento de cuidados na fase de execução, no
controle de qualidade dos materiais e durante a utilização e manutenção das edificações.
A pesquisa realizada por M. Albige para empresas seguradoras na França, relatada por Paterson
(1984), levantou 10.000 casos de defeitos em construções, ocorridos no período entre 1968 e
1978. Embora não seja muito recente, esse trabalho é a compilação mais extensa encontrada na
literatura e fornece valiosas informações sobre as causas mais freqüentes da deterioração em
edificações. A Fig. 3.1 expõe de forma resumida os resultados mais importantes desta pesquisa:
A Fig. 3.1(a) mostra a distribuição de causas de defeitos em termos de freqüência de ocorrência e
o custo financeiro para o reparo destes defeitos. A freqüência de ocorrência de causas de defeitos
relativa a projeto são da ordem de 43 % e relativa à execução é de 51 %, sendo, portanto, a
ocorrência de defeitos causados por projetos 14% menor que o de execução. Os respectivos
custos de reparos são, porém, equivalentes. A ocorrência de defeitos por qualidade dos materiais
é relativamente pequena se comparada com os defeitos de projeto e execução. O mesmo pode ser
dito a respeito da manutenção.
20
Figura 3.1 – Causas e defeitos em edificações (Pateson, 1984)
A Fig. 3.1(b) mostra as causas de defeitos provenientes de erros de projeto, com os conseqüentes
custos e a freqüência de ocorrência. A freqüência de ocorrências devido às falhas de
detalhamento é bem elevada, chegando a representar 78 % dos erros de projetos, enquanto os
erros de cálculo são menos freqüentes. Isto significa que os sofisticados métodos utilizados na
fase de cálculo não têm sido devidamente acompanhados de detalhamento adequado. Quanto aos
custos de reparo, observa-se que, em termos relativos, os erros de cálculo têm grande repercussão
21
nos custos de reparo. Erros de cálculo da ordem de 3% correspondem a 13% dos custos de
reparo. No total, 59% dos custos de reparo são devidos a erros de detalhamento quando da
elaboração do projeto.
A Fig. 3.1(c) mostra a evolução dos defeitos nos 10 primeiros anos. De acordo com a mesma
figura, 11 % de defeitos em edificações surgem durante a construção, antes mesmo da edificação
ter entrado em utilização. Observa-se que a freqüência de ocorrências de defeitos é decrescente a
partir do primeiro ano (24 %) e que 65 % dos defeitos tornam-se aparentes dentro de até 3 anos
após a conclusão da construção e 82 % até 5 anos. Tal fato reforça o papel fundamental da
manutenção preventiva, principalmente nas primeiras idades, como garantia da vida útil e
durabilidade das edificações.
A pesquisa patrocinada pelo ACI (1979), reportada por Jorabi (1986), contém dados interessantes
sobre a realidade dos Estados Unidos e permite uma análise mais detalhada dos dados relativos a
erros de projeto e execução em concreto armado e protendido. As Figuras 3.2(a) e (b) mostram os
resultados da pesquisa no que diz respeito aos tipos de erros na fase de projeto e na fase de
construção.
A Fig. 3.2(a) mostra percentuais de erros devidos aos itens da fase de projeto, diferenciando dois
tipos de estrutura: concreto armado (com 4 7 casos) e concreto protendido (com 109 casos).
Observa-se que, para o concreto armado, o tipo de erro mais freqüente é o de concepção, com
55%dos casos. Em seguida aparecem os erros devidos às cargas (21 %), ao detalhamento (18%) e
aos cálculos (10%). No caso do concreto protendido, o tipo de erro mais freqüente é o de
detalhamento, com 39% de casos. Erros de concepção representam 35 % das ocorrências.
Finalmente, cargas e detalhamentos de fabricação representam 13%cada.
22
Figura 3.2 – Avaliação dos erros em estruturas de concreto (ACI, 1979)
Estes resultados indicam que na média dos dois tipos de estruturas de concreto, os erros mais
freqüentes dão-se na fase da concepção com 45 % de ocorrência. Em seguida vem o
detalhamento, com 29%, e a avaliação das cargas, com 17% dos casos.
A Fig. 3.2 (b) indica os percentuais de ocorrência devidos aos itens componentes da fase de
construção (execução), diferenciando concreto protendido de concreto armado. Observa-se que,
23
neste caso, os dois tipos de estrutura têm comportamento semelhante. A armação é o item que
propicia a maior freqüência de erros, 50% para o concreto protendido e 34 % para o concreto
armado. Em seguida, para o concreto armado, podese dizer que a concretagem, cura e
interpretação de detalhes tem semelhantes percentuais de erros, em torno de 20% cada. O mesmo
não ocorre para o concreto protendido, onde a "concretagem" representa quase o triplo do item
"interpretação de detalhes", não se registrando erros na cura.
Quando se comparam os resultados acima, com os da pesquisa francesa, verifica-se que, enquanto
nos EUA os erros de projeto e execução têm semelhantes responsabilidades pelos erros, na
França os erros de execução são bem superiores aos de projetos. Observa-se também que a
França apresenta um número elevado de erros de projeto devido ao detalhamento, chegando a
78%dos casos. Nos EUA, problemas relacionados ao item "detalhamento" representam menos da
metade do número francês. No que diz respeito ao item "concepção" estes resultados se invertem,
com a França mostrando números em torno de 1/3 do que foi observado no estudo americano.
No Brasil, não existe ainda pesquisa sistematizada no tema, que possa fornecer dados confiáveis
de âmbito nacional. O primeiro levantamento conhecido é de Carmona & Marega (1988),
coletado no Estado de São Paulo, cujos resultados foram agregados à Tabela 3.1. Os dados
mostram que 52 % dos defeitos nas construções são devidos à execução, 18% relativos a projetos
e 13% devidos ao uso/manutenção. A manifestação de dano predominante é a fissuração com 52
% de casos. Os principais tipos de defeitos relatados referentes à execução foram: erro de
alinhamento das formas, desaprumo de pilares, falhas de concretagem e uso inadequado de
aditivos.
Comparando-se com os resultados da Europa, observa-se que, no caso do Brasil (S.P), a causa
principal dos problemas patológicos estaria nos defeitos provenientes da execução, onde o
percentual atinge 52 % das ocorrências (quase o dobro da média européia). A análise poderia nos
levar à constatação de que existem alguns fatores que estão na raiz dos nossos problemas, tais
como baixa especialização da mão de obra, deficiência de gerenciamento, falta de equipamentos
adequados e utilização de tecnologias ultrapassadas, se comparadas às existentes na Europa.
Entretanto, em que pesem as deficiências apontadas, parece muito elevado o percentual relativo à
execução pois pesquisas posteriores apontam maior equilíbrio nos números relativos a projeto e
execução (Aranha & DaI Molin, 1994; Campos & Valério, 1994).
24
A pesquisa realizada por Aranha & Dal Molin (1994), apresenta os tipos de manifestações
patológicas mais predominantes em estruturas de concreto na Região Amazônica (Tabela 3.2). As
maiores incidências de danos, 68,75 %, tiveram origem nas etapas de projeto/planejamento e
execução, sendo 29,96% devido a projeto e 38,79% a execução. Segundo os autores, observou-se
também uma baixa concentração de falhas com origem relacionada aos materiais, 5,39% , índice
reduzido se comparado aos valores correspondentes da Tabela 3.1, possivelmente, pela
dificuldade de identificação, ou talvez por terem sido relacionados nos defeitos oriundos da etapa
de execução. Destaca-se ainda que o percentual de danos registrados na etapa de utilização,
25,86%, apresentou-se muito elevado. Este dado é importante pois permite concluir que é
deficiente a atenção à manutenção preventiva nas obras pesquisadas.
Tabela 3.2 - Causas das manifestações patológicas na Região Amazônica
(Aranha & Dal Molin, 1994).
Uso Planejamento e
Projeto Materiais Execução
Previsível Imprevisível
casos % casos % casos % casos % casos %
139 29,96 25 5,39 180 38,79 85 18,32 35 7,54
Deve-se alertar que essas pesquisas são ilustrativas para orientação de trabalhos mas não devem
ser consideradas em termos absolutos, pois, conforme mencionado, os levantamentos obedecem a
metodologias que muita vezes diferem umas das outras. Entretanto, os dados são importantes para
chamar a atenção para os problemas patológicos e suas causas e enfatizar a importância da
manutenção para permitir à estrutura resistir às ações de natureza diversas no decorrer de sua vida
útil.
3.3 - DEFEITOS NAS ESTRUTURAS DO DISTRITO FEDERAL
O inicio da construção de Brasília ocorreu por volta de 1958. O objetivo desta construção era a
transferência da capital do país do Rio de Janeiro para a região Centro-Oeste. Brasília fazia parte
do plano de metas de Juscelino Kubistschek, então presidente do Brasil, que prometia fazer no
25
Brasil 50 anos em 5. Com isto Brasília foi planejada, projetada e em parte construída em 3 anos,
tendo sido inaugurada em 21 de abril de 1960, composta de muitos prédios destinados a órgãos
públicos, residenciais e monumentos. A maior parte de suas edificações são executadas
basicamente em concreto armado, com reduzido número de edificações em estrutura metálica e
concreto protendido.
Brasília continua sendo uma cidade em construção, principalmente na parte residencial.
Entretanto, mesmo sendo uma cidade relativamente nova, constatam-se inúmeros casos de
problemas patológicos nas obras existentes.
O Departamento de Engenharia Civil da UnB vem desenvolvendo uma pesquisa para levantar e
quantificar os principais problemas patológicos encontrados nas edificações do Distrito Federal,
bem como suas causas, cujos resultados preliminares são descritos a seguir.
A pesquisa foi realizada através de levantamentos em firmas especializadas e profissionais
envolvidos em recuperação de estruturas, através de questionários, entrevistas e consulta de
arquivos. Verificou-se na pesquisa que a maioria das firmas do D.F. que executaram trabalhos de
recuperação estrutural não mantêm arquivos sistematizados com as causas e tipos de intervenção
executados, ocorrendo com isso dificuldades no levantamento dos problemas patológicos mais
freqüentes. Apresentamos na Tabela 3.3, os dados provenientes do levantamento realizado no
Distrito Federal-DF, por Campos & Valério (1994).
Tabela 3.3 - Estatísticas relativas a causas patológicas em edificações no D.F.
(Campos & Valério, 1994).
Causa principal de patologia (%) Local
Número de
casos projeto execução materiais uso/manut. naturais
Brasília - DF 309 21 35 1 47 --
Os resultados estatísticos indicam os problemas de execução como a principal causa de defeito
nas estruturas, com 35% dos casos. O item uso/manutenção corresponde a 47% dos casos, devido
ao fato de os mesmos estarem agregados. Para efeitos de análise, ao considerá-lo separadamente,
constatamos que 24 % dos casos se devem à falta de manutenção e utilização inadequada, um
26
índice elevado, enquanto 23 % referem-se a mudanças de uso das edificações, fato corriqueiro,
principalmente por órgãos públicos, predominantes na cidade, constatando-se a cada mudança de
governo alterações significativas na utilização das edificações. Os erros de projeto participam
com 21 % dos 309 casos analisados. É importante observar que no levantamento dos dados,
ocorreu uma superposição de causas de problemas patológicos, acarretando com isso, um
percentual total maior que 100%.
A execução, apontada como maior responsável pelos defeitos nas edificações, aparece algumas
vezes associada às deficiências no nível de detalhamento dos projetos. No entanto, são a falta de
controle de qualidade de materiais e execução, as deficiências de mão de obra, a má
administração e a ausência de manutenção das estruturas os itens preponderantes no aparecimento
das principais patologias.
No que se refere ao controle de qualidade dos materiais utilizados nas edificações, outra pesquisa
do Departamento de Engenharia Civil da UnB (Clímaco,1994), mostra que em 1992 apenas 10%
do concreto estrutural utilizado na região do D.F. passou por controle tecnológico de recepção.
Isto indica, adicionalmente, falta de fiscalização da execução das obras pelos órgãos competentes,
reforçando ainda a necessidade de se introduzir agentes independentes no processo de controle de
qualidade, como por exemplo, as empresas seguradoras.
Os resultados obtidos pela pesquisa feita em Brasília não causam surpresa se comparados a dados
disponíveis no Brasil. Entretanto devemos observar alguns fatores específicos. Primeiro a
velocidade de execução das obras, desde o inicio da construção e a partir da década de 70, que foi
o "boom" da Construção Civil do Distrito Federal. Além disso, na maioria das construções com
mais de 30 anos o cálculo foi feito pela NBl/60, que introduziu o cálculo à ruptura, originando
peças mais esbeltas, sem exigir uma correspondente verificação rigorosa de flecha e fissuração
em serviço.
Outro aspecto que devemos observar é que os órgãos públicos, via de regra, não realizam
atividades de manutenção preventiva. São conhecidos os problemas com a falta de manutenção
em escolas e os graves problemas das obras rodoviárias. O patrimônio público vem se
deteriorando precocemente, com grande desperdício de recursos, e os usuários são submetidos a
desconfortos, quando não, a riscos de vida.
27
3.4 - IMPORTÂNCIA DA MANUTENÇÃO E RESPONSABILIDADE TÉCNICA
As pesquisas relatadas neste capítulo mostram uma preocupação em analisar as estruturas sob o
ponto de vista da qualidade das obras e das causas dos danos encontrados nas mesmas. No
entanto, observou-se que, a manutenção tem pouco destaque e algumas das vezes, sequer foi
considerada como causa de problemas patológicos, ficando mascarada no item uso/manutenção.
Atualmente, a manutenção vem merecendo uma maior preocupação na análise das manifestações
patológicas. Vale notar também que muitos dos problemas registrados, como erros de execução e
projeto, estão associados à não previsão de manutenção. Tal fato foi relatado nos levantamentos
mais recentes citados, da pesquisa da Região Amazônica e do Distrito Federal, onde os autores
ressaltam a importância da manutenção preventiva e corretiva das edificações.
É cada vez mais urgente criar uma consciência de que a manutenção é fundamental para que as
estruturas desempenhem as funções para as quais foram projetadas. Embora seja crescente o
reconhecimento da importância da manutenção estrutural, a precariedade da normalização e da
literatura técnica sobre o assunto atesta a necessidade de avanço no estado do conhecimento
sobre o tema. É essencial fazer prevalecer, na prática, o conceito que a vida útil das estruturas de
concreto, mesmo daquelas bem projetadas e construídas, depende muito de níveis adequados de
manutenção.
Outros fatores, não exclusivamente técnicos, influenciam a durabilidade das estruturas de
concreto, sendo que alguns não têm merecido a atenção adequada dos organismos responsáveis,
como os destacados por Clímaco & Nepomuceno (1994): "ausência de planejamento global nas
edificações; a sistemática, extremamente simplista, de aprovação de projetos; a negligência no
controle tecnológico dos materiais, onde deveria haver a interferência de alguma fiscalização
independente; a não obrigatoriedade de cobertura securitária na fase de construção; e as
concepções errônea presentes nas ditas construções de baixo custo".
No que se refere aos defeitos em construções, assunto amplamente analisado nas pesquisas
abordadas neste capítulo, é também necessário enfatizar a questão das responsabilidades técnicas
dos envolvidos. Nesse sentido, vale ressaltar as citações do Professor Hely Lopes Meirelles, do
livro "Direito de Construir”, transcrita por Moraes (1992).
a) Erros de concepção
28
"Os erros de concepção ou de cálculo do projeto que afetem a segurança da obra tornam seus
autores responsáveis pelos danos deles resultantes. Perante o proprietário, responderá sempre o
construtor, no caso responsável técnico pela obra, mas com direito regressivo contra quem
elaborou o projeto e efetuou os cálculos, se os defeitos tiverem origem nas falhas desses
trabalhos. Além do construtor, se houver um profissional fiscal da obra, ele responderá também,
solidariamente com o construtor, porque ficam ambos vinculados profissionalmente à execução
da obra e tecnicamente empenhados na sua perfeição."
b) Erros de execução
"Os defeitos de execução do projeto são de responsabilidade exclusiva do construtor, que por eles
responde por cinco anos, se afetam a segurança da obra. Na execução do projeto o construtor fica
adstrito às indicações das plantas e às especificações do memorial descritivo, cumprindo-lhe
realizar os serviços com as cautelas e a técnica adequada ao trabalho. Desatendendo às normas
técnicas da construção ou executando infielmente o projeto com prejuízo para a solidez e
segurança da obra, incide o construtor em responsabilidade legal, por violação de dever
profissional imposto pela legislação reguladora dos trabalhos de Engenharia e Arquitetura, e se
sujeita, conseqüentemente, à reparação civil do dano".
29
4 - PARÂMETROS PARA METODOLOGIAS DE MANUTENÇÃO DE
ESTRUTURAS DE CONCRETO
4.1 - ANÁLISE DE METODOLOGIAS CORRENTES
4.1.1 - Disposições normativas
Embora seja crescente o reconhecimento da importância da manutenção estrutural, são ainda
insuficientes, como ressaltado anteriormente, mesmo em países desenvolvidos, as disposições
normativas específicas para programas de manutenção. Parte substancial das publicações têm
dedicado grande atenção às disposições relativas ao projeto e execução tendo a durabilidade
como requisito essencial sem, entretanto, estabelecer critérios objetivos de manutenção (CEB,
1989; CEB, 1991; EUROCODE, 1989).
o Código MC-90 (CEB, 1991) estabelece, em seu capítulo 13 - Manutenção, que "Estruturas
projetadas e construídas em conformidade com as provisões deste código devem ser
inspecionadas e mantidas tão freqüente e cuidadosamente quanto possível, tal que elas
continuamente preencham todos os requisitos relativos à funcionalidade e segurança
pretendidas". Prescreve ainda que "Particularmente, estruturas de maior importância ou sob
condições adversas devem, necessariamente, ser inspecionadas periodicamente, adotando-se os
testes de campo apropriados e estratégias de monitoramento".
Para estruturas convencionais, sob condições normais de serviço, os seguintes períodos de tempo
entre inspeções sucessivas competentes são recomendados pelo MC-90:
Para casas, escritórios, etc.: 10 anos
Para edifícios industriais : 5 a 10 anos
Para pontes de auto-estradas: 4 anos
Para pontes de ferrovias : 2 anos
Para pontes de rodovias: 6 anos
O EUROCODE N°2 (1989), em seu Capítulo 7 - Controle de qualidade dedica um item ao
"Controle e manutenção da estrutura pronta", onde define que:
30
a) Nos casos em que a conformidade com as exigências fundamentais do projeto não esteja
devidamente assegurada a longo prazo, será conveniente estabelecer um plano de controle que
especifique as medidas de controle (inspeções) a adotar durante a vida da estrutura.
b) Todas as informações necessárias para a utilização da estrutura e respectiva manutenção
deverão ser facultadas à pessoa que for responsável pela estrutura.
O disposto na letra b), acima, enfatiza a importância da elaboração, pelas empresas construtoras,
de projeto e de manutenção, de documentos do tipo "Manual do Proprietário", que permitam,
mesmo aos usuários leigos, um planejamento das ações básicas de manutenção da edificação,
cuja observância tomaria mais simples e eficaz a manutenção especializada.
O texto base para a revisão da NBl/78 (ABNT,1992), proposto para discussão, dedica um
capítulo específico à "Durabilidade", anteriormente descrito no item 2.3, e indica que será
também desenvolvido um capítulo sobre "Manutenção e inspeção periódica" das estruturas de
concreto ainda não divulgado.
No caso de manutenção de Obras de Arte, a ABNT estabeleceu uma norma específica, a NBR
9452 (ABNT 1986), com procedimentos para inspeção em pontes e viadutos, classificando os
tipos de vistorias em i) cadastral; ii) rotineira e iii) especial, e incluindo, em anexo, roteiros para
vistorias e um fluxograma detalhado para a vistoria especial. As disposições desta norma,
dirigidas especificamente a pontes e viadutos, apesar de conterem informações de interesse, não
são, de forma direta, aplicáveis a edificações usuais.
Como podemos verificar, a manutenção tem, recentemente, merecido destaque dos orgãos
normalizadores, embora ainda sejam incipientes as disposições referentes ao assunto. Vários
orgãos públicos, para atender às suas demandas, vêm desenvolvendo metodologias específicas
para inspeção e manutenção, tais como: a Eletronorte, na área de barragens (Almeida & Amaro,
1989); o Metrô de São Paulo, para vias permanentes (Macedo, 1989); a Sabesp, para
reservatórios e travessias (Birindelli et alli, 1994); e o DNER (1989) na área de obras de arte.
A metodologia recomendada pela Federação Internacional de Protensão (FIP, 1988) é,
presentemente, a mais abrangente e de maior interesse para aplicação em edificações usuais,
apesar do caráter de "guia" e não ter força de norma. Ela é direcionada a inspeção em estruturas
31
de concreto armado e protendido, estabelecendo intervalos de tempo para inspeção estrutural,
apresentados na Tabela 4.1.
Nessa metodologia, os intervalos de tempo para inspeção estrutural são definidos segundo
categorias de inspeção, a partir da classificação das estruturas em classes, combinadas aos tipos
de condições ambientais e de carregamento, na seguinte forma:
a) Categorias de inspeção:
Rotineira - realizada a intervalos regulares, com planilhas específicas da estrutura, elaboradas
conjuntamente pelos técnicos responsáveis por projetos e manutenção;
Extensiva - realizada a intervalos regulares, alternadamente com as rotineiras, objetivando
investigações mais minuciosas dos elementos e das características dos materiais componentes da
estrutura;
Especial - realizada em situações não usuais, indicadas por inspeções rotineiras ou extensivas, ou
por causas acidentais envolvendo comprometimento de segurança ou funcionalidade.
b) Classes de estrutura:
Classe 1 - onde a ocorrência de uma ruptura possa ter conseqüências catastróficas e/ou onde a
funcionalidade da estrutura é de vital importância para a comunidade;
Classe 2 - onde a ocorrência de uma ruptura possa custar vidas e/ou onde a funcionalidade da
estrutura é de considerável importância;
Classe 3 - onde é improvável que a ocorrência de uma ruptura possa levar a conseqüências fatais
e/ou onde um período com a estrutura fora de serviço possa ser tolerado.
c) Tipos de condições ambientais e de carregamento:
Muito severa - o ambiente é agressivo e há carregamento cíclico e possibilidade de fadiga;
Severa - o ambiente é agressivo, com carregamento estático, ou o ambiente é normal, com
carregamento cíclico e possibilidade de fadiga:
Normal - o ambiente é normal, com carregamento estático.
32
Tabela 4.1 - Indicação de intervalos de inspeção (em anos)
Classes de estruturas 1 2 3
Condições
ambientais e de
carregamento Inspeção
Rotineira
Inspeção
Extensiva
Inspeção
Rotineira
Inspeção
Extensiva
Inspeção
Rotineira
Inspeção
Extensiva
Muito severa 2* 2 6* 6 10* 10
Severa 6* 6 10* 10 10* -
Normal 10* 10 10* - ** **
*intercalada entre inspeções extensivas **apenas inspeções superficiais
A necessidade de se estabelecer programas para inspeção em edificações usuais vem se tornando
cada vez mais imprescindíveis. Apesar de algumas empresas estatais e privadas desenvolverem
suas próprias metodologias, atendendo a requisitos específicos, a ausência, quase completa, de
disposições normativas relativas a estruturas convencionais é um dos principais fatores de
comprometimento de durabilidade nas edificações. A metodologia da FIP, apresentada acima,
pela simplicidade e possibilidade de aplicação imediata, mereceria ser analisada para inclusão de
seus dispositivos, a curto prazo, em norma da ABNT.
4.1.2 - Avaliação quantitativa do desempenho estrutural
Em 1987, foi instituído pelo RILEM o Technical Committee 104 - Damage classification of
concrete structures (104 - DCC), com a finalidade principal de buscar a unificação, a nível de
Europa, de métodos de teste e diagnóstico relacionados com a classificação de danos em
estruturas de concreto, considerando-se a importância de tornar as inspeções "in situ" de
estruturas e os eventuais reparos mais baratos e efetivos. Vários artigos relacionados com as
atividades do 104 - DCC enfatizam a necessidade e discutem as formas possíveis para sistemas de
classificação e avaliação quantitativa de danos em estruturas de concreto, com "o objetivo
primordial de minimizar a natureza subjetiva dos dados obtidos" (RILEM, 1991). Entretanto,
apesar dos esforços e avanços relatados, principalmente no que se refere à análise de estruturas de
obras de arte, estudo do processo de evolução da corrosão do concreto e avaliação de estruturas
afetadas por terremoto, são ainda incipientes as recomendações relativas à avaliação quantitativa
do desempenho de estruturas de concreto armado de edificações usuais.
33
No Brasil, foi desenvolvida uma metodologia por Klein et alli (1991), em convênio da
Universidade Federal do Rio Grande do Sul com a Prefeitura de Porto Alegre, com o objetivo de
implementar um processo de vistorias sistematizadas em pontes e viadutos para manutenção
periódica e priorização das intervenções necessárias. Esta metodologia enquadra-se no acima
exposto, apesar de direcionada especificamente para a quantificação do nível de danos de
estruturas de concreto de pontes e viadutos, determinando um grau de risco, segundo critérios
para inspeção das obras de arte recomendados pelo DNER (1987) e a NBR 9452 (1986). Tendo
em vista seu interesse para o presente trabalho, serão resumidos a seguir os principais aspectos de
sua formulação.
As obras são divididas em Famílias de elementos: instalações diversas, encontros, instalações
pluviais, pavimentos, juntas de dilatação, aparelhos de apoio, pilares e tabuleiros (vigas e lajes da
superestrutura). Através de inspeções visuais, os engenheiros vistoriadores preenchem um
Caderno de Inspeção, com as características gerais da obra e as manifestações patológicas típicas
dos elementos de cada família, atribuindo um grau para cada lesão observada. Os parâmetros para
a análise dos dados das vistorias são definidos na forma seguinte:
Fator de intensidade do dano ( FI ): atribuído pelos vistoriadores na obra, considera a
intensidade de cada manifestação patológica encontrada em cada elemento e varia em uma escala
de 0 a 4, como segue:
0 - elemento em perfeitas condições, sem lesões;
1 - elemento em bom estado, lesões leves;
2 - elemento em estado razoável, lesões toleráveis;
3 - elemento em más condições, lesões graves;
4 - elemento em péssimas condições, estado crítico.
Fator de relevância estrutural ( FR ) : considera a importância de cada tipo de elemento, dentro
do conjunto de elementos em que a obra é subdividida, em função de sua responsabilidade no
comportamento estrutural e bom desempenho da mesma. Em uma escala crescente de
importância do elemento estão assim definidos:
1 - Instalações diversas.
2 - Encontros.
34
3 - Instalações pluviais e Pavimento.
4 - Juntas de dilatação e Aparelhos de apoio.
5 - Pilares, Vigas e Tabuleiros.
Fator de gravidade do problema ( FG ) : considera o provável grau de comprometimento
estrutural ou de desempenho causado pela manifestação patológica detectada sobre um elemento.
Para sua definição foram estabelecidos quais os problemas mais relevantes quanto aos aspectos
de durabilidade e segurança estrutural (sobrecarga, falta de recobrimento, etc) e, para cada um
deles, examinando-se sob que forma seus efeitos são manifestados (fissuração, corrosão, etc).
Assim, para cada problema especifico, e em função do elemento que apresenta o problema,
atribui-se uma nota dentro de uma escala de 0 a 10.
Grau de risco do elemento ( GRE ) : o grau de risco de um elemento isolado de uma estrutura é
definido pela expressão:
100 x )FG (
) FI xFG ( = GRE∑
∑ (4.1)
e) Grau de risco da família de elementos ( GRF ) definido pela expressão:
n GRE x = GRF i i
n
1 = i
δ∑ (4.2)
onde: n - - número de elementos componentes da família.
GRE - grau de risco de cada elemento
δ - coeficiente de majoração.
O coeficiente de majoração δ evidencia elementos altamente danificados, aumentando sua
contribuição no cálculo do GRF. Este impede a possibilidade de dispersão de um elemento em
estado crítico dentro de uma família de elementos em bom estado.
LIM > GRE para 2
2 + ) m-n (=δ (4.3)
35
LIM GRE para 1 = ≤δ (4.4)
onde: m - número de elementos da família com GRE > LIM
LIM - valor do GRE acima do qual um elemento está comprometido.
Os valores do LIM, para alguns elementos de Obras de Arte são:
Pilares: 100
Aparelhos de apoio: 200
Encontros: 95
Juntas de dilatação: 210
Tabuleiros: 100
f) Grau de risco da estrutura ( GR ) , considerando o conjunto de todas as k famílias de
elementos, definido pela expressão:
FR
) GRF x FR ( = GR
i
k
1 = i
i i
k
1 = i
∑
∑ (4.5)
onde:
k - número de famílias de elementos presentes em cada obra.
FR - fator de relevância estrutural do elemento.
GRF - grau de risco da família de elementos.
Conforme o valor de GR , obtido da expressão acima, classifica-se o grau de risco da estrutura da
obra de arte segundo a escala abaixo:
Grau de Risco GR
Baixo 0 - 100
Médio 100 - 200
Alto 200 - 300
Crítico > 300
36
É ressaltado pelos autores que, nesta classificação, o termo "risco" não quer significar
necessariamente colapso da estrutura, mas sim um conjunto de disfunções acumuladas pela obra,
que a fazem merecer maior ou menor cuidado ou a brevidade de sua recuperação.
A metodologia apresentada foi aplicada em algumas obras de arte na cidade de Porto Alegre,
tendo sido relatada como eficiente em onze obras de grande porte, classificando-as, segundo os
autores, adequadamente de acordo com a gravidade de suas lesões.
Conforme será descrito no capítulo seguinte, decidiu-se na presente pesquisa estudar a
aplicabilidade da metodologia de Klein et alli (1991) a edificações usuais com estrutura de
concreto armado. A aplicação direta não se mostrou viável, sendo necessárias adaptações bem
como a inclusão de alguns parâmetros relativos a efeitos não considerados. Entretanto, cabe
ressaltar o mérito, além de seu caráter inédito, de buscar uma formulação que visa minimizar a
natureza subjetiva dos dados obtidos em inspeções de estruturas, o que, muitas vezes, resulta em
elevados custos de reparo e eficácia duvidosa.
4.2 - PARÂMETROS DE INTERESSE PARA A MANUTENÇÃO ESTRUTURAL
4.2.1 – Considerações gerais
Uma estratégia de manutenção exige, em princípio, um programa de inspeções sistemáticas, que
levem a identificar a necessidade, o momento correto e a extensão da intervenção em uma
estrutura. Desta forma, as inspeções constituem parte fundamental do processo de manutenção,
devendo considerar os aspectos de segurança, funcionalidade e estética, que são grandemente
influenciados pela relação da estrutura com as condições ambientais e seu tempo de utilização.
Durante a inspeção, para a elaboração de diagnóstico com a determinação das possíveis causas de
dano e dos fatores que influenciam os danos, podem ser necessários, além da inspeção visual,
alguns ensaios que possam direcionar melhor os diagnósticos. Partindo desse pressuposto, Alonso
& Andrade (1992b) indicam alguns procedimentos que podem ser adotados nas vistorias de
estruturas:
− exame visual da estrutura, elemento por elemento, com o objetivo de identificar os sintomas e
37
a natureza do dano, verificando sua repetição na estrutura.
− observação de parâmetros específicos - alguns tipos de sintomas podem ser detectados
visualmente, tais como abrasão e erosão, presença e tamanho de fissuras, esfoliação,
desintegração da superfície do concreto (devido à ação de gelo-degelo, ataque por sulfatos,
reação álcali-agregado, ataque ácidos, etc) e manchas de corrosão.
− identificação da agressividade ambiental - deve ser avaliada com base nas condições de
exposição da estrutura, considerando o macro e micro-climas atuantes sobre a obra e suas
partes críticas (veja se item 4.2.3).
− retirada do recobrimento, em determinados pontos, para a observação das armaduras. Se
existir dano é importante definir a morfologia do ataque (localizado ou generalizado), cor dos
óxidos, medir a diminuição do diâmetro da armadura (o que permitiria um estimativa
aproximada da velocidade de corrosão média, caso se conheça o tempo transcorrido desde o
começo da deterioração). Sempre que possível, medir no local o potencial e a velocidade de
corrosão das armaduras no momento da inspeção.
− realização de ensaios a respeito do estado e composição do material, tais como:
− profundidade de carbonatação - verificar a carbonatação do concreto através do uso da
fenolftaleína para verificar e acompanhar a sua evolução;
− presença de cloretos e sulfatos - definindo se o agressivo está no concreto ou se está havendo
penetração do exterior; qualidade dos agregados, etc;
− qualidade do concreto: dosagem, porosidade, resistência, módulo de deformação, etc.
Para se tomar uma decisão adequada sobre a intervenção requerida é necessário avaliar a
capacidade resistente residual da estrutura. Para isso, são fundamentais as informações sobre as
características estruturais relativas à, rigidez e resistência na avaliação do nível de danos
estruturais ocorridos, como, por exemplo, o decréscimo da rigidez à flexão, ou da rigidez ao
esforço transverso, ou da rigidez axial das seções transversais (Souza, 1990).
4.2.2 – Causas de deterioração de estruturas de concreto
4.2.2.1 - Preliminares
O concreto, embora tenha as características de uma pedra artificial e uma aparência de ser
38
perfeitamente compacto, sofre deterioração ao longo do tempo, devido às ações de agentes
externos (físicos, químico/biológico) que podem reagir com os produtos de hidratação do
cimento.
A presença de água é um importante fator, controlador de vários tipos de deterioração. O
transporte de água e dos agentes agressivos para o interior do concreto é determinado pelo tipo,
tamanho e distribuição de poros e por fissuras (micro e macro-fissuras). Deste modo, controlar a
natureza e distribuição dos poros e fissuras torna-se uma tarefa essencial durante o processo
inicial de produção do concreto.
Estudos sobre as causas dos problemas patológicos em estruturas e técnicas de reparo são
diversos e extensos, embora importantes lacunas possam ser constatadas na literatura. Não é
objetivo do presente trabalho uma análise completa das causas de deterioração, mas sim uma
visão geral, indispensável ao estabelecimento de programas de manutenção de estruturas de
concreto.
O Bulletin d'Information No.182 do CEB (1989) classifica na forma abaixo os principais
mecanismos de deterioração que podem ocorrer durante a vida útil de uma estrutura de concreto e
que serão abordados nos itens seguintes:
- fissuração;
- ataque químico;
- ataque físico;
- corrosão da armadura;
- defeitos devido a construção, concepção de projeto e detalhamento.
4.2.2.2 - Fissuração
A presença de fissuras em estruturas de concreto armado não é, necessariamente, indicação de
deficiências de resistência ou funcionamento e não deve ser, em geral, causa para alarme,
considerando que o concreto estrutural é projetado considerando a possibilidade de fissuração.
No entanto, as fissuras devem manter aberturas dentro dos limites permitidos pelas normas e
coerentes com o tipo de ambiente dentro do qual está situada a estrutura. Caso sejam superados
os limites indicados, pode haver entrada de agentes agressivos, atacando o concreto e as
39
armaduras. A identificação dos mecanismos de fissuração é indispensável no correto diagnóstico
das causas de danos nas estruturas (Clímaco, 1990; Cánovas, 1988).
O Bulletin d'Information No. 182 do CEB (1989) apresenta uma classificação relevante de
fissuração não estrutural, mostrando, através de um esquema hipotético de estrutura, um resumo
da localização, causas, tempo de aparecimento e tipos mais comuns de fissuras, indicando ainda
em uma tabela as formas de intervenção.
Os principais tipos de fissura descritos sucintamente segundo os objetivos deste trabalho são:
a ) Fissuração em estado plástico
Quando o concreto está fase de início de pega podem aparecer fissuras, mais ou menos
importantes, com características próprias, diferentes das fissuras que aparecem no concreto
endurecido. As retrações hidráulica e térmica, produzem encurtamento dos elementos estruturais,
que se converterão em tensões de tração e, talvez, em fissuras se o elemento estiver impedido de
deformar-se. Os tipos mais comuns de danos são ( Clímaco, 1990; Cánovas, 1988):
− fissuração de retração: usualmente causada pela perda rápida da água da mistura provocando
retração do concreto. A superfície do concreto retrai-se por uma rápida perda da água da
mistura. O diferencial de deformação desenvolve tensões na superfície do concreto que não
são absorvidas, excedendo os limites de ductilidade. As fissuras são geralmente pouco
profundas e longas, e aparecem em dois padrões: uma série de linhas paralelas, diagonais aos
boros das lajes, ou fissuras ao acaso, com um ângulo de 90o no cruzamento de duas fissuras.
Essas fissuras não são particularmente prejudiciais, mas tem abertura suficiente para
promover corrosão e são indício de concreto pouco resistente e permeável.
− fissuras de assentamento: associados com inadequada compactação e cobrimento do concreto.
Quando o concreto é adensado, a água tende a migrar para cima com os materiais sólidos
descendo. Quando este movimento é obstruído, em geral em regiões com grande
concentração de armaduras, fica obstruída a passagem da pasta, podendo o concreto fresco e
pouco resistente sofrer tensões suficientes para provocar fissuras. Essas fissuras são mais
comuns de ocorrer ao longo das barras grossas com cobrimento insuficiente e, nestes casos,
problemas de corrosão podem ocorrer.
− fissuras de movimentação de formas: formas com rigidez insuficiente e/ou inadequado
escoramento.
40
b) Fissuração em estado endurecido:
− fissuração por retração hidráulica: o efeito de secagem é tanto mais rápido quanto mais
elevada é a temperatura ambiente, o vento mais seco, e quanto maior é a relação superfície
livre/volume dos elementos, sendo portanto, mais freqüentes em lajes de concreto de pouca
espessura e de grande superfície livre. Aparecem nas primeiras horas de concretagem,
formam grupos com uma distribuição irregular cortando-se entre si em uma forma que lembra
um "mapeamento hidrográfico".
− fissuras térmicas da massa do concreto: a hidratação do cimento e, principalmente, a baixa
condutividade do concreto, ocasiona um gradiente térmico entre o interior da massa e as
superfícies, dando lugar a um esfriamento das camadas externas e, conseqüentemente,
retração das mesmas, enquanto o núcleo está ainda quente e dilatado, ocasionando fissuras.
− fissuras devido à variação de temperatura no ambiente: a diminuição de temperatura sobre
elementos de concreto endurecido provoca contrações que, se restritas, criarão tensões que
poderão levar à fissuração. Em geral, as fissuras são perpendiculares ao eixo principal do
elemento, podendo seccioná-lo. A falta, ou o mal funcionamento, de juntas de dilatação
poderá dar lugar a fissuras, se o concreto não puder resistir às tensões geradas. O controle da
fissuração térmica pode ser conseguido com um projeto estrutural que considere
adequadamente os movimentos da estrutura com previsão de juntas.
c)Fissuras devido a cargas impostas
As tensões provocadas por cargas permanentes e sobrecargas podem causar fissuração e, deve-se
providenciar no projeto estrutural armação adequada, observando os limites de fissuração
estabelecidos por norma. Cabe lembrar, entretanto, que tais limites variam de norma para norma e
os modelos de cálculo usados para estimar fissuras não são precisos, principalmente para as
fissuras causadas por cargas variáveis e sua combinação ou pela influência de fatores como a
retração, temperatura, etc.
41
Figura 4.1 – Fissuras devido a carga imposta (modificada – CEB, 1989)
O controle de fissuras em projeto é bastante complexo e implicações estruturais sérias não devem
ser esperadas de fissuras excedendo marginalmente os limites de norma, se a armadura é
suficiente, e adequadamente colocada, e o cobrimento é compatível com o ambiente onde a
42
estrutura está situada. Os diferentes tipos principais de fissuras sob efeito de cargas são mostrados
na Fig. 4.1, transcrita do CEB - Bulletin d´Information No. 182 (1989).
d) Fissuras devido à corrosão de armaduras
Quando há corrosão das armaduras no interior do concreto, os óxidos que se formam são
expansivos, gerando grandes tensões. Isto provoca o rompimento do concreto, com o
aparecimento de fissuras e lascamento do concreto ao longo da armadura. As causas de corrosão
das armaduras serão abordadas com mais detalhe no item 4.2.2.5.
4.2.2.3 - Ataque químico
A degradação do concreto por ataque químico é, usualmente, um resultado de ataque sobre a
matriz do cimento mais que sobre os agregados. A permeabilidade do concreto, caracterizada
pela existência de poros, e a presença de fluídos agressivos são fatores determinantes nos efeitos
dos ataques químicos. Estes podem ocorrer em duas formas: dissolução, que é a lavagem de
componentes solúveis, e expansão, devido à formação/cristalização dos componentes. Os ataques
químicos mais comuns são (Clímaco, 1990; Andrade, 1992a; Alonso & Andrade, 1992a):
− eflorescência: processo que contribui para a deterioração do concreto, através da lavagem
continua por águas que passam pelos seus poros, carreando toda a cal liberada e ocasionando
manchas brancas na superfície do concreto.
− ataque por sulfatos: é uma reação que consiste na formação de etringita (trisulfoaluminato de
cálcio hidratado) a partir da reação de íons sulfatos com aluminatos do cimento. Este com-
posto é muito expansivo e produz desagregação de toda a massa, com perdas de resistência
muito notáveis. Também se produz expansão por formação de gesso a partir de sulfatos de
cálcio.
− reação álcali-agregado: consiste na reação dos álcalis do cimento (hidróxido de sódio e
potássio) com alguns tipos de agregados que contém silício pobremente cristalizado ou
amorfo. Ocorrem reações com os silicatos expansivos que absorvem água e provocam a
fissuração de toda massa do concreto. A aparência exterior do ataque caracteriza-se
exsudação superficial de geles esbranquecidos que aparecem emergindo nas fissuras, seguido
43
de desagregação localizada do concreto.
− ataque por ácidos: o ataque se produz sobre os componentes cálcicos procedentes da
hidratação do cimento tais como: o hidróxido de cálcio, os silicatos e aluminatos cálcicos
hidratados, dando lugar aos correspondentes sais cálcicos. O resultado dos ataques é a
redução da capacidade aglomerante da pasta de cimento provocando a desagregação dos
agregados do concreto.
− ataque por água do mar: contém sulfatos e íons de magnésio, além de cloreto de sódio, e
outros componentes de menor importância em relação ao ataque do concreto. Em princípio,
poderia se esperar que a composição de água de mar, fosse muito agressiva para o concreto;
no entanto, os cloretos diminuem a agressividade dos sulfatos, e o magnésio precipita-se com
o hidróxido, podendo colmatar os poros e impermeabilizar o material. Se a quantidade de
aluminatos no cimento é alta e o concreto de baixa qualidade será agravado o ataque por
sulfatos. O cimento Portland com quantidade moderada de aluminato e elevada
impermeabilidade assegurará suficiente durabilidade no concreto massa em obras marítimas.
Deve-se considerar também, neste caso, a possibilidade de ataques físicos (erosão e
recristalização dos sais) e de ataques biológicos.
4.2.2.4 - Ataque físico
As principais ações físicas que podem produzir danos importantes no concreto são (Clímaco,
1990; Cánovas, 1992):
a) Ações de gelo-degelo
A água ao congelar-se sofre um aumento no seu volume da ordem de 9%. Se ela penetra nos
poros abertos do concreto e os satura, existirá o perigo de que o incremento de volume de água
congelada crie pressões internas no concreto que podem provocar fissuras e escamações.
b) Erosão e abrasão do concreto
A abrasão, em geral, ocorre por forte contato e atrito de corpos ou partículas rígidas com a
superfície do concreto. A abrasão pode ser motivada pela passagem de veículos, deslocamento de
44
material soltos sobre canalizações, etc.. Também pode ser motivada por ações de partículas
pesadas suspensas na água e circulando com grande velocidade, como ocorre em canalizações e
estruturas marinhas, etc.
A abrasão por cavitação ocorre com águas sem partículas suspensas que circulam com grandes
velocidades em contato com a superfície do concreto, escavando ou arrancando, pouco a pouco, o
concreto, criando buracos de grandes dimensões. O fenômeno de erosão e cavitação é muito
influenciado pela resistência do concreto e pelas características dos agregados. Os danos
provocados por cavitação são mais freqüentes em obras hidráulicas.
4.2.2.5 - Corrosão de armaduras
A corrosão da armadura é um mecanismo de deterioração da maior importância, pelo número de
estruturas afetadas e conseqüências negativas dos danos. Muitos pesquisadores vêm
intensificando os estudos relativos à corrosão de armaduras, valendo citar Tuutti (1982), Page &
Lambert (1986), Schwarzkopf & Kupfer (1986), Sagüés (1990), Andrade (1992a), Schiessel
(1992). Nepomuceno (1992) apresenta interessante revisão bibliográfica sobre a corrosão de
armaduras e o estudo de materiais de recuperação.
Quando o cimento se combina com a água, seus diversos componentes se hidratam formando um
conglomerado sólido, constituído pelas fases hidratadas do cimento e uma fase aquosa que resulta
do excesso de água de amassamento, necessária para dar trabalhabilidade ao concreto. O concreto
resulta, portanto, em um sólido compacto e denso, porém poroso. A rede de poros permite que o
concreto apresente certa permeabilidade aos líquidos e gases. Assim, ainda que o cobrimento das
armaduras seja uma barreira física, esta é permeável, em certa medida, e permite o acesso de
elementos agressivos.
A alcalinidade do concreto é devida, principalmente, ao hidróxido de cálcio que se forma durante
a hidratação dos silicatos do cimento e aos álcalis, que geralmente estão incorporados como
sulfatos no clínquer. Estas substâncias situam o pH da fase aquosa contida nos poros em valores
acima de 12,6, isto é, no extremo mais alcalino da escala de pH. Com estes valores de pH, e em
presença de certa quantidade de oxigênio, o aço das armaduras encontra-se passivo, isto é,
45
recoberto por uma capa de óxidos transparentes, compacta e contínua, que o mantêm protegido
por períodos indefinidos, mesmo em presença de umidades elevadas no concreto.
Entretanto, existem ambientes agressivos ou substâncias que podem despassivar as armaduras,
iniciando o processo de corrosão: i) diminuição da alcalinidade do concreto, principalmente
devido à carbonatação; ii) presença de uma quantidade excessiva de cloretos, adicionados durante
o amassamento do concreto ou que penetram através da microestrutura do concreto, ou outros
íons despassivantes em contato com a armadura.
Carbonatação: é um processo de redução da alcalinidade do concreto que reage com o CO2, que
ao longo do tempo atinge a armadura, despassivando a camada protetora do aço e iniciando um
processo de corrosão generalizada. Uma característica deste processo é a existência de uma
"frente" que separa duas zonas com pH muito diferentes, uma com pH >13 e outra com pH <8.
Esta frente pode ser visualizada mediante um indicador, como a fenolftaleína, que se torna
incolor na zona carbonatada e toma uma cor vermelho-carmim na região que permanece alcalina.
A carbonatação depende de um número de fatores, que se adequadamente tratados podem evitar
ou minimizar o avanço da corrosão, que são (Andrade, 1992a):
-cobrimento do concreto adequado ao ambiente, principalmente quando agressivo e com
umidade;
-concreto com baixa permeabilidade;
-fissuras controladas com abertura não excedendo os limites de norma.
Contaminação por cloretos: a presença de cloretos no concreto pode destruir a proteção da
camada passivante do aço, provocando uma corrosão localizada. Os cloretos podem estar no
concreto, seja por terem sido adicionados em seus componentes, aditivos, água etc, ou porque
penetram desde o exterior através da rede de poros. Esta última situação ocorre em ambientes
marinhos ou quando se utilizam sais de degelo em estradas ou pontes, em climas frios. Parte dos
cloretos presentes no amassamento combina-se com as fases alumino-ferríticas formando
principalmente cloroaluminatos, que ficam incorporados às fases sólidas do cimento hidratado.
Só representam perigo os cloretos que ficam dissolvidos na fase aquosa dos poros. As normas e
códigos estabelecem limite de cloretos, abaixo do qual não deve existir risco de despassivação do
aço (Andrade, 1992a). De maneira geral considera-se este limite em torno de 0,4% de cloretos
totais em relação ao peso do cimento (CEB, 1989).
46
É importante que os mecanismos de deterioração e os parâmetros intervenientes, como, por
exemplo, a penetração de agressivos no concreto, seja estudada considerando as especificidades
de cada ambiente (macro e micro climas) e os materiais utilizados. A determinação dos
coeficientes de difusão nas edificações, principalmente o CO2, íons de cloretos, sulfatos, e o
conhecimento da qualidade da camada de recobrimento do concreto, torna-se imprescindível para
estabelecer parâmetros de analise, tanto para manutenção como para o cálculo da vida útil
residual de uma estrutura.
Vale também ressaltar que, depois de despassivadas as armaduras, os fatores determinantes da
velocidade de deterioração das armaduras são: a quantidade de cloretos, a disponibilidade de
oxigênio e, principalmente, a umidade, que influi na resistividade do concreto.
4.2.2.6 - Defeitos devido a projeto e construção
A maioria dos problemas envolvendo erros grosseiros, seja no projeto estrutural ou durante a
construção, envolve alguns dos seguintes problemas citados por Clímaco (1990):
- arranjo estrutural inapropriado;
- insuficiência ou inadequação das armaduras e detalhamento;
- qualidade do concreto inadequada;
- geometria inapropriada.
Entretanto, à parte dos erros grosseiros, uma estrutura pode se afastar de um padrão aceitável,
pela sua concepção e/ou detalhamento, por motivos muitas vezes não intencionais, como, por
exemplo, mudanças ao longo do tempo de disposições normativas. Alguns desses problemas são
listados a seguir (Clímaco, 1990):
a) Dobramento inadequado da armadura
A não observação dos diâmetros mínimos recomendados em norma para o dobramento das barras
de aço é um dos defeitos mais comuns em concreto armado. As recomendações de normas são
dirigidas para cobrir 3 possíveis problemas:
-evitar que as barras fissurem quando dobradas e venham a romper prematuramente
47
quando tracionadas;
-que o concreto rompa no interior do dobramento;
-que as barras rompam por fadiga em serviço.
b)Deslocamento da armadura superior
É uma falha muito freqüente nas construções, mais comum em lajes do que em vigas. Pode ser
causada por detalhamento inadequado das barras superiores no cruzamento de membros com
armação muito congestionada. Uma influência considerável do problema pode ser o aparecimento
de largas fissuras no dobramento. O cobrimento excessivo das barras superiores da armadura
pode ser também uma redução da resistência ao cisalhamento com a diminuição da altura útil da
viga.
c) Interrupção prematura da armadura de flexão
A interrupção prematura das barras da armadura principal pode causar fissuras de cisalhamento,
vizinhas às seções de interrupção, que podem desenvolver grandes aberturas e levar a ruptura,
mesmo com a armadura de cisalhamento projetada de forma conservativa. Os casos mais sérios
aparecem em vigas contínuas, onde ambas as armaduras, superior e inferior, podem ser
necessárias nas regiões de mudança de sinal do momento.
d) Insuficiência de armadura de cisalhamento
As recomendações de normas a respeito das armaduras de cisalhamento têm sido mudadas
significativamente, nos três seguintes pontos: armadura de cisalhamento mínima; espaçamento
dos estribos e percentagem das barras dobradas excedendo o limite máximo. A avaliação da
resistência ao cisalhamento de membros dimensionados segundo normas antigas pode, pelos
critérios atuais, levar a situações preocupantes, que merecem análise cuidadosa.
e) Previsão da movimentação da estrutura
Há muitos aspectos na questão de movimentação de estruturas, globalmente ou de elementos
entre si, muitos vezes não considerados, entendidos ou tratados de uma maneira sistemática. Deve
48
ser enfatizado, que algumas vezes, defeitos podem se originar de movimentos mesmo se os
requisitos das normas são observados, devido a restrições não consideradas de temperatura e
efeitos de retração em estruturas hiperestáticas ou simplesmente, não providenciando juntas
adequadas.
f) Problemas com presença de água
A presença da água é pré-requisito para muitos tipos de deterioração em estruturas de concreto.
Previsão, no projeto e na construção, de uma boa drenagem e impermeabilização, e dedicar
atenção a um bom detalhamento podem influenciar positivamente a funcionalidade, durabilidade,
e, portanto, vida útil da estrutura.
4.2.3 - Condições de exposição de estruturas ao meio ambiente
A exposição de uma estrutura ao meio ambiente é um dos fatores mais importantes a considerar
nas inspeções e avaliações das estruturas, principalmente porque certos tipos de ações químicas e
físicas, muita vezes não foram consideradas no projeto estrutural. Na literatura técnica, é usual
classificar as estruturas em classes, em função do nível de exposição ao meio ambiente.
As condições de exposição da estrutura devido ao micro-ambiente devem também ser
consideradas. O concreto absorve muita água e, quando úmido, demora muito a secar, criando um
micro-ambiente agressivo, quando as armaduras já estão despassivadas. Quando as águas
provenientes de chuvas, ou de outro meio, permanecem confinadas no elemento estrutural, e
estão contaminadas por agentes agressivos, como íons cloretos, sulfatos, etc, tendem, com o
tempo, a levar à deterioração do concreto.
A Tabela 4.2, mostra de forma resumida as diversas classes de exposição com as condições
ambientais. O Código Modelo MC-90 (1991) classifica as condições ambientais e respectivas
classes de exposição, conforme a Tabela 4.2, restringindo, entretanto, sua validade "à ausência de
um estudo mais específico".
49
Tabela 4.2 - Classe de exposição relativa às condições ambientais (modificada - CEB, 1991)
CLASSE DE EXPOSIÇÃOCONDIÇÕES AMBIENTAIS 1
AMBIENTE SECO Por exemplo: -interior de edifícios para moradias ou escritórios (1)
(A) SEM GEADA
Por exemplo: -interior de edifícios com umidade elevada (≥ 60%)(2) -elementos exteriores -elementos em solos e/ou águas não agressivas
2 AMBIENTE
ÚMIDO (B) COM GEADA
-elementos exteriores expostos a geada -elementos em solos ou águas não agressivas expostos a geada -elementos interiores, com umidade alta, expostos a geada
3 AMBIENTE ÚMIDO
COM GEADA E AGENTES DE DEGELO
Por exemplo: -elementos interiores e exteriores expostos a geada e agentes de degelo
(A) SEM GEADA
-elementos parcialmente imersos em água do mar ou em zona de marés -elementos em atmosfera saturada de sais (zona costeira) 4
AMBIENTE MARINHO (B) COM
GEADA
Por exemplo: -elemento parcialmente imersos em água do mar ou em zona de marés e expostos a geada -elementos em atmosfera saturada de sais e expostos a geada
AS CLASSES A SEGUIR PODEM OCORRER ISOLADAS OU EM COMBINAÇÃO COM OS ANTERIORES:
(A) Por exemplo: -ambiente químico ligeiramente agressivo (gás, líquido ou sólido) -atmosfera industrial agressiva.
(B) -ambiente químico moderadamente agressivo (gás, líquido ou sólido)
5 AMBIENTE QUÍMICA-
MENTE AGRESSIV
O (C) -ambiente químico altamente agressivo (gás, líquido ou sólido) (1) Este tipo de exposição só é válido se durante a construção, a estrutura ou alguns de seus componentes não está exposto a condições mais severas por um período de vários meses.
(2) Por exemplo, em lavanderias comerciais e cozinhas industriais.
4.3 - ANÁLISE DA EVOLUÇÃO DA DETERIORAÇÃO EM ESTRUTURAS DE
CONCRETO
Tuutti (1982) propôs um modelo da evolução da deterioração do concreto ao longo do tempo,
originalmente baseado no processo de corrosão de armaduras, que pode ser estendido, de modo
genérico, à evolução com o tempo da deterioração das estruturas, inclusive pelo Código Modelo
MC-90 do CEB (1991), em seu capítulo "Durabilidade". Segundo este modelo, a deterioração se
desenvolveria em duas etapas distintas, iniciação e propagação dos danos (Figura 4.2).
50
Na fase de iniciação, os agentes agressivos penetram lentamente através da microestrutura do
concreto e, quando atingem um limite, função das características do agressivo e do concreto, tem-
se o início dos danos. Nesta etapa, os danos são imperceptíveis e dificilmente detectados em
inspeções visuais. A velocidade de degradação é lenta e não representa comprometimento para a
vida útil da estrutura (Rostam, 1991).
propagaçãoiniciação
mudança de fase
Colapso ou perda inaceitável de funcionalidade
Vida útil
Idade
D
Det
erio
raçã
o
Figura 4.2 – Vida útil das estruturas de concreto
Na segunda fase, propagação, a existência de fatores acelerantes do processo de deterioração
leva ao aumento da velocidade de degradação, com o aparecimento de fissuras, perda de
recobrimento das armaduras e, até mesmo, podendo comprometer a capacidade portante da
estrutura. A velocidade de degradação passa, então, a ser um fator importante para se estabelecer
a vida residual da estrutura, que definirá as estratégias futuras de manutenção e, eventualmente,
reparo.
Baseando-se neste modelo, a manutenção preventiva, através de inspeção minuciosa periódica
das estruturas, toma características de maior importância, pois uma simples inspeção visual, se
ela é feita na fase de iniciação, não permite detectar o estágio da degradação. Ensaios
complementares são necessários para detectar o perfil de penetração dos agressivos e a
proximidade do momento de se alcançar o limite crítico, a partir do qual se desencadeará a etapa
de propagação, em função do nível de agressividade de cada agente (Rostam, 1991). O
51
planejamento de inspeção tem reflexos importantes nos custos de manutenção, pois intervenções
nesta etapa, que visam particularmente interromper processos de penetração dos agentes
agressivos, apresentam custos substancialmente mais baixos (Sitter, 1986).
A avaliação final e definitiva deverá, portanto, ser feita após vistoria especial e detalhada,
efetuada visualmente e complementada por ensaios e investigações de todos os parâmetros
característicos da obra: profundidade de carbonatação, perfil de penetração de íons cloretos,
mapeamento do potencial de corrosão, retirada de amostras para determinar a qualidade do
concreto (compactação, cura, microfissuras, relação água/cimento, reatividade dos agregados,
etc.) e análise dos documentos de projeto, execução, os estudos geotécnicos e outras informações
relevantes (Clímaco & Nepomuceno, 1994).
No caso de estruturas deterioradas, o CEB Bulletin d'Information No. 162 (1983) propõe que a
avaliação estrutural e decisão sobre níveis de aceitação e urgência de intervenção, sejam
definidas a partir de limites estabelecidos para uma relação de capacidade da estrutura ( v )
dada por :
SR = v′′
(4.1)
onde:
R' = capacidade resistente residual da estrutura ou elemento estrutural;
S' = solicitação atuante na estrutura ou elemento, de acordo com as normas em vigor.
O CEB No. 162 estabelece que, para valores da relação de capacidade menores que 0,5 a
reparação deve ser imediata, o que em geral ocorre para construções antigas ou para danos mais
graves. Para valores maiores que 0,5 a intervenção poderia ainda esperar de 1 a 2 anos. De
qualquer modo, aspectos sociais, históricos e econômicos devem ter considerável influência na
decisão da urgência da intervenção.
Se a estrutura não estiver em níveis aceitável, necessitando ser reforçada ou reparada, algumas
medidas específicas podem restabelecer o coeficiente de capacidade a um valor próximo da
unidade (Souza, 1990):
-restringir a utilização, alterando o uso, ou diminuindo a sobrecarga;
52
-reduzir a vida útil requerida e aceitar controle periódico de um perito;
-modificar o sistema estrutural e/ou redistribuir os esforços (transformar um pórtico em vigas
simplesmente apoiadas);
-demolir pisos mais altos ou partes da construção;
-restaurar apoios ou a capacidade resistente de elementos danificados;
-substituir elementos fortemente danificados;
-reforçar a estrutura por adição de elementos ou pelo reforço de elementos existentes.
Através do estudo sobre a vida útil residual em estruturas, Somerville (1992) analisa a
necessidade de se criar procedimentos para avaliar e quantificar, através de vistorias rotineiras,
os mecanismos de deterioração de uma estrutura, considerando os efeitos isolados e em
combinação, e analisando outros fatores como:
a) definição da agressividade do meio ambiente (macro e micro-clima);
b) avaliação das propriedades dos materiais;
c) definição do mínimo aceitável para o desempenho estrutural.
Baseado no acima exposto, o objetivo da presente pesquisa é desenvolver uma metodologia para
quantificar o desempenho de estruturas de concreto armado de edificações usuais, determinando
seu grau de deterioração, visando subsidiar o diagnóstico e as eventuais intervenções, na direção
indicada pelo RILEM Technical Committee 104 (1991) de buscar estabelecer sistemas de
classificação e avaliação quantitativa de danos em estruturas de concreto que permitam minimizar
a natureza subjetiva dos dados obtidos de inspeção.
53
5 - METODOLOGIA PROPOSTA PARA MANUTENÇÃO DE
ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO DE EDIFICAÇÕES USUAIS
5.1 - INTRODUÇÃO
A importância da implantação de programas de manutenção periódica de estruturas na garantia de
durabilidade das edificações, visando o estabelecimento de prioridades para as ações necessárias
ao cumprimento da vida útil prevista, foi bastante enfatizada nos capítulos anteriores. O presente
capítulo apresenta uma proposta de metodologia para a manutenção de estruturas de concreto
armado, destinada a edificações usuais, que tem por objetivo estabelecer uma quantificação para
o grau de deterioração dos elementos estruturais isolados e da estrutura como um todo, baseando-
se em parâmetros que consideram as manifestações mais freqüentes de danos, sua evolução e a
influência do meio ambiente em que a estrutura está inserida.
Conforme mencionado no item 4.1.2, estudou-se inicialmente a possibilidade de utilização da
metodologia de Klein et alli (1991), proposta originalmente para obras de arte, à estruturas
convencionais de concreto armado. Tal aplicação mostrou-se ser inviável, principalmente devido
à tipologia por demais específica das estruturas de obras de arte, que não permite sua extensão
direta às estruturas convencionais. A quantificação de um "grau de risco" para um elemento
estrutural, família de elementos e para a estrutura global, conforme proposto pelo método, não
parece também ser a forma mais adequada, já que não considera, de forma explícita e objetiva, os
parâmetros que levam em conta o processo de degradação das estruturas de concreto e os
possíveis agentes agressivos presentes, tanto no macro-clima como no micro-clima, específicos
de determinado tipo de estrutura.
Dessa forma, o trabalho direcionou-se para o desenvolvimento de uma nova metodologia,
baseada em princípios constantes da proposta de Klein, mas com as adaptações e modificações
necessárias, introduzindo na formulação conceitos e parâmetros que permitissem quantificar a
evolução dos danos ao longo da vida útil da estrutura. O modelo adotado para representar a
evolução do dano e conseqüente deterioração da estrutura baseou-se naquele desenvolvido pelo
pesquisador sueco Tuutti (1982) para o estudo da evolução do processo de corrosão de
armaduras, estendido por outros autores a outros tipos de degradação das estruturas, e detalhado
54
anteriormente no Capítulo 4, item 4.3.
A metodologia desenvolvida no presente trabalho tem por base a realização de inspeções
periódicas em edificações com estrutura de concreto, através de engenheiros e técnicos com
experiência na área, objetivando a verificação do desempenho dos elementos estruturais nos mais
variados aspectos de segurança, funcionalidade e estética. Quando necessário, é recomendável a
utilização de ensaios que possam dar respostas rápidas e objetivas a problemas como deficiências
de cobrimento, profundidade de carbonatação do concreto, presença de cloretos, etc. Os critérios
adotados para a periodicidade das inspeções podem ser, por exemplo, aqueles recomendados pelo
Guia para inspeção e manutenção de estruturas de concreto da Federação Internacional de
Protensão (FIP, 1988), detalhado no Capítulo 4, item 4.1.1. É também interessante, realizar
inspeções com a obra nova, após 1 ano da entrega da obra, com 3 anos e 5 anos, pois, conforme
mostra a Fig. 3.1c, a incidência de defeitos é maior nas primeiras idades, 65% até 3 anos e 82%
até 5 anos.
Com os dados obtidos nos levantamento, são montadas "matrizes de desempenho", segundo o
tipo de elemento estrutural e, através da utilização de uma formulação matemática simples,
facilmente programável em sistema computacional de pequeno porte, determina-se o grau de
deterioração dos elementos isolados e da estrutura como um todo.
5.2 - DESCRIÇÃO DA METODOLOGIA PROPOSTA
5.2.1 – Princípios gerais
A metodologia é apresentada no fluxograma da Fig.5.1, que mostra os procedimentos a serem
seguidos, de forma sistemática, para o desenvolvimento das inspeções estruturais e avaliação dos
resultados. As inspeções estruturais são realizadas com base em um Caderno de Inspeção (Anexo
A), a ser preenchido pelo profissional ou equipe responsável, onde constam, além das
informações básicas sobre a estrutura, diversas matrizes que reúnem os dados necessários ao
desenvolvimento do fluxograma.
A estrutura da edificação em questão é dividida em "famílias" de elementos estruturais típicos.
55
Para cada elemento de uma família é elaborada uma matriz onde são listadas as possíveis
manifestações de danos, específicas daquela família, com o respectivo "fator de ponderação do
dano". Este fator, previamente estabelecido na matriz, visa quantificar a importância relativa de
um determinado dano no que se refere às condições gerais de estética, funcionalidade e segurança
do elemento.
Na matriz de um elemento, deve ser atribuída, pelos profissionais responsáveis e segundo
critérios pré-estabelecidos constantes do Caderno de Inspeção, uma pontuação que classifica o
nível de gravidade de uma determinada manifestação de dano naquele elemento, denominada
"fator de intensidade do dano", segundo o qual pode-se inferir a evolução da deterioração
estrutural.
Dessa forma, os fatores de ponderação dos danos são comuns para uma família de elementos
enquanto os fatores de intensidade vão depender da situação física específica e da gravidade dos
danos em cada um dos elementos da família.
Após o levantamento dos dados em campo, determina-se, para cada elemento de uma família, um
"grau de deterioração" individual e o conseqüente "grau de deterioração da família de
elementos". Obtidos os graus de deterioração das diversas famílias de elementos que compõem a
estrutura e entrando com um "fator de relevância estrutural da família", previamente
estabelecido segundo a importância relativa na funcionalidade e segurança estrutural, determina-
se finalmente, através de uma formulação matemática descrita a seguir, o "grau de deterioração
da estrutura".
56
ESTRUTURA
Dividir em famílias de elementos típicos
Para cada elemento de uma família
Verificar - Fator de ponderação
de um dano (Fp)
Atribuir- Fator de intensidade do dano (Fi)
Calcular - Grau do dano (D)
Calcular - Grau do de deterioração do elemento (Gde)
Calcular - Grau do de deterioração da família de elementos (Gdf)
Introduzir - Fator de relevância estrutural
da Família (Fr)
Calcular - Grau do de deterioração da estrutura (Gd)
Figura 5.1 – Fluxograma da metodologia para o cálculo do Grau de Deterioração da
Estrutura (Gd)
Baseado no exposto, após determinar os graus de deterioração de uma estrutura e de seus
elementos individuais, e observados valores limites pré-fixados, pode-se definir a necessidade,
momento e tipo de intervenção na estrutura, de forma a interromper ou minimizar a evolução dos
danos mais significativos, evitando custos mais elevados de reparo, considerando-se, de forma
57
global, os aspectos de segurança, funcionalidade e estética da edificação. Nos itens a seguir são
definidos os parâmetros intervenientes e detalhados os diversos passos da metodologia proposta,
bem como apresentados exemplos de sua aplicação.
5.2.2 – Classificação das famílias de elementos
As edificações objeto de inspeção são subdivididas, segundo as características estruturais de seus
elementos componentes, em grupos que formam as denominadas famílias de elementos. No caso
de edificações usuais com estrutura de concreto armado, em geral, podem ser definidas as
seguintes famílias:
- pilares;
- vigas;
- lajes;
- cortinas;
- escadas e rampas;
- reservatório superior e inferior;
- blocos;
- juntas de dilatação;
- elementos de composição arquitetônica.
Os elementos de composição arquitetônica, são elementos em concreto armado que, em sua
maioria, são utilizados para composição de fachadas, e apresentam problemas de manifestações
patológicas ao longo do tempo.
Dependendo das características particulares de cada estrutura, as famílias de elementos
estruturais podem ser divididas de forma diferente e acrescentadas outras famílias de elementos
de acordo com seu interesse para a avaliação estrutural. Podem também determinadas famílias
serem subdivididas como, por exemplo, as lajes de uma estrutura classificadas em famílias de
lajes primárias e secundárias.
58
5.2.3 – Fator de ponderação do dano
O fator de ponderação do dano ( Fp ) visa quantificar a importância relativa de um determinado
dano, no que se refere às condições gerais de estética, funcionalidade e segurança dos elementos
de uma família. Para sua definição são estabelecidos os problemas mais relevantes, passíveis de
serem detectados, quanto aos aspectos de durabilidade e segurança estrutural. Uma determinada
manifestação patológica pode ter fatores de ponderação diferentes de acordo com as
características da família onde o elemento se insere, dependendo das conseqüências que o dano
possa acarretar.
Este parâmetro foi denominado "fator de gravidade do dano" na metodologia de Klein et alli
(1991). Adotou-se no presente trabalho a mesma escala de ponderação de Klein, variando de 1 a
10. Entretanto, os graus atribuídos às diversas manifestações de dano em cada família foram
alterados, buscando melhor refletir a realidade das estruturas convencionais de concreto armado,
com base na literatura pertinente, consultas a pesquisadores e profissionais da área de reparo
estrutural, e em ajustes resultantes de aplicações da metodologia a situações práticas.
A Tabela 5.1 mostra alguns tipos de matrizes, para as famílias de elementos mais comuns de
edificações usuais, com os danos possíveis e respectivos fatores de ponderação atribuídos no
presente trabalho. O Caderno de Inspeção do Anexo A apresenta todas as tabelas de elementos de
edificações usuais.
59
Tabela 5.1 – Famílias de elementos estruturais, danos e fatores de ponderação (Fp)
Pilar VigasDANOS Fp DANOS Fpdesvio de geometria 8 segregação 4recalque 10 lixiviação 5infiltração na base 6 esfoliação 8segregação 6 desagregação 7lixiviação 5 cobrimento deficiente 6esfoliação 8 manchas de corrosão 7desagregação 7 flechas 10sinais de esmagamento 10 fissuras 10cobrimento deficiente 6 carbonatação 7manchas de corrosão 7 infiltração 6fissuras 10 presença de cloretos 10carbonatação 7 manchas 5presença de cloretos 10manchas 5 Cortinas
DANOS FpLaje sinais de esmagamento 10DANOS Fp desvio de geometria 6segregação 5 infiltração 6lixiviação 3 segregação 5esfoliação 8 lixiviação 5desagregação 7 esfoliação 8cobrimento deficiente 6 desagregação 7manchas de corrosão 7 deslocam. por empuxo 10flechas 10 cobrimento deficiente 6fissuras 10 manchas de corrosão 7carbonatação 7 fissuras 10infiltração 6 carbonatação 7presença de cloretos 10 presença de cloretos 10manchas 5 manchas 5
Escadas / Rampas Reservatórios superior DANOS Fp e inferiorsegregação 4 DANOS Fplixiviação 5 imperm. danificada 8esfoliação 8 vazamento 10desagregação 7 segregação 5cobrimento definitivo 6 lixiviação 7manchas de corrosão 7 esfoliação 10flechas 10 desagregação 7fissuras 10 cobrimento deficiente 7carbonatação 7 manchas de corrosão 9infiltração 6 fissuras 10presença de cloretos 10 carbonatação 7manchas 5 presença de cloretos 10
60
5.2.4 – Fator de intensidade do dano
O fator de intensidade do dano ( Fi ) classifica o nível de gravidade e a evolução de uma
manifestação de dano em um determinado elemento, segundo uma escala de 0 a 4, na forma
proposta por Klein et alli (1991), como segue:
sem lesões Fi = 0
lesões leves Fi = 1
lesões toleráveis Fi = 2
lesões graves Fi = 3
estado crítico Fi = 4
Entretanto, uma pontuação desse tipo pode resultar muito subjetiva caso não seja acompanhada
por uma classificação mais detalhada, onde se identifique o nível de gravidade das lesões e sua
evolução, segundo as características específicas, conforme recomendado pelo RILEM Committee
104 - Damage classification of concrete structures (RILEM, 1991). O presente trabalho propõe
uma classificação nesse sentido, mostrada na Tabela 5.2.
É também de fundamental importância a consideração da influência do ambiente em vista das
condições de exposição e proteção do elemento estrutural. Por exemplo, uma peça de concreto
carbonatada, em ambiente isento de umidade, não sofre o mesmo risco de corrosão de suas
armaduras que outra sujeita à umidade. A classificação da Tabela 5.2 dos danos e respectivos
fatores de intensidade busca este objetivo, mesmo que em alguns aspectos esteja ainda aquém do
desejado.
Como se pode observar na Tabela 5.2, quando um dano for classificado com um fator de
intensidade 4,0, a situação do elemento é crítica, com relação àquele dano e, neste caso, deve
haver intervenção imediata no elemento para reparar aquele problema específico. Por exemplo, se
a infiltração de água em uma laje é crítica ela agravará os demais danos e, portanto, sua reparação
é condição "sine qua non" para evitar o agravamento da deterioração.
61
Tabela 5.2 - Classificações dos danos e fatores de intensidade (Fi )
Tipos de danos Fator de intensidade do dano - Tipos de manifestação segregação 1 - superficial e pouco significativa em relação às dimensões da peça;
2 - significante em relação às dimensões da peça; 3 - profunda em relação às dimensões da peça, com ampla exposição da armadura; 4 - perda relevante da seção da peça.
eflorescência 1 - início de manifestação; 2 - manchas de pequenas dimensões; 3 - manchas acentuadas, em grandes extensões.
esfoliação 2 - pequenas escamações do concreto; 3 - lascamento, de grandes proporções, com exposição da armadura; 4 - lascamento acentuado com perda relevante de seção.
desagregação 2 - início de manifestação; 3 - manifestações leves; 4 - por perda acentuada de seção e esfarelamento do concreto;
cobrimento 1 - menores que os previstos em norma sem, no entanto, permitir a localização da armadura; 2 - menor do que o previsto em norma, permitindo a localização da armadura ou armadura exposta em pequenas extensões; 3 - deficiente com armaduras expostas em extensões significativas.
manchas de corrosão/ corrosão da armadura
2 - manifestações leves; 3 - grandes manchas e/ou fissuras de corrosão; 4 - corrosão acentuada na armadura principal, com perda relevante de seção.
flechas 1 - não perceptíveis a olho nu; 2 - perceptíveis a olho nu, dentro dos limites previstos em norma; 3 - superiores em até 40% às previstas na norma; 4 - excessivas.
recalque 2 - indícios, pelas características de trincas na alvenaria; 3 - recalque estabilizado com fissuras em peças estruturais; 4 - recalque não estabilizado com fissuras em peças estruturais.
fissuras 1 - aberturas menores do que as máximas previstas em norma; 2 - estabilizadas, com abertura até 40% acima dos limites de norma; 3 - aberturas excessivas; estabilizadas; 4 - aberturas excessivas; não estabilizadas.
62
Tabela 5.2 - Classificações dos danos e fatores de intensidade (Fi ) (cont.)
Tipos de dano Fator de intensidade do dano - Tipos de manifestação carbonatação 1 - localizada, com algumas regiões com pH <9, sem atingir a
armadura; 2 - localizada, atingindo a armadura, em ambiente seco; 3 - localizada, atingindo a armadura, em ambiente úmido; 4 - generalizada, atingindo a armadura, em ambiente úmido.
infiltração 1 - indícios de umidade; 2 - pequenas manchas; 3 - grandes manchas; 4 - generalizada.
presença de cloretos
2 - em elementos no interior sem umidade; 3 - em elementos no exterior sem umidade; 4 - em ambientes úmidos.
manchas 2 - manchas escuras de pouca extensão, porém significativas; 3 - manchas escuras em todo o elemento estrutural
sinais de esmagamento
3 - desintegração do concreto na extremidade superior do pilar, causada por sobrecarga ou movimentação da superestrutura; fissuras diagonais isoladas; 4 - fissuras de cisalhamento bidiagonais, com intenso lascamento (esmagamento) do concreto devido ao cisalhamento e a compressão, com perda substancial de seção, deformação residual aparente; exposição e inicio de flambagem de barras da armadura.
desvio de geometria
2 - pilares e cortinas com excentricidade ≤ h/100 ( h = altura) 3 - pilares e cortinas com excentricidade ≥ h/100
infiltração na base
3 - indícios de vazamento em tubulações enterradas que podem comprometer as fundações; 4 - vazamentos em tubulações enterradas causando erosão aparente junto às fundações.
junta de dilatação obstruída
2 - perda de elasticidade do material da junta; 3 - presença de material não compressível na junta.
fissuras vizinhas as juntas de dilatação
2 - lajes com início de fissuras adjacentes às juntas; 3 - grande incidência de lajes com fissuras adjacentes às juntas; 4 - idem, com prolongamento das fissuras em vigas e/ou pilares de suporte.
deslocamento por empuxo
3 - deslocamento lateral no sentido horizontal, com excentricidade porém estável; 4 - deslocamento lateral no sentido horizontal, instável.
Outro aspecto que deverá ser considerado nas inspeções dos elementos da estrutura é a
possibilidade de superposição das manifestações do dano. Quando, por exemplo, o dano com
intensidade alta for a carbonatação e o elemento possuir o dano manchas de corrosão com
intensidade baixa, deverão ser considerados os dois danos, pois a manifestação de manchas de
corrosão pode estar em seu início e ser agravada à medida que a frente de carbonatação for
63
avançando no elemento, contribuindo para o agravamento do processo de corrosão das
armaduras. Por outro lado, se o dano manchas de corrosão tem intensidade alta, sem presença de
cloretos, e for constatada a carbonatação em fase adiantada, não deve haver superposição pois o
primeiro dano, provavelmente, é conseqüência do segundo.
5.2.5 – Grau do dano
Em um elemento estrutural de concreto armado os danos se apresentam e evoluem de forma
diferente, dependendo de várias influências: concepção estrutural, projeto, execução, utilização, e
exposição ao meio ambiente. Um novo parâmetro, introduzido no presente trabalho, denominado
"grau do dano" no elemento ( D ) , tem por objetivo quantificar a manifestação de cada dano no
elemento, através de uma analogia com o modelo proposto por Tuutti (1982), anteriormente
mencionado (itens 4.3 e 5.1).
O grau do dano depende do fator de ponderação, ( Fp ) específico de cada dano e pré-fixado de
acordo com as características do elemento, e da intensidade com que o dano se manifesta em uma
determinada peça, traduzido pelo fator de intensidade ( Fi ).
A Fig. 5.2. mostra a formulação proposta para o cálculo do grau de um dano com a ponderação
mais desfavorável possível, fator Fp = 10. As fases de iniciação e propagação do dano são
representadas nas abcissas em uma escala de 0 a 4, segundo o fator de intensidade ( Fi ),
adotando-se como abcissa de "mudança de fase" o valor 2,5, intermediário entre o fator 2,0,
indicativo de lesões toleráveis, e 3,0 de lesões graves. O gráfico estabelece um limite máximo
D = 100 para o grau de dano correspondente a Fi=4, estado crítico de uma manifestação de dano.
64
propagaçãoiniciação
mudança de fase
Colapso ou perda inaceitável de funcionalidade
D = 60 Fi - 140
D = 4 Fi
432,5210
10
100
Fi
D
A primeira reta, correspondente à fase de iniciação do dano, partiria de 0, ausência completa do
dano, até o ponto de coordenadas (2,5; 10). O estabelecimento do grau 10 para a mudança de fase
deu-se a partir de sucessivos ajustes com a aplicação do modelo a casos reais. Ou seja, caso seja
determinada em um elemento uma manifestação de dano com um grau do dano D < 10, não deve
haver sinais de comprometimento ou necessidade de intervenção imediata naquele elemento.
Entretanto, considerando que os danos dos elementos da estrutura estejam próximos da mudança
de fase, a intervenção, dentro de um programa de manutenção, deve resultar em economia, no
sentido de se prevenir a propagação e a necessidade posterior de intervenção com o(s) dano(s) em
estado mais grave.
Por outro lado, para D > 10, a propagação do dano é mais rápida e aguda, devendo-se neste
trecho prever limites a partir dos quais a intervenção passa a ser necessária, urgente e
imprescindível à funcionalidade ou segurança, ou mesmo indicando o estado crítico do elemento.
Dessa forma, o grau do dano, para Fp = 10, será dado pelas expressões:
2,0 F para F 4 = D i i ≤ (5.1)
3,0 F para 140 F 60 = D i i ≥ (5.2)
65
Para danos com fator de ponderação inferiores ao máximo, isto é, Fp < 10 , o grau do dano será
obtido através da multiplicação das expressões correspondentes a cada fase, (5.1) e (5.2), pela
razão Fp / 10 :
F . F 0,4 = D p i (5.3)
F ) 14 F 6 ( = D p i (5.4)
Obviamente, fazendo Fp = 10 nas expressões (5.3) e (5.4), obtém-se novamente as expressões
(5.1) e (5.2).
Portanto, da formulação proposta, o grau do dano será uma função de duas variáveis, o fator de
ponderação ( 0 ≤ Fp ≤ 10 ) , inerente a cada manifestação de dano e pré-estabelecido para a
família, e o fator de intensidade do dano atribuído pelo profissional responsável pela inspeção
estrutural, conforme a Tabela 5.2 ( 0 ≤ Fi ≤ 4 ) . Assim, a representação gráfica do grau do dano,
D , seria dada por um volume, cuja interseção com o plano Fp = 10 resultaria na Fig.5.2.
5.2.6 – Grau de deterioração de um elemento
O "grau de deterioração de um elemento" estrutural isolado ( Gde ) é determinado em função das
manifestações dos danos detectados no elemento pela inspeção, a partir do fator de intensidade
atribuído a cada dano ( Fi ) , segundo a Tabela 5.2, e do grau respectivo do dano ( D ), calculado
das expressões (5.3) ou (5.4). Chamando de "m" o número de danos detectados no elemento, o
grau de deterioração será determinado a partir de uma das expressões seguintes:
2 m para D = G x m de ≤ (5.5)
2 > m para 1 m
D + D = G
(i)
1 m
1 = ix m de
∑ (5.6)
onde:
Di = grau do dano de ordem (i)
66
A justificativa para a formulação acima é que, num elemento com dois danos, deve prevalecer, do
ponto de vista de avaliação de sua deterioração, aquele dano cujo grau do dano é maior. Não faria
sentido adotar qualquer tipo de média que resultasse inferior ao maior grau do dano no elemento
ou somar os graus dos danos. Em qualquer dos dois casos poder-se-ia ter uma idéia errônea do
estado físico da peça. Optou-se, então, neste caso, pela adoção do grau de deterioração do
elemento como igual ao maior grau do dano.
Entretanto, sendo maior que dois o número de danos do elemento, cabe uma avaliação mais
precisa da influência da superposição dos demais danos detectados. Decidiu-se assim pela
formulação da expressão (5.6), obter-se o grau de deterioração do elemento, Gde, através da soma
do grau máximo dos danos na peça com a média aritmética dos graus dos demais (m - 1) danos.
Em outras palavras, o dano maior seria "agravado" pela soma da média dos graus dos demais
danos.
No item 5.2.4 enfatizou-se a necessidade de intervenção imediata em um elemento que
apresentasse um dano com um fator de intensidade 4,0, admitindo-se ser a situação do elemento
crítica, com relação àquele dano. É também conveniente estabelecer uma escala de medidas
necessárias a se tomar com relação a um elemento, com base no seu grau de deterioração, Gde ,
calculado a partir de todos os danos nele detectados. Dessa forma, baseando-se na Fig.5.2 e na
aplicação e ajuste da metodologia a situações reais, elaborou-se a Tabela 5.3, com recomendações
para elementos isolados. Deve-se observar que os limites estabelecidos não devem ser encarados
como absolutos mas como indicativos das medidas a se adotar. É indispensável o conhecimento e
experiência dos profissionais envolvidos para decidir sobre as decisões a tomar, levando em conta
os resultados da aplicação de metodologia.
67
Tabela 5.3 - Classificação dos níveis de deterioração do elemento
Nível de deterioração Gde Medidas a serem adotadas Baixo 0 - 15 estado aceitável
Médio 15 - 50 observação periódica e necessidade de intervenção a médio prazo
Alto 50 - 80 observação periódica minuciosa e necessidade de intervenção a curto prazo
Crítico > 80 necessidade de intervenção imediata para restabelecer funcionalidade e/ou segurança
5.2.7 – Grau de deterioração de uma família de elementos
O "grau de deterioração de uma família" ( Gdf ) é definido como a média aritmética dos graus de
deterioração daqueles elementos que apresentem danos expressivos. Ou seja, o cálculo do grau de
deterioração da família deve evidenciar os elementos mais danificados e não ser mascarado por
aqueles elementos com deterioração de menor grau.
Para caracterizar os assim denominados "danos expressivos", buscou-se uma definição para um
valor limite do grau de deterioração do elemento. Assumindo a hipótese, nas matrizes das
diferentes famílias de elementos, da ocorrência simultânea de todos os danos possíveis com um
fator de intensidade Fi = 2,5, valor hipotético correspondente à mudança da fase de iniciação para
a de propagação do dano, resultou de todos os cálculos um valor aproximadamente constante,
ligeiramente superior a Gde = 15 . Este valor, considerado então como um limite, mostrou-se
consistente, isto é, levou as conclusões adequadas sobre os elementos mais danificados e
indicando a necessidade de intervenção nas obras onde foram aplicadas esta metodologia.
Assim, tomando-se a média aritmética dos graus de deterioração apenas daqueles elementos com
Gde ≥ 15 , tem-se a expressão do grau de deterioração da família dada por:
n
G = G
(i) e d
n
1 =if d
∑ (5.7)
onde:
n: número de elementos componentes da família com Gde ≥ 15 .
A presente formulação é diferente da proposta por Klein et alli (1991), que adota um coeficiente δ
68
para evidenciar os elementos de uma família com danos mais expressivos. Por outro lado, estes
autores trabalharam com a média de todos os graus de deterioração dos elementos o que pode
resultar, segundo simulações efetuadas no presente trabalho, inadequado. Optou-se aqui por
trabalhar apenas com aqueles elementos com danos acima de um determinado limite pré-fixado,
por acreditar que estes serão os de maior influência sobre o grau de deterioração da família e nas
decisões sobre a necessidade e momento mais adequado para intervenção.
Quando em uma família de elementos verificar-se graus de deterioração Gde < 15 para todos os
elementos, o grau de deterioração da família será Gdf = 0, não contribuindo para o cálculo do grau
de deterioração da estrutura.
5.2.8 – Fator de relevância estrutural da família de elementos
O fator de relevância estrutural da família de elementos ( Fr ) tem por objetivo considerar a
importância relativa das diversas família de elementos, dentro do conjunto em que a obra é
subdividida, no comportamento da estrutura e bom desempenho da mesma. Este fator consta da
metodologia proposta por Klein et alli (1991), obviamente, conforme objetivo do trabalho, com
uma classificação específica para obras de arte, não aplicável a estruturas de edificações usuais.
A definição do fator de relevância dependerá da tipologia de cada estrutura. Fusco (1976)
classifica as peças estruturais em terciárias, secundárias e primárias, com importância crescente
no desempenho da estrutura. Para edificações com estrutura convencional, adotou-se na presente
pesquisa uma escala que, observando alguns dos critérios sugeridos por Fusco, define os fatores
de relevância de uma família de elementos, como segue:
- Elementos de composição arquitetônica: Fr = 1,0
- Reservatório superior: Fr = 2,0
- Escadas/Rampas, Reservatório inferior, Cortinas, Lajes secundárias: Fr = 3,0
- Lajes, Fundações, Vigas secundárias, Pilares secundários: Fr = 4,0
- Vigas e Pilares principais Fr = 5,0
Alterações em alguns desses fatores, ou mesmo inclusões de outras famílias de elementos, podem
ser necessárias conforme o sistema estrutural em análise.
69
5.2.9 - Grau de deterioração da estrutura
O grau de deterioração da estrutura como um todo ( Gd ) é definido como uma função dos
diferentes graus de deterioração das diversas famílias de elementos da edificação, afetados pelos
respectivos fatores de relevância estrutural, na forma proposta por Klein et alli (1991).
Considerando o conjunto de todas as "k" famílias de elementos que compõem um estrutura tem-
se:
F
G . F = G
(i) r
k
1 = i
(i) df(i) r
k
1 = id
∑
∑ (5.8)
onde:
k : número de famílias de elementos presentes na edificação;
Fr : fator de relevância estrutural de cada família;
Gdf : grau de deterioração da família
Obtido o valor de Gd , da equação 5.8, uma estrutura pode ser classificada, segundo uma escala,
como a mostrada pela Tabela 5.4, em quatro níveis de deterioração, que indicam a situação atual
da estrutura e as medidas de intervenção que deverão ser tomadas, a médio e curto prazo,
objetivando uma manutenção adequada para a estrutura.
Tabela 5.4 - Classificação dos níveis de deterioração da estrutura
Nível de deterioração Gd Medidas a serem adotadas Baixo 0 - 15 estado aceitável
Médio 15 - 40 observação periódica e necessidade deintervenção em médio prazo
Alto 40 - 60 observação periódica minuciosa e necessidade de intervenção em curto prazo
Crítico > 60 necessidade de intervenção imediata para restabelecer funcionalidade e/ou segurança
Cabe ressaltar que a Tabela 5.4 apresenta as medidas recomendadas segundo o nível de
deterioração da estrutura como um todo. Entretanto, conforme mencionado nos itens 5.2.4 e
5.2.6 (Tabela 5.3), cabe frisar a importância da análise individual dos Gde, pois pode ser
recomendada a intervenção imediata ou a curto e médio prazo em elementos isolados da
70
estrutura, dependendo do fator de intensidade de um dano ou do grau de deterioração do
elemento. Ou seja, o nível de deterioração de uma estrutura pode ser aceitável do ponto de vista
global mas haver necessidade de intervenção em elementos isolados.
5.3 - APLICAÇÃO DA METODOLOGIA
5.3.1 - Introdução
A primeira etapa da aplicação da metodologia consiste em se obter um conhecimento razoável da
edificação objeto de análise, através da realização de um levantamento minucioso de dados, nos
seguintes aspectos: análise dos projetos; aspectos construtivos; período de início e término das
obras; problemas ocorridos por época da construção; como, quando e por quem são efetuadas as
manutenções, caso existam; destinação original (edificação pública, edificação residencial, e
outras) e utilização atual; e outras características relevantes sobre a edificação em estudo.
A segunda etapa, está relacionada aos procedimentos operacionais relativos à aplicação da
metodologia. Seguindo as orientações relatadas no Capítulo 4, item 4.2.1, os passos a serem
seguidos são:
1º) Análise do projeto arquitetônico e estrutural, como preparação para efetuar a inspeção visual,
através de:
identificação do sistema estrutural;
divisão da estrutura em módulos, de preferência delimitados pelas juntas de dilatação da
estrutura;
identificação de todos os elementos estruturais através de legendas que facilitem a inspeção.
2º) Inspeção dos elementos estruturais, utilizando o caderno de inspeção que contém as matrizes
com as possíveis manifestações patológicas de cada elemento (ver Anexo A), visando:
identificar visualmente os danos das peças estruturais;
classificar os danos, atribuindo a cada um deles um fator de intensidade ( Fi ), conforme Tabela
5.2 .
71
3º) Realizar, quando necessário, ensaios simples de caracterização de propriedades dos materiais,
como, por exemplo, para determinação da profundidade de carbonatação, utilizando fenolftaleína,
realizado em uma das obras analisadas;
4º) Tratamento dos dados coletados, podendo ser usados programas elaborados para este fim, ou
mesmo planilhas eletrônicas, para o cálculo dos grau de deterioração do elemento, família e da
estrutura. Na presente pesquisa foi usado o programa Excel, planilha eletrônica da Microsoft.
Caso não se disponha de computadores as matrizes do caderno de inspeção podem ser analisadas
com facilidade por cálculos manuais.
6º) Elaboração das conclusões a partir da determinação dos graus de deterioração dos elementos,
das famílias e da estrutura.
5.3.2 - Primeiro estudo de caso - Edificação escolar pública
A primeira aplicação da metodologia proposta foi realizada no prédio do Departamento de
Engenharia Civil da Faculdade de Tecnologia da Universidade de Brasília. A primeira etapa
consistiu no levantamento das características básicas do edifício, composto por módulos com um
ou dois pavimentos, com área construída de aproximadamente 4.000 m2. A estrutura de concreto
armado é aparente, com fechamento de alvenarias de bloco cerâmico, sendo parte aparente e parte
revestida. A cobertura é composta de telhas metálicas não padronizadas, lajes e calhas
impermeabilizadas e "sheds" para iluminação. O prédio destina-se a salas de aula, de professores,
administrativas, auditório, copa e banheiros.
A construção do prédio foi iniciada em maio de 1974 e concluída em setembro de 1976, tendo
sido paralisada de julho de 1975 a julho de 1976, por motivo de falta de recursos. A empresa
construtora foi a Construtora Loyo S.A. com a fiscalização a cargo da UnB.
Os documentos relativos a Projeto de arquitetura, estruturas, fundações e instalações, bem como
os diários da obra, laudos de sondagens e especificações dos materiais encontram-se arquivados
na Prefeitura do Campus da UnB.
Durante a utilização do prédio não houve alteração da destinação para o qual foi projetado, nem
72
indícios de intervenção na estrutura. Foram detectados, em alguns trechos da laje de cobertura,
remendos na impermeabilização que, no entanto, não foram feitos adequadamente, tendo em vista
os consideráveis problemas de infiltração detectados.
A segunda etapa da aplicação da metodologia iniciou-se pela análise dos projetos de arquitetura e
estrutural, para a identificação do sistema estrutural. A estrutura foi dividida em 6 (seis) módulos
com os seus elementos identificados e numerados para efeito da inspeção.
A título de demonstração da metodologia utilizada, descrevem-se, a seguir, os procedimentos
empregados na avaliação do nível de deterioração de alguns elementos. Os elementos escolhidos
podem ser vistos em fotos no Anexo B.3. As tabelas mostram matrizes típicas representativas de
elementos distintos e apresentam-se os resultados obtidos, com conclusões sobre a situação física
de alguns elementos e da estrutura global do prédio do Departamento de Engenharia Civil da
UnB.
a) Elemento laje-calha:
Os resultados da inspeção visual e a pontuação para cada dano encontrado em uma laje do tipo
"calha" (cobertura ao redor de um shed de iluminação) constam da Tabela 5.5. Devido à
impermeabilização deficiente da laje, foram constatadas várias manchas de infiltração,
classificadas com o fator de intensidade Fi = 2 (manchas pequenas). Em conseqüência da
constante penetração de água e alto teor de umidade, o ambiente pode ser classificado como
agressivo, principalmente considerando a possibilidade de haver carbonatação, tendo sido
atribuído aos danos eflorescência e manchas de corrosão Fi = 3 . Às fissuras presentes foi
atribuído o fator Fi = 2, bem como ao cobrimento deficiente, certamente responsável pelo
agravamento dos danos.
Quanto ao dano "carbonatação", apesar de existente, não foi atribuída intensidade para evitar
superposição com a corrosão, já considerada com Fi = 3. Esta observação vale para várias das
tabelas subseqüentes.
A tabela apresenta os valores do grau do dano, D , calculados para cada dano. A maior pontuação
ocorreu para manchas de corrosão com D = 28 , devido ao alto fator de ponderação do dano no
elemento (Fp = 7), conjugado à também alta intensidade verificada. Apenas este dano responde
73
no cálculo por aproximadamente 80% do valor do grau de deterioração do elemento. O dano
eflorescência também classificado com intensidade três tem menor fator de ponderação, o que
resulta em menor influência no grau de deterioração do elemento.
Tabela 5.5 - Laje
Nome do Elemento laje calha - shed 4 Local pav. térreo -mod 1 - ENC - UnB Danos FP Fi D segregação 5 - 0 eflorescência 3 3 12 esfoliação 8 - 0 desagregação 7 - 0 cobrimento deficiente 6 2 4,8 manchas de corrosão 7 3 28 flechas 10 - 0 fissuras 10 2 8 carbonatação 7 - 0 infiltrações 6 2 4,8 presença de cloretos 10 - 0 manchas 5 - 0 Gde 35,4
O exemplo mostra que elementos com danos de grande intensidade Fi , combinados com alto
fator de ponderação Fp , são preocupantes e preponderantes no cálculo, certamente levando a
altos valores do Gde.
O elemento, isoladamente, apresenta um grau de deterioração médio, Gde = 35,4, portanto na
faixa 15 - 50, nível de deterioração médio da Tabela 5.3, sugerindo observação periódica e
necessidade de intervenção a médio prazo.
b) Elemento laje:
Uma laje do teto do pavimento térreo (L2a - módulo 4 - Anexo B) apresentou na inspeção
algumas situações interessantes para classificação dos danos, valendo ser apresentada como
exemplo:
− grande infiltração, chegando na época das chuvas, a motivar a interdição da sala de aula.
Atribuiu-se a intensidade máxima Fi = 4 para o item infiltração o que caracteriza
necessidade de intervenção urgente no elemento.
74
− manifestações leves de manchas de corrosão e fissuras estabilizadas., recebendo o fator
intensidade dois, sendo as lesões classificadas como toleráveis.
A matriz dos resultados da inspeção desta laje consta da Tabela 5.6. A presença de um dano no
estado crítico, como é o caso da infiltração, levou a um alto grau de deterioração, Gde = 66,8.
Este valor classifica o elemento no nível de deterioração alto, na faixa 50 < Gde < 80 , segundo a
Tabela 5.3, confirmando a necessidade de intervenção em curto prazo.
Tabela 5.6 - Laje
Nome do Elemento L2a Local pav. térreo -mod 4 - sala D 13 Danos FP Fi D segregação 5 - 0 eflorescência 3 - 0 esfoliação 8 - 0 desagregação 7 - 0 cobrimento deficiente 6 - 0 manchas de corrosão 7 2 5,6 flechas 10 - 0 fissuras 10 2 8 carbonatação 7 - 0 infiltrações 6 4 60 presença de cloretos 10 - 0 manchas 5 - 0 Gde 66,8
É importante observar deste exemplo que a metodologia não está preocupada somente com os
aspectos de segurança, mas também com os aspectos de estética e funcionalidade, mesmo não
havendo problemas estruturais imediatos que comprometam a segurança. Ou seja, uma
intervenção adequada e simples nesta laje, corrigindo os problemas de infiltração, já indicada
pelo fator de intensidade quatro, com certeza diminuirá o seu grau de deterioração.
c) Elemento viga:
Para exemplo da aplicação da metodologia tomou-se a Viga 1 (Shed 3 - Pav. Térreo - Mod.1 -
Secretaria). Na inspeção foram observados os danos seguintes:
− fissura estabilizada com abertura excessiva. Origem provável no projeto estrutural, na
75
concepção e por deficiência de armadura transversal de cisalhamento. Trata-se de uma viga
secundária, sem grandes responsabilidades estruturais. Porém, no que se refere à
durabilidade, é bastante grave, apresentando sinais de degradação do concreto e corrosão da
armadura, agravado pelo ambiente com umidade constante em períodos de chuva. Atribuiu-se
a pontuação três para a intensidade do dano (fissura com abertura excessiva estabilizada;
− eflorescência de intensidade alta com manchas de corrosão e grande intensidade de manchas
brancas e alto índice de carbonatação localizada no concreto vizinho à armadura. Causa
provável nas grandes infiltrações da laje sobre a viga associado à camada de concreto de
cobrimento deficiente. Adotou-se para o item eflorescência o fator de intensidade de grau
3(três). Para a carbonatação, localizada, atingindo a armadura e ambiente úmido, foi adotada
a intensidade três. Observou-se, para o cobrimento Fi = 1 e para as manifestações leves de
manchas de corrosão Fi=2. Diferentemente do enunciado no (item a), a carbonatação foi aqui
considerada, em virtude de ser agravante das manifestações ainda leves de manchas de
corrosão. Os resultados da inspeção e dos ensaios estão refletidos na Tabela 5.7.
Em razão de três danos com fator de ponderação médio (5) e alto (7 e 10) apresentarem a
classificação de "lesões graves" (fator de intensidade 3) obteve-se para o elemento um grau alto
de deterioração, Gde = 54, sendo recomendada intervenção de curto prazo no elemento,
principalmente por questões de durabilidade, visto ser o elemento de importância secundária na
estrutura.
Tabela 5.7 - Viga
Nome do Elemento Viga 1 - shed 3 Local Pav. térreo - mod 1 - secretaria Dano FP Fi D segregação 4 - 0 eflorescência 5 3 20 esfoliação 8 - 0 desagregação 7 - 0 cobrimento deficiente 6 1 2,4 manchas de corrosão 7 2 5,6 flechas 10 - 0 fissuras 10 3 40 carbonatação 7 3 28 infiltração 6 - 0 presença de cloretos 10 - 0 manchas 5 - 0 Gde 54,0
76
Para os demais elementos da estrutura seguiram-se os mesmos procedimentos dos exemplos
apresentados. Dessa forma, foram calculados os graus de deterioração de cada elemento
inspecionado e das respectivas famílias. O resumo dos resultados do cálculo dos graus de
deterioração, Gdf , das diversas famílias de elementos da estrutura em questão, com seus
respectivos fatores de relevância, Fr , são apresentados na Tabela 5.8 abaixo, onde também se
apresenta o resultado final do cálculo do grau de deterioração de toda a estrutura , Gd .
Tabela 5.8 - Grau de deterioração da estrutura - ENC - FT
Família de elementos Gdf Fr Gdf x Fr Viga principal 34,1 5 170,3 Viga secundária 46,1 4 184,6 Laje principal 40,7 4 162,9 Laje secundária 30,1 3 90,2 Pilar 31,6 5 159,0 Total 21 766,0 Gd = 36,5
Os resultados apresentados na Tabela 5.8 indicam que o prédio do Departamento de Engenharia
Civil da Universidade de Brasília, apresenta um grau de deterioração de sua estrutura classificado
como médio, conforme a Tabela 5.4. Tal fato sugere que a estrutura como um todo deve ser
objeto de observações periódicas e a necessidade de intervenção a médio prazo. Entretanto,
conforme visto anteriormente, para determinados elementos é recomendável a intervenção a curto
prazo, ou mesmo imediata, como é o caso da laje L2a, corrigindo-se as infiltrações para
restabelecer sua funcionalidade. Caso sejam tomadas as medidas adequadas, haverá redução
numérica substancial do grau de deterioração dos elementos citados e, conseqüentemente, do grau
da estrutura, passando ao nível aceitável. A metodologia mostrou, portanto, ser consistente para
este estudo de caso .
5.3.3 - Segundo estudo de caso - Edificação residencial pública
A metodologia proposta foi aplicada a um prédio residencial de propriedade da Universidade de
Brasília, destinada a moradia de funcionários e professores, localizado na SQN 107, Bloco H. A
primeira etapa foi também o levantamento das características básicas do edifício. Trata-se de
estrutura em concreto aparente constituída de 6 pavimentos-tipo, pilotis e garagem no subsolo,
77
com aproximadamente 14.000 m2. Foi objeto de inspeção apenas a prumada central da edificação,
situada entre duas juntas de dilatação, com aproximadamente 4670 m2, constituída pelo térreo
(recepção e recreação) e garagem comuns e por 2 apartamentos/andar, com sala, 4 quartos, 2
banheiros, lavabo, cozinha, copa, área de serviço e dependências.
As informações da Prefeitura do Campus da UnB indicaram ter sido a obra licitada e contratada
pela Novacap (Orgão do Governo do D.F.), com a fiscalização da UnB pela Prefeitura
Universitária. O recebimento da obra deu-se em 1970 com a construção a cargo da atual
Construtora Serveng-Civilsan S.A.
Devido à falta de recursos a obra ficou um período paralisada, não se obtendo ao certo o tempo
de paralisação. Não foi possível encontrar os arquivos da obra, tendo os dados sido obtidos
através de entrevistas. No que diz respeito aos projetos, alguns foram extraviados, encontrando-se
na Prefeitura do Campus apenas as cópias de alguns projetos, mesmo estes incompletos.
Também, não se tem registros dos problemas que possam ter ocorrido à época da construção.
Com relação às características da edificação, um dos aspectos que chamou a atenção foi a
utilização de uma laje dupla, a inferior em concreto moldado no local e a superior pré-fabricada,
como solução para a passagem de tubulações hidráulico-sanitárias provenientes das áreas
molhadas, tendo sido usado forro de gesso nos ambientes comuns, como por exemplo quarto e
sala. Em função disto, os problemas de infiltração causados por rompimentos de tubulação são
uma constante na edificação, principalmente no pilotis (térreo).
A segunda etapa da aplicação foi a análise dos projetos de arquitetura e estrutura disponíveis,
para identificação do sistema estrutural. Os elementos da parte da estrutura escolhida para análise
foram identificados e numerados para inspeção. Após esses procedimentos, efetuou-se a inspeção
visual de todos os elementos.
A título de demonstração da metodologia são apresentados os procedimentos para avaliação da
deterioração de alguns elementos. Os elementos escolhidos podem ser vistos em fotos do Anexo
C.3. As tabelas ,a seguir, mostram os tipos de matrizes utilizadas e os resultados obtidos. Cabe
observar, que as matrizes são as mesmas referenciadas na aplicação anterior, sendo que no caso
presente trata-se de edificação residencial.
78
a) Elemento laje:
Este exemplo relata a aplicação da metodologia à laje do pilotis (teto do térreo) que recebeu a
identificação L9 (Anexo C). Na inspeção visual foram observados os aspectos seguintes,
importantes para classificação dos danos existentes:
− a concepção do projeto arquitetônico e estrutural desta edificação é um exemplo de como não
se pensava em manutenção estrutural àquela época. A solução adotada para a passagem de
tubulações das áreas molhadas, anteriormente mencionada, ocasiona vazamentos constantes
nas tubulações, cujos reparos são feitos através do piso, por ser mais fácil quebrar a laje pré-
fabricada do que a de concreto estrutural. Em conseqüência das dificuldades na correção dos
vazamentos e pelo fato de sua ocorrência no teto do térreo não interferir em nenhum
apartamento, a recuperação não é executada provocando grandes infiltrações, com danos
preocupantes;
− a estrutura apresenta infiltração generalizada provocando problemas de corrosão de
armaduras em várias peças, algumas com destacamento do concreto, e presença de fissuras
estabilizadas porém com aberturas excessivas.
Conforme pode ser visto na Tabela 5.9, o fator de intensidade máxima (quatro) foi atribuído ao
dano infiltração - necessidade de intervenção urgente, no que diz respeito à durabilidade do
concreto e funcionalidade da estrutura, embora não havendo comprometimento aparente de
ordem estrutural a curto prazo.
O fato de ter ocorrido o dano mencionado, com fator de intensidade crítico, recomendando
intervenção imediata, combinado com outros danos, alguns em estado grave, levou a se obter um
grau de deterioração do elemento, Gde = 80,2 , que o classifica no nível crítico. Este valor de Gde
vem confirmar a necessidade de intervenção imediata no elemento.
79
Tabela 5.9 - Laje
Nome do Elemento L 9 Local SQN 107 / H / pilotis Danos FP Fi D segregação 5 0 eflorescência 3 2 2,4 esfoliação 8 2 6,4 desagregação 7 0 cobrimento deficiente 6 3 24 manchas de corrosão 7 3 28 flechas 10 0 fissuras 10 3 40 carbonatação 7 0 infiltrações 6 4 60 presença de cloretos 10 0 manchas 5 0 Gde 80,2
É importante observar deste exemplo que qualquer dano que ocorra com fator de intensidade ( Fi)
crítico, caso seja associado a outros danos de intensidade média ou alta, levará a um alto valor
para o grau de deterioração do elemento, principalmente em se tratando de danos com fatores de
ponderação ( Fp ) elevados.
b) Elemento viga:
É apresentada a aplicação da metodologia às vigas V1s e V2s localizadas no teto do subsolo,
igualmente apoiadas em cada extremo no mesmo pilar da estrutura da cortina, paralelas e
adjacentes a uma junta de dilatação. Na inspeção, destacou-se o problema da contínua infiltração
na junta de dilatação entre as vigas, devido à lavagem de piso e água de chuva, agravado pela
impermeabilização deficiente. Dessa forma, criou-se um ambiente úmido constante, ocasionando
sérios problemas de corrosão de armadura, chegando a provocar lascamentos do concreto das
vigas;
Conforme mostra a Tabela 5.10, construída para uma das duas vigas citadas, atribuiu-se o valor
máximo para o fator de intensidade Fi = 4, para o dano manchas de corrosão, na realidade
ocorrendo corrosão acentuada da armadura principal. Atribui-se ao dano esfoliação o fator Fi = 3,
em virtude de lascamento do concreto em grande proporções, com exposição das armaduras. Ao
80
dano infiltração atribui-se Fi=2, pela presença de pequenas manchas na superfície inferior da
viga.
A metodologia proposta fornece para este elemento, considerado isoladamente, um grau de
deterioração Gde = 93,3, considerado crítico segundo a Tabela 5.3, recomendando intervenção
imediata, no caso, para recuperar as condições de integridade da peça e evitar o risco de
agravamento do problema, com perda de capacidade portante.
Tabela 5.10 - Viga
Nome do Elemento V 1s Local SQN 107 / H / subsolo Dano Fp Fi D segregação 4 - 0 eflorescência 5 - 0 esfoliação 8 3 32 desagregação 7 - 0 cobrimento deficiente 6 3 24 manchas de corrosão 7 4 70 flechas 10 - 0 fissuras 10 - 0 carbonatação 7 - 0 infiltração 6 2 4,8 presença de cloretos 10 - 0 manchas 5 - 0 Gde 93,3
c) Elemento pilar:
Este exemplo mostra os resultados da inspeção de um pilar do subsolo do prédio em estudo
(Tabela 5.11). O pilar é parte da estrutura da cortina, sustentando as vigas V1s e V2s do teto do
subsolo, adjacentes a uma junta de dilatação, analisadas no (item b). Da inspeção destacou-se,
como problema mais grave, o princípio de esmagamento observado na cabeça do pilar. Pela
concepção estrutural, o pilar é único, isto é, a junta entre as vigas não se estende ao pilar. A
movimentação das vigas da superestrutura, por variações de temperatura, provocou graves danos
na extremidade superior do pilar, com sinais de esmagamento e perda da seção de concreto,
expondo a armadura principal próxima ao nó viga-pilar. O pilar tem seção transversal de
81
dimensões suficientes, numa análise superficial, estando ligado à cortina e suportando apenas as
cargas do piso do térreo, não sendo, provavelmente, o esmagamento devido ao carregamento, mas
sim à abrasão.
Tabela 5.11 - Pilar
Nome do elemento P1s Local SQN 107 / H / subsolo Dano Fp Fi D desvio de geometria 8 - 0 recalque 10 - 0 infiltração na base 6 - 0 segregação 6 - 0 eflorescência 5 - 0 esfoliação 8 - 0 desagregação 7 - 0 sinais de esmagamento 10 4 100 cobrimento deficiente 6 - 0 manchas de corrosão 7 4 70 fissuras 10 - 0 carbonatação 7 - 0 presença de cloretos 10 - 0 manchas 5 - 0 Gde 100
Atribuiu-se ao dano sinais de esmagamento, a intensidade do dano 4 (quatro), o que caracteriza
"estado crítico" (ver Tabela 5.2), diante do intenso lascamento do concreto, com perda relevante
de seção, e exposição da armadura, inclusive com início de flambagem de uma barra da armadura
longitudinal. Com a presença de corrosão acentuada da armadura principal e perda de seção
relevante de uma das barras expostas, atribuiu-se ao dano manchas de corrosão Fi = 4. Com os
resultados da inspeção construiu-se a matriz da Tabela 5.11.
O pilar tem, portanto, um nível de deterioração crítico, conforme a Tabela 5.3, com o grau de
deterioração Gde >80, recomendando intervenção imediata. O caso deste pilar é extremamente
grave, inclusive com risco de colapso localizado, caso medidas urgentes não sejam tomadas.
Para os demais elementos da estrutura seguiram-se os mesmos procedimentos para a classificação
dos danos. Calculou-se então o grau de deterioração dos elementos e respectivas famílias, e da
parte da estrutura analisada. O resumo dos resultados consta da Tabela 5.12.
82
Tabela 5.12 - Grau de deterioração da estrutura - SQN 107 /H
Família de elementos Gdf Fr Gdf x Fr Viga principal 41,6 5 207,9 Viga secundária 40,2 4 160,8 Laje principal 35,4 4 141,6 Laje secundária 20,8 3 62,4 Pilar 70,6 5 353,2 Reservatório superior 34,6 2 69,2 Total 23 995,1 Gd = 43,3
Os resultados apresentados na Tabela 5.12, indicam para o prédio da SQN 107 Bloco H um grau
de deterioração da estrutura alto, segundo a Tabela 5.4, o que recomenda para a estrutura
observação periódica e necessidade de intervenção em curto prazo. Para determinados elementos,
caso da laje do item a),viga do item b) e pilar do item c), mencionados anteriormente, cujo nível
de deterioração é crítico com Gde ≥ 80 , é recomendável a intervenção imediata para restabelecer
a sua integridade e garantir a segurança e durabilidade. No caso particular do pilar P1s, do item
c), a situação é bastante grave e mais urgente a intervenção.
5.3.4 - Conclusão
Observa-se que das duas edificações inspecionadas, a primeira apresenta grau de deterioração
médio, recomendando intervenção a médio prazo, e a outra alto, intervenção a curto prazo,
Entretanto, alguns elementos isolados, apresentam danos de intensidade máxima e um grau de
deterioração crítico indicando necessidade de intervenção imediata.
Embora as edificações tenham ocupações diferenciadas, têm em comum, a falta completa de
manutenção, proveniente não só da carência de recursos das instituições públicas de ensino, mas
também da ausência de uma conscientização por parte dos setores responsáveis pela manutenção
de edificações públicas, não havendo uma política de manutenção preventiva, mas apenas reparos
quando a situação é crítica. A maioria das manifestações patológicas encontradas nos dois casos
está relacionada à ausência de manutenção das instalações hidráulico-sanitárias e
impermeabilizações.
83
As manifestações patológicas no primeiro estudo de caso, estão em grande parte relacionadas à
concepção adotada no projeto arquitetônico da cobertura da edificação, que é altamente suscetível
ao aparecimento de problemas de infiltração. No segundo estudo, o dano apresentado nos pilares
do subsolo, descritos na letra c) do item 5.3.3, caracterizam erro de concepção do projeto
estrutural, devido à ausência de juntas de dilatação nos pilares.
A metodologia aplicada nos dois estudos de casos, após várias etapas de aferição e ajustes na
formulação proposta, apresentou bons resultados e mostrou-se consistente, pois as conclusões
obtidas refletiram o estado de deterioração em que se encontram as estruturas, com
recomendações técnicas que podem ser facilmente constatadas por profissionais da área de reparo
estrutural.
Pelos resultados apresentados, embora ressaltando que um número maior de aplicações é
necessário para melhor ajustar a formulação e os parâmetros empregados, a metodologia mostrou
ser de utilidade prática na elaboração de diagnósticos de estruturas, fornecendo dados relevantes
para a avaliação das condições estruturais e indicando diretrizes sobre as decisões a tomar.
84
6 - CONCLUSÕES
6.1 - INTRODUÇÃO
A ocorrência de deterioração em estruturas de concreto armado, que há não muito tempo se
acreditava pudessem durar ilimitadamente, levou à adoção pelas normas mais recentes dos
conceito de durabilidade e vida útil, a partir das fases de concepção e projeto, como também ao
reconhecimento da necessidade de manutenção preventiva da estrutura como forma de garantir
um padrão aceitável para a edificação ao longo de sua vida útil prevista.
Este trabalho teve como objetivo principal o desenvolvimento de uma metodologia para a
manutenção de estruturas de concreto armado de edificações usuais, procurando preencher uma
lacuna existente, não só nas práticas correntes dos usuários das edificações e do meio técnico
envolvido com a tecnologia e indústria da construção, como nas próprias normas brasileiras.
A pesquisa parte da identificação das manifestações de defeitos mais encontradas nas estruturas
de concreto armado de edificações usuais e busca estabelecer procedimentos de inspeção e
avaliação das estruturas, através da determinação de graus de deterioração da estrutura e de seus
elementos isolados, com o intuito de subsidiar planos de manutenção das estruturas ao longo do
tempo.
6.2 - SOBRE A IMPORTÂNCIA DA MANUTENÇÃO ESTRUTURAL
Apesar do grande desenvolvimento de métodos de cálculo e técnicas construtivas que permitiram
projetos de estruturas mais esbeltas em concreto armado, apresentando desempenho aceitável ao
longo do tempo, não são menos evidentes as manifestações de deterioração em estruturas, cada
vez mais numerosas à medida que as construções de concreto armado vão envelhecendo.
As estruturas de concreto armado sofrem, além das ações mecânicas impostas, as ações de
agentes físicos, químicos e biológicos, que vão contribuir para a deterioração do concreto e das
armaduras ao longo do tempo. É essencial considerar corretamente, ainda na fase de projeto,
85
todos os conjuntos de ações que possam atuar durante a vida útil prevista bem como planejar as
estratégias para a manutenção preventiva da estrutura.
Nesse sentido, as normas e códigos recentes sobre projeto e execução de estruturas de concreto
vêm dedicando capítulos específicos ao assunto. Este é o caso do Código Modelo MC-90, do
CEB-FIP (1991). O texto base para revisão da NB-1/78 (ABNT,1992), proposto para discussão,
acrescenta um capítulo dedicado a durabilidade. No entanto, no que se refere às disposições sobre
programas de manutenção, a norma não apresenta proposta, indicando apenas uma possibilidade
de inclusão em um dos capítulos futuros.
Apesar de cada vez mais clara, para pesquisadores de estruturas de concreto e de tecnologia das
construções, a necessidade da manutenção estrutural como requisito essencial para que as
edificações tenham a durabilidade assegurada, estes conceitos são ainda recentes do ponto de
vista científico, mesmo a nível internacional, devendo ser ainda motivo de extensos estudos e
pesquisas.
6.3 - SOBRE A EVOLUÇÃO DE DEFEITOS NAS CONSTRUÇÕES
O conhecimento sobre a evolução de defeitos nas construções, analisando a causa e/ou causas
coadjuvantes dos mesmos, é importante fonte de ensinamento para a Engenharia, no sentido de
possibilitar sua correção e evitar sua reprodução futura.
A análise de pesquisas realizadas na Europa registra uma tendência crescente de aumento da
ocorrência de falhas no projeto, no controle da qualidade dos materiais e na utilização da
edificação, e uma tendência nitidamente decrescente para os defeitos provenientes de falhas de
execução. Registra-se ainda, que os problemas originados por ações químicas tendem a crescer de
forma relevante, justificando um maior rigor na execução, no controle de qualidade dos materiais,
e nos aspectos relativos à utilização e manutenção das edificações. No Brasil, no entanto, apesar
de precários os dados disponíveis, a tendência se modifica, sendo a execução deficiente a causa
principal das manifestações de defeitos.
Uma análise da metodologia adotada na maioria das pesquisas sobre defeitos em estruturas
86
mostra uma preocupação acentuada com a qualidade das obras e causas de danos, observando-se,
no entanto, que a manutenção recebe pouco destaque como responsável pela durabilidade
estrutural. Algumas vezes, sequer foi considerada como causa de problemas patológicos, ficando
mascarada no item utilização, ocupação ou uso/manutenção. Mais recentemente, entretanto, a
manutenção vem merecendo maior atenção, inclusive pela constatação que muitos dos problemas
estruturais registrados como erros de projeto ou de execução estão, na realidade, associados à não
previsão de manutenção. Tal fato foi relatado em pesquisas desta natureza na Região Amazônica
(Aranha & Dal Molin, 1994) e no Distrito Federal (Campos & Valério, 1994), onde se ressalta a
ausência de manutenção preventiva como causa importante na deterioração precoce das
edificações.
6.4 - SOBRE AS METODOLOGIAS DE MANUTENÇÃO DISPONÍVEIS
Embora crescente o reconhecimento da importância da manutenção na durabilidade estrutural,
são ainda insuficientes, mesmo nos países desenvolvidos, as disposições normativas sobre
programas de manutenção. Atenção crescente tem sido dedicada à durabilidade como objetivo no
projeto e execução sem, no entanto, estabelecer critérios objetivos para manutenção. Algumas
entidades públicas e privadas vêm desenvolvendo metodologias de manutenção para atender às
suas demandas específicas, como no caso de barragens e obras de arte, havendo entretanto uma
lacuna importante no que se refere às edificações usuais.
Vale mencionar a metodologia para manutenção de estruturas de concreto armado e protendido
recomendada pela FIP (1988), abrangente e de simples aplicação, estabelecendo intervalos para
inspeção estrutural de edificações, baseada numa classificação das estruturas, segundo as
conseqüências de um eventual colapso ou retirada de funcionamento, e das condições ambientes e
natureza das cargas.
Constata-se das poucas recomendações existentes em normas, a ausência de critérios e
parâmetros para a manutenção que permitam classificar, objetivamente, o nível de deterioração
de uma estrutura, de forma a identificar uma eventual necessidade de intervenção e o momento
mais adequado. Neste sentido, merece destaque a metodologia proposta por Klein et alli (1991),
direcionada para a quantificação do nível de danos de estruturas de pontes e viadutos, visando o
87
estabelecimento de estratégias de manutenção. No entanto, devido às especificidades da tipologia
das estruturas de obras de arte, a metodologia não se mostrou adequada para aplicação direta em
estruturas de edificações usuais.
6.5 - SOBRE A METODOLOGIA PROPOSTA
A metodologia desenvolvida no presente trabalho tem por objetivo verificar o desempenho de
estruturas de concreto de edificações usuais, nos aspectos de segurança, funcionalidade e estética,
através da quantificação de um nível de deterioração, com base nos dados coletados através de
um caderno de inspeção, aplicado por profissional da área.
A metodologia baseia-se na formulação proposta de Klein et alli (1991), descrita no ítem 4.1.2,
modificada e ampliada através de uma analogia com o modelo desenvolvido por Tuutti (1982)
para corrosão de armaduras, generalizado pelo Código Modelo MC-90 do CEB-FIP (1991) aos
demais tipos de degradação das estruturas. Segundo este modelo, a deterioração se desenvolve
em duas etapas distintas, iniciação e propagação dos danos. Na fase de iniciação, os danos são
imperceptíveis, a velocidade de degradação é lenta e não representa comprometimento para a
vida útil. Na propagação, a existência de fatores acelerantes do processo de deterioração leva ao
aumento da velocidade de degradação podendo, mesmo, comprometer a capacidade portante da
estrutura.
A estrutura é dividida em "famílias" de elementos, montando-se para cada elemento uma matriz
de desempenho, onde constam os "fatores de ponderação" relativos a cada dano típico do
elemento. São atribuídos pelos profissionais responsáveis, segundo critérios pré-estabelecidos em
um Caderno de Inspeção, os "fatores de intensidade" dos danos. Calculado o grau do dano,
determina-se, para cada elemento, um grau de deterioração individual, os resultantes graus de
deterioração das famílias de elementos e, finalmente, o grau de deterioração da estrutura.
Definidos valores limites para os graus de deterioração do elemento e da estrutura, classifica-se
seu nível de deterioração em baixo, médio, alto e crítico, sendo recomendadas as medidas
cabíveis a cada nível, podendo-se, então, definir a necessidade e urgência de intervenção na
estrutura e nos elementos isolados, de forma a interromper ou minimizar a evolução dos danos
88
mais significativos, considerando-se os aspectos de segurança, funcionalidade e estética da
edificação.
A metodologia, após várias etapas de aferição, foi aplicada às estruturas de duas edificações de
propriedade da UnB, uma escolar e a outra residencial, apresentando bons resultados, pois as
conclusões obtidas refletiram o estado de deterioração das estruturas, com conclusões que podem
ser facilmente referendadas por profissionais da área de reparo. As principais considerações são
abaixo apresentadas:
a) Aplicação da metodologia a uma edificação escolar:
− A estrutura inspecionada obteve um nível de deterioração classificado como médio;
− Para esta classificação, a metodologia recomenda que a estrutura deve ser objeto de
observações periódicas com a necessidade de intervenção a médio prazo;
− Para algumas lajes da estrutura recomenda-se a intervenção a curto prazo, em vista de seu
grau de deterioração ter sido classificado como alto. Cabe ressaltar, entretanto, que o
dano mais grave detectado nessas lajes foi a infiltração generalizada, comprometendo a
funcionalidade sem risco de curto prazo à integridade estrutural. O reparo desse dano e
suas conseqüências é o fator primordial para restabelecer a estética e funcionalidade e
garantir a durabilidade da estrutura.
b) Aplicação da metodologia a uma edificação residencial:
− A estrutura inspecionada obteve um nível de deterioração classificado como alto;
− Para esta classificação, a metodologia recomenda que a estrutura como um todo deve ser
objeto de observações periódicas minuciosas, com a necessidade de intervenção a curto
prazo;
− Para algumas lajes, vigas e pilares analisados o nível de deterioração foi classificado
como crítico, recomendando-se intervenção imediata para restabelecer a segurança e a
durabilidade.
Embora as edificações tenham ocupações diferenciadas, têm como característica comum a
ausência completa de manutenção, proveniente da carência de recursos das instituições públicas
de ensino e da ausência de política de manutenção preventiva por parte dos setores responsáveis
pela manutenção das edificações.
89
E ressaltando o número limitado de aplicações e a necessidade de mais testes para ajustar a
formulação e os parâmetros empregados, pode-se concluir dos resultados das aplicações que a
metodologia demonstrou utilidade prática na avaliação do desempenho de estruturas de concreto
armado de edificações usuais, fornecendo dados relevantes sobre o nível de deterioração e
indicando diretrizes sobre as medidas a se adotar.
6.6 - SUGESTÃO PARA TRABALHOS POSTERIORES
São apresentadas, a seguir, algumas sugestões para pesquisas que poderão dar seqüência a este
trabalho.
a) Elaboração de planos de amostragem tendo como finalidade selecionar amostras
representativas dentro das diversas famílias de elementos estruturais, para a aplicação da
metodologia a casos onde não seja viável a inspeção de todos os componentes da estrutura.
b) Estender a metodologia para a avaliação do desempenho de elementos não estruturais, tais
como paredes divisórias, fachadas, esquadrias, não contemplados neste trabalho.
Considerando que muitas estruturas de concreto armado são revestidas, de difícil inspeção,
pode-se, através da análise do comportamento de elementos não estruturais, buscar
informações que auxiliem na avaliação do desempenho da estrutura.
c) Aplicação da metodologia a outras estruturas cuja tipologia permita estabelecer parâmetros
para determinar o grau do dano nos elementos e o nível de deterioração da estrutura. Este é,
por exemplo, o caso das estruturas de argamassa armada, de larga utilização pela
administração pública, principalmente em edificações escolares, onde uma metodologia
simples e objetiva para programas de manutenção estrutural contribuiria enormemente para o
aumento de durabilidade, podendo resultar em economia de grande volume de recursos com
intervenções realizadas de forma racional, ou seja, planejadas adequadamente e não apenas
quando a situação se apresenta crítica.
d) Utilização desta Metodologia por outros pesquisadores a fim de aumentar a consolidação da
mesma.
90
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de obras de concreto armado (NB-1)". ABNT (1986), "Vistorias de pontes e viadutos de concreto (NBR 9452)", Agosto. ABNT (1992), "Texto base para a revisão da NB-1/78: Projeto e execução de obras de concreto
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94
ANEXO A Universidade de Brasília Faculdade de Tecnologia Departamento de Engenharia Civil Mestrado em Estruturas
Caderno de Inspeção
Nome da edificação: Localização: Idade: No. de pavimentos:
95
1 - INTRODUÇÃO O presente caderno de inspeção destina-se à implementação de uma metodologia para inspeção de edificações usuais de concreto armado, para auxiliar engenheiros e técnicos da área de manutenção e recuperação de estruturas. O objetivo das inspeções é analisar o desempenho da estrutura nos aspectos de segurança, funcionalidade e estética. Os resultados das vistorias possibilitarão definir as ações necessárias à garantia ou aumento da durabilidade da estrutura. 2 - PARÂMETROS DE INSPEÇÃO 2.1 - NOME DO ELEMENTO: identificar claramente o elemento vistoriado. 2.2 - LOCALIZAÇÃO DO ELEMENTO: ambiente, pav. superior, pav. térreo, etc. 2.3 - TIPOS DE DANOS EM ESTRUTURAS 2.3.1 - CONCEITUAÇÃO: a) Segregação(nichos ou ninhos): deficiência de concretagem, exposição de agregados, devido
a dosagem inadequada, diâmetro máximo característico do agregado graúdo não condizente com as dimensões da peça, lançamento e adensamento inadequados e taxas excessivas de armaduras.
b) Eflorescência: aparecimento de manchas brancas na superfície, proveniente das águas que
penetram no concreto, carregando a cal liberada na hidratação do cimento que é extremamente solúvel em águas, principalmente puras e brandas. Ocorrem freqüentemente nas fissuras em lajes, podendo, com o tempo formar estalactites.
c) Desagregação: fenômeno característico de ataque químico no concreto com perda da
capacidade aglomerante da pasta, causando a separação dos agregados. d) Esfoliação: ocorrência de lascas que se destacam do concreto por vários motivos, como por
exemplo: proveniente de choques, por corrosão da armadura, por pressão ou expansão no interior do concreto, etc.
e) Carbonatação: o dióxido de carbono, CO2, presente no ar penetra através da rede de poros do
concreto e reage com os constituintes alcalinos da pastas de cimento, principalmente com o hidróxido de cálcio. A carbonatação da cal reduz o pH da fase aquosa do concreto e provoca a despassivação das armaduras. Pode ser detectada por meio de um ensaio simples, através da utilização da fenolftaleína com indicador. A parte do concreto fica incolor (pH < 8,5) e a parte não carbonatada permanece vermelho-carmim.
f) Fissuração inaceitável:
NB-1/78 - considera-se que a fissuração é nociva quando a abertura das fissuras na superfície
96
do concreto ultrapassa os seguintes valores: 1) 0,1 mm para peças não protegidas, em meio agressivo; 2) 0,2 mm para peças não protegidas, em meio não agressivo; 3) 0,3 mm para peças protegidas.
g) Flechas excessivas: NB-1/78, considera que: 1) as flechas medidas a partir do plano que contém os apoios, quando atuarem todas as ações,
não ultrapassarão 1/300 do vão teórico, exceto no caso de balanços para os quais não ultrapassarão 1/500 do seu comprimento teórico;
2) o deslocamento causado pelas cargas acidentais não será superior a 1/500 do vão teórico e 1/250 do comprimento teórico dos balanços.
h) Deficiências de cobrimento
NB-1/78, considera que: qualquer barra da armadura, inclusive de distribuição, de montagem e estribos, deve ter cobrimento de concreto pelo menos igual ao seu diâmetro, mas não menor que: 1) para concreto revestido com argamassa de espessura mínima de....................................1 cm;
- em lajes no interior de edifícios...................................................................................0,5 cm - em paredes no interior de edifícios..............................................................................1,0 cm - em lajes e paredes ao ar livre.......................................................................................1,5 cm - em vigas, pilares e arcos no interior de edifícios.........................................................1,5 cm - em vigas, pilares e arcos ao ar livre.............................................................................2,0 cm
2) para concreto aparente: - no interior de edifícios.................................................................................................2,0 cm - ao ar livre.....................................................................................................................2,5 cm
3) para concreto em contato com o solo.............................................................................3,0 cm 4) para concreto em meio fortemente agressivo.................................................................4,0 cm
i) Manchas de corrosão: manchas marrom-avermelhadas ou esverdeadas na superfície do
elemento estrutural devido à lixiviação do óxidos de corrosão formado sobre as armaduras. j) Presença de cloretos: devido ao emprego de aditivos a base de cloretos na execução do
concreto, principalmente em concretos pré-moldados ou a penetração de cloretos provenientes do meio ambiente (como por exemplo regiões marítimas), ou contaminação. Como conseqüência podemos ter: fissuras generalizadas sobre a armadura e manchas escurecidas devido a retenção de umidade, criando fungos no concreto.
k) Manchas: devido ao aparecimento de fungos, mofos e etc., por exemplo manchas negras nas
fachadas. l) Infiltração: danos na impermeabilização, deficiência no escoamento de águas pluviais,
vazamento em tubulações. Obs. A umidade que poderá ser encontrada em alguns elementos, não foi considerada como um dano específico para evitar uma superposição de manifestações de danos, pois está sendo considerada na carbonatação, presença de cloretos e infiltração.
97
2.4 - FATOR DE PONDERAÇÃO DO DANO (Fp ) É o fator que visa quantificar a importância relativa de um determinado dano no que se refere às condições gerais de estética, funcionalidade e segurança dos elementos de uma família, tendo em vista as manifestações patológicas passíveis de serem neles detectadas. Para sua definição são estabelecidos os problemas mais relevantes quanto aos aspectos de durabilidade e segurança estrutural. Assim, para cada manifestação patológica, e em função da família de elementos que apresentam o problema, foi estabelecido um grau numa escala de 1 a 10. Uma determinada manifestação patológica pode ter fatores de ponderação diferentes de acordo com as características da família onde o elemento se insere, dependendo das conseqüências que o dano possa acarretar. 2.5 - FATOR DE INTENSIDADE DO DANO (Fi ) Este fator, classifica o nível de gravidade e a evolução de uma manifestação de dano em um determinado elemento, segundo uma escala de 0 a 4, como segue:
- sem lesões Fi = 0 - lesões leves Fi = 1 - lesões toleráveis Fi = 2 - lesões graves Fi = 3 - estado crítico Fi = 4
A Tabela A.1 mostra os vários tipos de danos passíveis de serem encontrados em edificações usuais com uma classificação, onde se identifique o nível de gravidade das lesões e sua intensidade, segundo suas características específicas. 2.6 - GRAU DO DANO (D) O grau do dano será calculado em função do fator de ponderação do dano (Fp ) e o do fator de intensidade do dano (Fi ). Esta função está definida na metodologia da pesquisa e não deverá ser preenchido na inspeção. 3 - MATRIZES DAS FAMÍLIAS DOS ELEMENTOS DE UMA EDIFICAÇÃO A Tabela A.2 mostra os vários tipos de matrizes para as famílias de elementos estruturais mais comuns de edificações usuais, com os danos possíveis e respectivos fatores de ponderação do dano utilizados na pesquisa.
98
Tabela A.1 - Classificação dos danos e fatores de intensidade ( Fi ) Tipos de danos
Fator de intensidade do dano - Tipos de manifestação
segregação
1 - superficial e pouco significativa em relação às dimensões da peça; 2 - significante em relação às dimensões da peça; 3 - profunda em relação às dimensões da peça, com ampla exposição da
armadura; 4 - perda relevante da seção da peça.
eflorescência
1 - início de manifestação; 2 - manchas de pequenas dimensões; 3 - manchas acentuadas, em grandes extensões.
esfoliação
2 - pequenas escamações do concreto; 3 - lascamento, de grandes proporções, com exposição da armadura; 4 - lascamento acentuado com perda relevante de seção.
desagregação
2 - início de manifestação; 3 - manifestações leves; 4 - por perda acentuada de seção e esfarelamento do concreto.
cobrimento
1 - menores que os previstos em norma sem, no entanto, permitir a
localização da armadura; 2 - menor do que o previsto em norma, permitindo a localização da
armadura ou armadura exposta em pequenas extensões; 3 - deficiente com armaduras expostas em extensões significativas.
manchas de corrosão/ corrosão da armadura
2 - manifestações leves; 3 - grandes manchas e/ou fissuras de corrosão; 4 - corrosão acentuada na armadura principal, com perda relevante de
seção. flechas
1 - não perceptíveis a olho nu; 2 - perceptíveis a olho nu, dentro dos limites previstos em norma; 3 - superiores em até 40% às previstas na norma; 4 - excessivas.
recalque
2 - indícios, pelas características de trincas na alvenaria; 3 - recalque estabilizado com fissuras em peças estruturais; 4 - recalque não estabilizado com fissuras em peças estruturais.
fissuras
1 - aberturas menores do que as máximas previstas em norma; 2 - estabilizadas, com abertura até 40% acima dos limites de norma; 3 - aberturas excessivas; estabilizadas; 4 - aberturas excessivas; não estabilizadas.
99
Tabela A.1 - Classificação dos danos e fatores de intensidade ( Fi ) (cont.) Tipos de dano
Fator de intensidade do dano - Tipos de manifestação
carbonatação
1 - localizada, com algumas regiões com pH<9, sem atingir a armadura; 2 - localizada, atingindo a armadura, em ambiente seco; 3 - localizada, atingindo a armadura, em ambiente úmido; 4 - generalizada, atingindo a armadura, em ambiente úmido.
infiltração
1 - indícios de umidade; 2 - pequenas manchas; 3 - grandes manchas; 4 - generalizada.
presença de cloretos
2 - em elementos no interior sem umidade; 3 - em elementos no exterior sem umidade; 4 - em ambientes úmidos.
manchas
2 - manchas escuras de pouca extensão, porém significativas; 3 - manchas escuras em todo o elemento estrutural
sinais de esmagamento
3 - desintegração do concreto na extremidade superior do pilar, causada
por sobrecarga ou movimentação da superestrutura; fissuras diagonais isoladas;
4 - fissuras de cisalhamento bidiagonais, com intenso lascamento (esmagamento) do concreto devido ao cisalhamento e a compressão com perda substancial de seção; deformação residual aparente; exposição e inicio de flambagem de barras da armadura;
desvio de geometria
2 - pilares e cortinas com excentricidade ≤ h/100 ( h = altura) 3 - pilares e cortinas com excentricidade ≥ h/100
junta de dilatação obstruída
2 - perda de elasticidade do material da junta; 3 - presença de material não compressível na junta.
fissuras vizinhas as juntas de dilatação
2 - lajes com início de fissuras adjacentes às juntas; 3 - grande incidência de lajes com fissuras adjacentes às juntas; 4 - idem, com prolongamento das fissuras em vigas e/ou pilares de
suporte. infiltração na base
3 - indícios de vazamento em tubulações enterradas que podem
comprometer as fundações; 4 - vazamentos em tubulações enterradas causando erosão aparente junto
as fundações. deslocamento por empuxo
3 - deslocamento lateral no sentido horizontal, com excentricidade,
porém estável; 4 - deslocamento lateral no sentido horizontal, instável.
100
Tabela A.2 – Famílias de elementos estruturais
Pilares Nome do Elemento Local DANOS Fp Fi D Croqui/Observação desvio de geometria 8 recalque 10 infiltração na base 6 segregação 6 eflorescência 5 esfoliação 8 desagregação 7 sinais de esmagamento 10 cobrimento deficiente 6 manchas de corrosão 7 fissuras 10 carbonatação 7 presença de cloretos 10 manchas 5
Vigas Nome do Elemento Local DANOS Fp Fi D Croqui/Observação segregação 4 eflorescência 5 esfoliação 8 desagregação 7 cobrimento deficiente 6 manchas de corrosão 7 flechas 10 fissuras 10 carbonatação 7 infiltração 6 presença de cloretos 10 manchas 5
101
Tabela A.2 – Famílias de elementos estruturais (cont.)
Laje Nome do Elemento Local DANOS Fp Fi D Croqui/Observação segregação 5 eflorescência 3 esfoliação 8 desagregação 7 cobrimemto deficiente 6 manchas de corrosão 7 flechas 10 fissuras 10 carbonatação 7 infiltração 6 presença de cloretos 10 manchas 5
Escadas / Rampas Nome do Elemento Local DANOS Fp Fi D Croqui/Observação segregação 4 eflorescência 5 esfoliação 8 desagregação 7 cobrimento definitivo 6 manchas de corrosão 7 flechas 10 fissuras 10 carbonatação 7 infiltração 6 presença de cloretos 10 manchas 5
102
Tabela A.2 – Famílias de elementos estruturais (cont.)
Cortinas Nome do Elemento Local DANOS Fp Fi D Croqui/Observação sinais de esmagamento 10 desvio de geometria 6 infiltração 6 segregação 5 eflorescência 5 esfoliação 8 desagregação 7 deslocam. por empuxo 10 cobrimento deficiente 6 manchas de corrosão 7 fissuras 10 carbonatação 7 presença de cloretos 10 manchas 5
Reservatório superior e inferior Nome do Elemento Local DANOS Fp Fi D Croqui/Observação imperm. danificada 8 vazamento 10 segregação 5 eflorescência 7 esfoliação 10 desagregação 7 cobrimento deficiente 7 manchas de corrosão 9 fissuras 10 carbonatação 7 presença de cloretos 10
103
Tabela A.2 – Famílias de elementos estruturais (cont.)
Blocos Nome do Elemento Local DANOS Fp Fi D Croqui/Observação recalque 10 infiltração na base 6 segregação 6 eflorescência 5 esfoliação 8 desagregação 7 cobrimento deficiente 6 manchas de corrosão 7 fissuras 10 carbonatação 7 presença de cloretos 10
Juntas de dilatação Nome do Elemento Local DANOS Fp Fi D Croqui/Observação infiltração 10 fissura vizinha à junta 10 junta obstruída 8
Elemento de composição arquitetônica Nome do Elemento Local DANOS Fp Fi D Croqui/Observação segregação 4 eflorescência 4 esfoliação 8 desagregação 7 cobrimento deficiente 6 manchas de corrosão 7 fissuras 8 ligação à estrutura 10 carbonatação 7 presença de cloretos 10
104
ANEXO B - PRIMEIRO ESTUDO DE CASO - EDIFICAÇÃO ESCOLAR
PÚBLICA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL / FACULDADE DE
TECNOLOGIA ( ENC/FT)
ANEXO B.1 - EDIFÍCIO: ENC/FT - CROQUIS DA ESTRUTURA
105
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111
ANEXO B.2 - CÁLCULO DOS GRAUS DE DETERIORAÇÃO DAS FAMÍLIAS DE
ELEMENTOS E DA ESTRUTURA - EDIFÍCIO: ENC/FT
Tabela B.1 – Cálculo do grau de deterioração da família: Pilares
Módulo Pilar Gde Gde>= 15 md1 P17 6,4 0 md1 P8 4 0 md1 P`6 4 0 md1 P`11 6,4 0 md2 P`6 31,6 31,6 md2 P`3 4 0 md2 P`14 4 0 md2 P8 6,4 0 md3 P`20 6,4 0 md3 P18 6,4 0 md4 P17 4 0 md4 P13 6,4 0 md4 P8 5,6 0 md4 P2 4 0 md4 P7 4 0 md5 P`17 6,4 0 md5 P1 6,4 0 md5 P`4 6,4 0 md6 P11 6,4 0 md6 P6 6,4 0 md6 P17 6,4 0 md6 P8 6,4 0 md6 P15 10,93 0 md6 P9 5,6 0 md6 P3 4 0 md6 P10 6,4 0 Total 31,60 n 1,00 Gdf = 31,60
112
Tabela B.2 – Cálculo do grau de deterioração da família: Vigas principais
Módulo Viga Gde Gde>= 15 Módulo Viga Gde Gde>= 15 md1 V8d 8 0 md2 V1d 32,8 32,8 md1 V8c 10,4 0 md3 V5c 32,4 32,4 md1 V10a 32,4 32,4 md3 V1a 4 0 md1 V10b 32,4 32,4 md3 V1b 8,8 0 md1 V1a 7,2 0 md3 V4a 11,9 0 md1 V7c 8 0 md3 V7c 8,8 0 md1 V7d 8 0 md3 V7b 8,8 0 md1 V14 4 0 md3 V7d 5,6 0 md1 V12a 8 0 md3 V4c 7,8 0 md1 V12b 8 0 md3 V4b 8,4 0 md1 V11a 4,8 0 md3 V6b 4 0 md1 V11b 4,8 0 md3 V5a 33,2 33,2 md1 V6a 32,4 32,4 md3 V6c 4 0 md1 V6b 32,4 32,4 md3 V5b 33,2 33,2 md1 V3b 8,8 0 md3 V`5b 8 0 md1 V3d 5,6 0 md3 V`5a 4 0 md1 V4a 5,6 0 md3 V2a 32 32 md1 V4b 32,8 32,8 md3 V2b 12,8 0 md1 V5b 9,6 0 md3 V2c 31,4 31,4 md1 V5a 8,8 0 md3 V14a 12,8 0 md1 V8b 32,13 32,13 md3 V10c 32,4 32,4 md1 V8a 8,4 0 md3 V14b 4 0 md1 V7a 4 0 md3 V10a 33,2 33,2 md2 V3c 33,1 33,1 md3 V10b 5,6 0 md2 V4a 31,4 31,4 md3 V1c 8,8 0 md2 V4b 31,5 31,5 md4 V17 8,8 0 md2 V1c 9,7 0 md4 V16a 32,8 32,8 md2 V6 28 28 md4 V16b 32,8 32,8 md2 V2b 4,8 0 md4 V15c 5,6 0 md2 V3d 45,6 45,6 md4 V15a 6,4 0 md2 V`3d 5,6 0 md4 V9b 5,6 0 md2 V3b 5,6 0 md4 V9c 28 28 md2 V7 5,6 0 md4 V18c 5,6 0 md2 V16b 33,2 33,2 md4 V18d 5,6 0 md2 V2c 32,4 32,4 md4 V18e 5,6 0 md2 V2e 32,8 32,8 md4 V18f 5,6 0 md2 V5a 32,8 32,8 md4 V18a 5,6 0 md2 V1a 5,6 0 md4 V18b 5,6 0 md2 V1b 5,6 0 md4 V19a 4 0 md2 V2a 5,6 0 md4 V19b 4 0 md2 V`11 8 0 md4 V19c 4 0 md2 V10c 6,4 0 md4 V19d 4 0 md2 V10d 6,4 0 md4 V19d 4 0 md2 V9c 32,4 32,4 md4 V15b 10,13 0 md2 V12a 4 0 md4 V13 7,4 0 md2 V11 32,4 32,4 md4 V12 11,4 0
113
Tabela B.2 – Cálculo do grau de deterioração da família: Vigas principais (continuação)
Módulo Viga Gde Gde>= 15 Módulo Viga Gde Gde>= 15 md4 V6b 5,6 0 md6 V14b 32 32 md4 V6c 5,6 0 md6 V14c 32,8 32,8 md4 V4a 5,6 0 md6 V`16c 5,6 0 md4 V4b 5,6 0 md6 V`16a 39,2 39,2 md4 V2b 37 37 md6 V`16b 38,9 38,9 md4 V3b 13 0 md6 V17a 33,6 33,6 md4 V1b 8,8 0 md6 V17b 33,6 33,6 md4 V1a 8,8 0 md6 Vp2 4,6 0 md4 V5a 5,6 0 md6 Vp5 4 0 md4 V5c 10,4 0 md6 V12 43,2 43,2 md4 V2a 37 37 md6 V11 36,6 36,6 md4 V3a 12,8 0 md6 V15a 32,8 32,8 md5 V1a 24 24 md6 V15b 32,8 32,8 md5 V3 32,8 32,8 md6 V15c 32,8 32,8 md5 V2c 10 0 md6 V16a 38,1 38,1 md5 V1c 10 0 md6 V16b 42,2 42,2 md5 V2d 10,2 0 md6 V16c 42,2 42,2 md5 V1d 9,2 0 Total 2145,79 md5 V6 13,2 0 n 63,00 md5 V8 33,2 33,2 Gdf= 34,06 md5 V15 33,6 33,6 md5 V4 33,2 33,2 md5 V9b 33,2 33,2 md5 V10c 33,2 33,2 md5 V13 9 0 md6 V5c 9,6 0 md6 V5b 12,66 0 md6 V17c 33,6 33,6 md6 V5a 8,8 0 md6 V4c 33,2 33,2 md6 V1d 33,86 33,86 md6 V1c 9,6 0 md6 V2b 9,2 0 md6 V1e 33,2 33,2 md6 V3b 10 0 md6 V2c 33,2 33,2 md6 V8b 10,4 0 md6 V8c 32,8 32,8 md6 V9a 11,6 0 md6 V9b 9,2 0 md6 V13a 32,8 32,8 md6 V10a 32,8 32,8 md6 V`14a 42 42 md6 V`14b 42 42 md6 V`14c 42 42 md6 V14a 32 32
114
Tabela B.3 – Cálculo do grau de deterioração da família: Vigas secundárias
Módulo Viga Gde Gde>=15 md1 V1SH1 12 0 md1 V2SH1 32,8 32,8 md1 V1SH2 87,6 87,6 md1 V2SH2 33 33 md1 V1SH3 54 54 md1 V2SH3 48,4 48,4 md1 V1SH4 11,84 0 md1 V2SH4 54 54 md1 V1SH5 54 54 md1 V2SH5 8,8 0 md1 V1SH6 8,26 0 md1 V2SH6 25,4 25,4 md3 V1SH1 50,8 50,8 md3 V2SH1-7 4 0 md3 V1SH2-7 44,8 44,8 md3 V2SH2-7 49,28 49,28 md3 V1SH3-7 50 50 md3 V2SH3-7 11,4 0 md3 V1SH1-9 32,13 32,13 md3 V2SH1-9 34 34 md3 V1SH2-9 56 56 md3 V1SH3-9 8,8 0 md3 V2SH3-9 7,6 0 md3 V1SH1-11 31,6 31,6 md3 V2SH1-11 11,06 0 md3 V1SH2-11 52,26 52,26 md3 V2SH2-11 2,8 0 md3 V1SH3-11 43,8 43,8 md3 V2SH3-11 43,06 43,06 md4 V1SH1-13 9,12 0 md4 V2SH1-13 52,5 52,5 md4 V1SH2-13 44,8 44,8 md4 V2SH2-13 44 44 md4 V1SH3-15 52,5 52,5 md4 V2SH3-15 11,8 0 md4 V1SH1-15 51,46 51,46 md4 V2SH1-15 56 56 md4 V1SH2-15 33,8 33,8 md4 V2SH2-15 33,8 33,8 md4 V1SH3-15 2,8 0 md4 V2SH3-15 2,8 0
Total 1245,79 n 27,00 Gdf= 46,14
115
Tabela B.4 – Cálculo do grau de deterioração da família: Lajes principais
Módulo Laje Gde Gde>= 15 md2 L4 2,4 0 md2 L5 4 0 md2 L1 34 34 md2 L6 4,8 0 md2 L11 4,8 0 md2 L10 76 76 md2 L12 12,26 0 md3 L2a 4,8 0 md3 L2b 24 24 md3 L2c 4,8 0 md3 L5c 8 0 md3 L6a 4 0 md3 L6b 8 0 md3 L5a 40 40 md4 L3a 30,8 30,8 md4 L3b 30,8 30,8 md4 L8 24 24 md4 L2b 66,8 66,8 md4 L2a 66,8 66,8 md4 L3 4,8 0 md4 L5 4,8 0 md4 L2 4,8 0 md4 L7 30,8 30,8 md5 L9 4,8 0 md5 L7 24 24 md6 L8 8 0 md1 L7 8 0 md1 L4 4,8 0
Total 448,00 n 11,00 Gdf= 40,73
116
Tabela B.5 – Cálculo do grau de deterioração da família: Lajes secundárias
Módulo Laje Gde Gde>= 15 Módulo Laje Gde Gde>= 15md1 L8a 32,26 32,26 md3 L8c 29,2 29,2 md1 L8b 32,26 32,26 md3 L`1a 11,8 0 md1 L10a 11,2 0 md3 L`1c 8 0 md1 L10b 43,6 43,6 md3 Lsh1-7 6,4 0 md1 L9a 29,06 29,06 md3 Lsh2-7 34,8 34,8 md1 L9b 29,06 29,06 md3 Lsh3-7 8 0 md1 L10 31,6 31,6 md3 Lsh1-9 10,4 0 md1 L11 4,8 0 md3 Lsh2-9 11,8 0 md1 Lincl 1 10,4 0 md3 Lsh3-9 10,4 0 md1 Lincl 2 5,6 0 md3 Lsh1-11 8,4 0 md1 Lincl 3 7,2 0 md3 Lsh2-11 11,46 0 md1 Lincl 4 7,2 0 md3 Lsh3-11 11,46 0 md1 Lincl 5 7,2 0 md4 L1a 11,3 0 md1 Lincl 6 7,2 0 md4 L1b 11,3 0 md1 Lshed1 11,2 0 md4 Lsh1-13 12,26 0 md1 Lshed2 11,8 0 md4 Lsh2-13 18,13 18,13 md1 Lshed3 17,2 17,2 md4 Lsh3-13 17,8 17,8 md1 Lshed4 35,4 35,4 md4 Lsh1-15 35,4 35,4 md1 Lshed5 35,4 35,4 md4 Lsh2-15 11,8 0 md1 Lshed6 11,2 0 md4 Lsh3-15 11,2 0 md2 L1-A 31,6 31,6 md6 Lincl1 8 0 md3 L1a 13,06 0 md6 Lincl2 8 0 md3 L1b 13,06 0 md6 Lincl3 8 0 md3 L1c 13,06 0 Total 511,17 md3 L8a 29,2 29,2 n 17,00 md3 L8b 29,2 29,2 Gdf= 30,07
Tabela B.6 – Cálculo do grau de deterioração da estrutura
Família Gdf Fr Gdf x Fr
Viga p 34,06 5 170,30
Viga s 46,14 4 184,56
Laje p 40,73 4 162,91
Laje s 30,07 3 90,21
Pilar 31,6 5 158,00
Total 21 765,98
Gd = 36,48
117
ANEXO B3 - FOTOS
Foto B1 – Vista geral – fachada oeste
Foto B2 – Vista geral – fachada norte
118
Foto B3 – ENC/FT – Vista da “laje calha” e “viga 1 do shed 3”
Foto B4 – ENC/FT – Vista da laje “L2a”
119
ANEXO C – SEGUNDO ESTUDO DE CASO - EDIFICAÇÃO
RESIDENCIAL PÚBLICA – EDIFÍCIO: SQN 107/H
ANEXO C.1 – SQN 107 / H - CROQUIS DA ESTRUTURA
120
121
122
ANEXO C.2 - CÁLCULO DOS GRAUS DE DETERIORAÇÃO DAS FAMÍLIAS DE
ELEMENTOS E DA ESTRUTURA - EDIFÍCIO: SQN 107 / H
Tabela C.1 – Cálculo do grau de deterioração da família: Pilares
Número Pilares Gde Gde>= 15 1 P1 4,8 0 2 P15 43,2 43,2 3 P3 4 0 4 P16 8,8 0 5 P2 4 0 6 P17 8,26 0 7 P4 4,8 0 8 P18 7,9 0 9 P7 4 0 10 P19 2,4 0 11 P8 4 0 12 P9 4 0 13 P10 8 0 14 P11 4 0 15 P12 4 0 16 P13 4 0 17 P14 6,13 0 18 P1s 100 100 19 P2s 70 70 20 P3s 70 70 21 P4s 70 70
Total 353,2 n 5 Gdf= 70,64
123
Tabela C.2 – Cálculo do grau de deterioração da família: Vigas principais
Número Vigas Gde Gde>=lim. Número Vigas Gde Gde>=15. 1 V10e-104 4 0 50 V16 7,6 0 2 V10c-104 4 0 51 V2a 23,46 23,46 3 V1f-104 9,4 0 52 V2b 23,46 23,46 4 V1g-104 9,4 0 53 V2c 24,6 24,6 5 V10g-104 8,5 0 54 V2d 32,2 32,2 6 V10h-104 12,4 0 55 V4a 25 25 7 V10a-203 4 0 56 V4b 23,46 23,46 8 V10b-203 4 0 57 V4c 33,06 33,06 9 V10c-203 13,6 0 58 V4d 29,33 29,33 10 V10d-203 13,6 0 59 V28 33,2 33,2 11 V10e-204 8,8 0 60 V15d 58 58 12 V10f-204 8,8 0 61 V15c 24 24 13 Vbh-204 24 24 62 V15b 24,6 24,6 14 v10g-204 12,8 0 63 V15a 24 24 15 V10h-204 12,8 0 64 V14d 36 36 16 V10c-303 26,13 26,13 65 V14c 36 36 17 V10d-303 12,8 0 66 V14b 24 24 18 V10a-303 4 0 67 V14a 24 24 19 V10b-303 4 0 68 V17 12,4 0 20 Vbh-303 2,4 0 69 V18 27,6 27,6 21 V10g-304 12,4 0 70 V19 8,4 0 22 V10h-304 12,4 0 71 V5 9,6 0 23 V26-304 4 0 72 V7 8,53 0 24 V10e-304 12,8 0 73 V10 9,6 0 25 V10f-304 12,8 0 74 V20 7,6 0 26 V1g-304 8,66 0 75 V11 8,4 0 27 V1f-304 8,2 0 76 V13 7,6 0 28 V10e-304 29,2 29,2 77 V21 27,6 27,6 29 V10f-404 29,2 29,2 78 V22 7,6 0 30 V10g-404 30,13 30,13 79 V23 8,4 0 31 V10h-404 30,13 30,13 80 V24 8,53 0 32 Vbh-404 4,8 0 81 V6 24 24 33 V26-404 2,4 0 82 V9 24 24 34 V27b-404 2,4 0 83 V12 8,8 0 35 V1b-403 12 0 84 V25 8,4 0 36 V10a-403 8 0 85 V26 12 0 37 V10b-403 8 0 86 V27 8,4 0 38 V10c-403 8 0 87 V1s 93,3 93,3 39 V10d-403 8 0 88 V2s 93,3 93,3 40 V10a-503 4 0 89 V3s 93,3 93,3 41 V10b-503 4 0 90 V4s 93,3 93,3 42 V10c-503 4 0 91 V5s 93,3 93,3 43 V10d-503 4 0 92 V6s 93,3 93,3 44 V1a-503 6,4 0 93 V7s 93,3 93,3 45 V10f-504 25,2 25,2 94 V8s 93,3 93,3 46 V10e-504 28,8 28,8 Total 1621,96 47 V10h-504 25,6 25,6 n 39 48 V10g-504 25,6 25,6 Gdf = 41,59 49 Vbh-504 8 0
124
Tabela C.3 – Cálculo do grau de deterioração da família: Vigas secundárias
Número Viga Gde Gde>=lim. Número Viga Gde Gde>=lim. 1 V29 45,2 45,2 30 V88 10 0 2 V30 2 0 31 V87 10 0 3 V31 4 0 32 V86 10 0 4 V33 4 0 33 V77 10 0 5 V35 4 0 34 V71 10 0 6 V37 4 0 35 V70 10 0 7 V49 4 0 36 V63 10 0 8 V50 4 0 37 V85 12,4 0 9 V51 4 0 38 V80 12,4 0 10 V52 4 0 39 V79 12,4 0 11 V53 4 0 40 V78 12,4 0 12 V54 4 0 41 V75 12,4 0 13 V32 10 0 42 V84 12,4 0 14 V34 10 0 43 V82 12,4 0 15 V36 10 0 44 V81 12,4 0 16 V38 10 0 45 V76 12,4 0 17 V40 10 0 46 V74 12,4 0 18 V39 4 0 47 V72 12,4 0 19 V41 8,8 0 48 V69 12,4 0 20 V42 35,68 35,68 49 V60 12,4 0 21 V43 35,68 35,68 50 V62 12,4 0 22 V44 20 20 51 V64 12,4 0 23 V45 4 0 52 V65 12,4 0 24 V46 4 0 53 V66 12,4 0 25 V47 4 0 54 V59 12,4 0 26 V48 4 0 55 V58 12,4 0 27 V55 4 0 56 V73 8,2 0 28 V56 50 50 57 V57 44,8 44,8 29 V89 50 50 Total 281,36
n 7
Gdf = 40,19
125
Tabela C.4 – Cálculo do grau de deterioração da família: Lajes principais
Número Laje Gde Gde>= 15 Número Laje Gde Gde>=15 1 L34-104 4,8 0 32 L34-304 4,8 0 2 L25-204 24 24 33 L9-P 80,16 80,16 3 L35-204 4 0 34 L8-P 75,6 75,6 4 L16-303 24 24 35 L7-P 4,8 0 5 L31-304 7,8 0 36 L6-P 28,26 28,26 6 L32-304 29,33 29,33 37 L12-P 8,8 0 7 L33-304 4,8 0 38 L18-P 8,13 0 8 L13-304 4 0 39 L28-P 6,6 0 9 L31-404 4 0 40 L14-P 4,8 0 10 L32-404 4 0 41 L15-P 4,8 0 11 L33-404 8 0 42 L16-P 4,8 0 12 L35-404 4 0 43 L17-P 50 50 13 L32-504 8,4 0 44 L19-P 4 0 14 L31-504 28 28 45 L20-P 4 0 15 L34-504 10 0 46 L21-P 4 0 16 L21-504 10 0 47 L22-P 11,06 0 17 L6-504 4 0 48 L24-P 4,8 0 18 L35-504 11,8 0 49 L25-P 4,8 0 19 L33-504 4,8 0 50 L26-P 4,8 0 20 L34-504 8 0 51 L27-P 4,8 0 21 L1-603 4,8 0 52 L29-P 4,8 0 22 L3A-603 4,8 0 53 L30-P 4,8 0 23 L19-603 4,8 0 54 L31-P 4,8 0 24 L10-603 2,4 0 55 L32-P 4,8 0 25 L4-603 2,4 0 56 L4-P 39,04 39,04 26 L26-603 9,33 0 57 L10-P 36,26 36,26 27 L27-603 9,33 0 58 L13-P 17,8 17,8 28 L28-603 9,33 0 59 L23-P 5,6 0 29 L29-603 9,33 0 60 L2-P 9,6 0 30 L30-603 9,33 0 61 L1-P 10,8 0 31 L16-603 2,4 0 62 L3-P 27,73 27,73
Total 276,16 n 13 Gdf 21,24
126
Tabela C.5 – Cálculo do grau de deterioração da família: Lajes secundárias
Número Laje Gde Gde>= 15 Número Laje Gde Gde>= 15 1 L34 - P 4,8 0 24 L75 - P 4,8 0 2 L37 - P 24,8 24,8 25 L74 - P 4,8 0 3 L38 - P 24,8 24,8 26 L72 - P 4,8 0 4 L39 - P 9 0 27 L71 - P 4,8 0 5 L40 - P 9,86 0 28 L70 - P 4,8 0 6 L41 - P 9,86 0 29 L69 - P 4,8 0 7 L42 - P 9,86 0 30 L63 - P 4,8 0 8 L43 - P 8,1 0 31 L61 - P 4,8 0 9 L44 - P 16,96 16,96 32 L88 - P 10 0 10 L45 - P 16,6 16,6 33 L81 - P 10 0 11 L46 - P 9,86 0 34 L80 - P 10 0 12 L92 - P 4,8 0 35 L73 - P 10 0 13 L91 - P 4,8 0 36 L66 - P 10 0 14 L90 - P 4,8 0 37 L64 - P 10 0 15 L89 - P 4,8 0 38 L62 - P 10 0 16 L86- P 4,8 0 39 L87 - P 9,6 0 17 L85 - P 4,8 0 40 L78 - P 8 0 18 L84 - P 4,8 0 41 L68 - P 8 0 19 L83 - P 4,8 0 42 L67 - P 8 0 20 L 87 -P 4,8 0 43 L65 - P 8 0 21 L79 - P 4,8 0 Total 83,16 22 L78 - P 4,8 0 n 4 23 L76 - P 4,8 0 Gdf= 20,79
Tabela C.6 – Cálculo do grau de deterioração da família: Reservatório superior
Número Reser. Gde Gde>= 151 R1 34,6 34,6
Total 34,6 n 1 Gdf= 34,6
Tabela C.7 – Cálculo do grau de deterioração da estrutura
Tipo Gdf Fr Gdf x Fr Vigas p. 41,59 5 207,94 Vigas s. 40,19 4 160,78 Lajes p. 35,40 4 141,59 Lajes s. 20,79 3 62,37 Pilares 70,64 5 353,20
Reser. s. 34,60 2 69,20 Total 23 995,08 Gd = 43,26
127
ANEXO C3 - FOTOS
Foto C1 – SQN 107 / H – Vista geral – fachada oeste
Foto C2 – SQN 107 / H – Vista da laje “L9”
128
Foto C3 – SQN 107 / H – Vista da junta de dilatação
Foto C4 – SQN 107 / H – Vista do detalhe Pilar “P1s
129
Foto C5 – SQN 107 / H – Vista do detalhe da viga “V1s”
Foto C6 – SQN 107 / H – Vista do interna – junta de dilatação viga - pilar