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1. AS PATOLOGIAS Há alguns milhares de anos A.C. surge o homem. E tão antigas quanto o homem, são as suas necessidades. Necessidade de alimentação, vestimenta, moradia para proteção das intempéries. Dessa forma, podemos afirmar sem medo de errar, que nessa última instância, a engenharia civil é tão antiga quanto o próprio homem. Com toda certeza, não da forma como a conhecemos hoje, desenvolta e utilitária de todas as tecnologias que estão ao seu alcance, mas sim na sua forma mais primitiva, quando os homens ainda abrigavam-se em cavernas e faziam suas vestimentas, única e exclusivamente, de peles de animais. Como o ser humano está sempre em busca de aperfeiçoamento, não poderia ser diferente com a engenharia civil. As necessidades foram crescendo e com elas, a criatividade aflorando. Castelos, igrejas, diques, aquedutos, silos, moinhos, estradas, pontes, rodovias, edifícios de 1, 2, 3...100 pavimentos! Infelizmente, o homem ainda não desenvolveu o poder de criar algo que seja eterno. Tudo a nossa volta necessita de cuidados. Nosso corpo, nossa saúde, nossos carros, nossas casas... A manutenção, seja ela preventiva ou não, é indispensável para o perfeito e harmonioso funcionamento desses e outros elementos. Atendo-nos agora, exclusivamente a engenharia civil, o cuidado dispensado a uma moradia familiar de baixo padrão deve ser o mesmo dispensado à construção de uma barragem. É óbvio que as técnicas e tecnologias empregadas serão diferentes, mas isso não nos isenta como engenheiros civis, responsáveis civilmente, tecnicamente, trabalhista, penal e eticamente, por toda e qualquer conduta adotada, de darmos uma resposta à sociedade quando esta nos cobra por nossos atos falhos. Segundo o código civil, art 159, “A responsabilidade civil do engenheiro impõe ao encarregado por determinada obra ou serviço a obrigação de reparar os danos patrimoniais ou pessoais ocorridos em face de sua ação ou omissão”, ou seja, é de nossa inteira responsabilidade, seja como projetistas, calculistas ou executores, zelar pela integridade do nosso cliente tanto quanto pelo bem que este nos confia.

Em maio do ano de 2000, o Conselho Europeu de Engenheiros Civis (ECCE) aprovou o Código de Conduta Profissional do Engenheiro Civil Europeu, o qual, em seu preâmbulo, declara que: - O objetivo da Engenharia Civil é melhorar as condições de vida da Humanidade, salvaguardando sempre a vida, a saúde e a propriedade; - O Engenheiro Civil está ao serviço da sociedade e deve promover a cultura e a qualidade de vida; - O Engenheiro Civil deve conhecer as necessidades do presente e procurar antever os desenvolvimentos do futuro. Em face ao exposto acima, percebemos quão grande é a nossa missão profissional, a partir do momento em que nos é entregue o diploma de graduado em Engenharia Civil. E mesmo assim, vemos constantes desastres noticiados, quase que diariamente, na mídia. São desabamentos, desmoronamentos, eventos não previstos ou não levados em conta, seja por descaso, imprudência, negligência ou imperícia. Normalmente, os acidentes vêm cercados de sintomas, antes do próprio acidente em si. São as chamadas patologias. A palavra patologia vem do grego páthos, doença, e lógos, estudo, tratado. Etimologicamente, portanto, significa estudo das doenças. HELENE (1992) também nos define patologia como “a parte da Engenharia que estuda os sintomas, os mecanismos, as causas e as origens dos defeitos das construções civis, ou seja, é o estudo das partes que compõem o diagnóstico do problema.” Pode-se dizer, sem medo de errar, que uma estrutura está doente, quando começa a apresentar sinais que algo não está no seu mais perfeito funcionamento. Carlos Campos, em seu artigo, intitulado O Grito da Estrutura, nos diz que:

No mundo do engenheiro também deve haver esta comunicação silenciosa. Identificar e avaliar uma patologia estrutural requer sensibilidade para o imponderável, para o imensurável. Não há números nem análise computacional que permita uma avaliação impessoal. O recado da estrutura vem através de uma fissura, um deslocamento, um desaprumo, um recalque, uma mancha, um destacamento, ou uma perda de nível. São manifestações silenciosas. O grito por socorro de uma fissura de pilar pode ser extremamente incômodo para quem a identifica, mas pode passar despercebido para o inexperiente. Esse grito não chega a seu conhecimento, quando muito, avalia ser ‘um probleminha’ e em muitas ocasiões providencia para que se esconda o sinal com uma massa ou pintura. Manda a estrutura calar. É essa sensibilidade que como engenheiros civis, devemos desenvolver. E mesmo que, como os médicos, tenhamos uma profissão de confiança pública, ainda assim, não podemos nos assemelhar a estes, no sentido que, um médico jamais pode dar plena certeza que um paciente que entra em uma sala de cirurgia sairá com vida. Porém, um engenheiro civil, de acordo com o Código Civil, não só é responsável por 5 (cinco) anos pela “solidez e segurança da obra como se a obra apresentar problemas desta ordem, e, através de perícias, ficar constatado o erro do profissional, este será responsabilizado, independente do prazo decorrido, conforme jurisprudência existente.” 2. O OBJETO DO NOSSO ESTUDO O prédio que abriga a piscina térmica situa-se no Campus Uvaranas da Universidade Estadual de Ponta Grossa. É constituído de dois pavimentos, e tem as dimensões de XXxXX metros, com uma altura de XX metros. A piscina tem as seguintes dimensões XXxXX metros com uma profundidade de XX metros. Possui visores nos dois sentidos do comprimento e suas paredes são apoiadas sobre o solo. Possui ainda uma cozinha de XXxXX metros, uma sala de ginástica (desativada) de XXxXX metros, dois vestiários (masculino e feminino) e uma sala de XXxXX metros onde fica localizada a caldeira para aquecimento da água da piscina. A estrutura de

cobertura da edificação é de estrutura metálica composta de duas treliças planas principais do tipo Treliça Pratt com apoio no banzo superior (diagonais tracionadas e montantes comprimidos) e duas treliças secundárias (foto 1 e 2). O projeto estrutural foi elaborado pelo Engenheiro Fulano de Tal. O projeto arquitetônico pelo Engenheiro Cicrano. A execução ficou a cargo da Empresa XOXOXOXO,

e

as

lajes

pré-moldadas

foram

fornecidas

pela

Empresa

UYUYUYUYUY. As patologias (as quais serão citadas mais detalhadamente à frente nesse trabalho) apresentaram-se em praticamente todos os locais mencionados. Trincas de 0,2 a 4,5 mm nas paredes, vigas e pilares da piscina e paredes externas do prédio, as quais provavelmente vieram a ocorrer pela ausência de juntas de dilatação. Exposição e conseqüente corrosão de armaduras em lajes, vigas e pilares, devido ao ambiente agressivo e também ao cobrimento insuficiente. Constatou-se também ausência de emboço na parte inferior das lajes pré-moldadas. Todas as patologias citadas acima merecem igual atenção, pois sendo o prédio que abriga a piscina do campus um local público e conseqüentemente freqüentado por inúmeras pessoas, sua recuperação faz-se necessária quase que imediatamente, não somente pelos aspectos visuais, mas também pela saúde da estrutura, a qual necessita de cuidados e reparos. Porém, para que essas patologias sejam sanadas, é indispensável um estudo minucioso de cada uma delas, suas origens e causas, assim como uma solução que contemple segurança, custo e agradabilidade visual. Nos capítulos que seguem, procuraremos elucidar todos os pontos acima da maneira mais clara possível sem, contudo, deixarmos de lado os aspectos técnicos relevantes para este trabalho. 3. PATOLOGIAS: OS PROBLEMAS APRESENTADOS Durabilidade, resistência e estabilidade são os pilares básicos para o bem estar de qualquer edificação. Quando alguma das partes desse importante tripé falha, aparecem as patologias. Porém, mesmo que essa tricotomia funcione de forma harmoniosa, sabemos que essa mesma estrutura necessita de cuidados constantes. Os

mais variados erros podem decorrer das mais variadas razões. Desde erros de projeto, erros de execução, agressividade do meio ambiente, problemas na fundação, materiais de baixa qualidade até chegarmos à má utilização, os fatores são os mais diferenciados, porém o resultado acaba sendo comum a todos esses aspectos: as doenças da estrutura. De acordo com SOUZA (1998) a manutenção, que pode ser entendida como o conjunto de atividades necessárias à garantia do seu desempenho satisfatório ao longo do tempo, ou ainda o conjunto de rotinas que tenham por finalidade o prolongamento da vida útil da obra, por um custo compensador1 é indispensável para que o funcionamento da obra continue em harmonia. De nada adianta que a estrutura esteja perfeita dentro dos parâmetros da engenharia se um cuidado posterior a construção não for dispensado. Todo o trabalho do projetista, calculista, executor entre outros profissionais responsáveis pela realização de um projeto, será em vão. HELENE (1992) nos apresenta um gráfico de distribuição relativa da incidência de manifestações patológicas em estruturas de concreto aparente.

Nesse trabalho estudaremos todas as patologias apresentadas no prédio que abriga a piscina do Campus da Universidade Estadual de Ponta Grossa, porém será dada uma maior atenção para o de problema de fissuração das peças e corrosão de armaduras. Para tanto, faremos um breve apanhado sobre os tipos de fissuras, bem como os tipos de corrosão. Para, conforme o andamento do trabalho, verificar que a grande

maioria dos problemas apresentados, advém do ambiente agressivo, do qual decorre o alto índice de umidade, causando corrosão de armaduras, comprometendo as mesmas e por conseqüente, gerando fissuras das mais variadas espessuras e comprimentos. 3.1 Descrição Das Patologias, Aspectos Gerais e Causas Prováveis Quando surge um problema patológico em uma estrutura, esse indica, em última estância e de maneira geral, a existência em uma ou mais falhas durante a execução de uma das etapas da construção, além de apontar para falhas também no sistema de controle de qualidade próprio a uma ou mais atividades. (SOUZA, 1998) As causas do mau funcionamento das edificações podem ser as mais diversas. Elas têm origem num dos fatores relacionados: - deficiência de projeto; - deficiência de execução; - excesso de sobrecarga; - má conservação; - impacto ou demolição parcial. Todos estes defeitos tornam a estrutura ineficiente, podendo ocorrer trincas, deformações ou lesões mais graves, progredindo muitas vezes para o estágio final de um desabamento. HELENE (1992) nos um gráfico com as origens dos problemas patológicos com relação às etapas de produção e uso de obras civis, confirmando alguns dos fatores acima já citados:

O restante que segue deste trabalho divide-se em duas partes (referente às patologias apresentas): fissuras e/ou trincas e corrosão de armaduras, que na sua maioria são conseqüência das primeiras. Para que os problemas apresentados pudessem ser analisados de maneira correta, foram feitas visitas ao prédio em questão, fotografados e devidamente documentados os possíveis problemas, para que então, após passarmos todas as fissuras em forma de desenho para o arquivo eletrônico do software autocad, um estudo fosse feito determinando o tipo de fissura e sua provável causa, assim como o problema de corrosão de armaduras para que após feito o diagnóstico fosse também recomendada a possível solução. 3.2. TRINCAS E FISSURAS Existem três maneiras independentes pelas quais as fissuras se propagam nas superfícies. São elas: - separando diretamente as partes; - deslizamentos frontais; - deslizamentos laterais das superfícies. (ver tese sobre fissuras em concreto armado-figuras)

3.2.1 Trincas nos pilares Os pilares representam uma parte importante da estrutura. Estes são responsáveis por acomodar e distribuir as cargas à fundação. Trincas observadas em pilares devem merecer especial atenção, uma vez que problemas em tais peças de fundamental importância podem comprometer toda a estrutura levando inclusive a um colapso futuro. Nesse caso em especial, constatamos que a grande maioria das trincas apresentadas nos pilares são trincas horizontais. Trincas em pilares podem ter diferentes origens. Podem ser superficiais ou profundas. Um estudo minucioso faz-se necessário, inclusive com a verificação se a trinca é ativa ou não. As trincas ativas são aquelas que trabalham, ou seja sofrem movimentação com o passar do tempo. Isto significa que a estrutura como um todo está em risco. As trincas horizontais aparecem devido a ... 3.2.2 Trincas nas vigas Quando dispomos de um elemento estrutural de pequena altura quando comparada a sua extensão, projetado para suportar diversas cargas em sua extensão, este elemento é denominado de viga. As vigas absorvem esforços verticais e horizontais. 3.2.3 Trincas nas paredes internas da piscina As paredes podem ter função estrutural ou apenas servir para fechamento da estrutura. Quando tratamos com caixas d´água, piscinas ou qualquer outra estrutura dessa natureza, as paredes funcionam como lajes verticais. Isso ocorre, pois as mesmas recebem empuxo lateral, seja do solo ou do fluído contido no interior da estrutura.

Essas paredes, uma vez que recebem esses esforços, necessitam de armadura. Um estudo das cargas determinará qual o tipo de vínculo, a área de armadura por metro e a necessidade dessa armadura ser na face interna, externa ou em ambas as faces da parede. No objeto de nosso estudo, constatamos várias trincas verticais e horizontais ao longo de toda a estrutura. Essas trincas aparecem devido à ausência de armadura longitudinal nas paredes da piscina, conforme cópia do projeto arquitetônico em anexo. 3.2.4 Trincas nas paredes externas do prédio Segundo a Norma DNIT 092/2006 ES, “a junta de dilatação é uma separação física entre duas partes de uma estrutura, para que estas partes possam se movimentar sem transmissão de esforço entre elas.” Ao construímos estruturas de grande extensão, devemos prever locais onde serão executadas juntas de dilatação, pois a estrutura ao trabalhar será guiada a movimentar-se nas juntas pré-existentes. Quando isso não ocorre, fissuras aparecem ao longo da edificação e podem comprometer a estrutura além de promoverem um aspecto visual desagradável. MARCELLI (2007) nos diz que a junta de dilatação, como o próprio nome diz, é projetada para garantir liberdade de movimentação da estrutura, pois os efeitos de variação de temperatura ao longo da vida útil provocam diferenças dimensionais nos componentes e na edificação como um todo. Portanto, a liberdade de movimentação da estrutura é fundamental para garantir a saúde e integridade física da estrutura, pois se assim não o fosse, surgiriam esforços e tensões elevadas que se não forem levadas em conta na elaboração do projeto, podem causar trincas na edificação e dependendo da magnitude do problema, levaria a um sinistro de graves proporções. No objeto de nosso estudo, observamos diversas trincas na parte externa ao longo de todo o prédio (foto 95). Como citado acima, essas trincas decorrem da ausência de juntas de dilatação, o que faz com que, forçosamente, ao trabalhar a

estrutura, essas apareçam, uma vez que a própria estrutura procura um caminho de trabalhabilidade se este não for previsto com antecedência. 3.3. CORROSÃO DE ARMADURAS E ESQUADRIAS CASCUDO (1997) citando FELIU e ANDRADE nos diz que “dentre as diversas definições de vida útil, uma delas é ‘o tempo durante o qual a estrutura conserva todas as características mínimas de funcionalidade, resistência e aspectos externos exigíveis’”. SOUZA (1998) também nos chama a atenção afirmando que a associação de vida útil e durabilidade é inevitável. E que se pode entender durabilidade como sendo o parâmetro que relaciona a aplicação das características de deterioração do material concreto e dos sistemas estruturais a uma determinada construção, individualizando-a pela avaliação da resposta que dará aos efeitos da agressividade ambiental, para então definir a vida útil desta. Sendo assim, quando uma estrutura é afetada não só por corrosão, mas por outros problemas, faz-se necessária uma análise de quanto ainda resta de sua vida útil e qual a possibilidade e técnicas mais indicadas para que a mesma possa ser recuperada. Podemos entender por corrosão como sendo “a deterioração de um material, geralmente metálico, por ação química ou eletroquímica do meio ambiente aliada ou não a esforços mecânicos.” (GENTIL, 1982) ou ainda como sendo um resultado destrutivo de uma reação de um metal e seu meio ambiente. (JONES, 1992) MARCELLI (2007) nos afirma que o fenômeno de corrosão é de natureza eletroquímica, e pode ser acelerado pela presença de agentes agressivos externos, internos, incorporados ao concreto ou gerados pelo meio ambiente. Sabe-se que a armadura encontra-se no interior do concreto em meio altamente alcalino. Segundo CASCUDO (1997), essa alcalinidade provém da fase líquida constituinte dos poros do concreto, que nas primeiras idades, basicamente é uma solução saturada de hidróxido de cálcio. E que para uma ordem de grandeza do pH do concreto (em torno de 12,5) e para uma faixa usual de potencial de corrosão, nesse mesmo concreto, as reações de eletrodo observadas no ferro são de passivação. Sendo

assim, podemos entender que a armadura que se encontra dentro do concreto, em meio alcalino, está naturalmente protegida da corrosão, pois, ainda citando CASCUDO (1982), a mesma possui “uma capa ou película protetora de caráter passivo, que envolve essa armadura, (...) chamada proteção química [destaque do autor].” Dessa forma, de acordo com as afirmações acima, concluímos que a armadura que está passivada não corre o risco de corrosão, uma vez que a película que envolve essa mesma armadura a protege da ação da umidade, oxigênio e agentes agressivos. Sendo assim, por que ocorre a perda dessa película e a conseqüente corrosão? Vários fatores podem influenciar essa perda, desde má execução, materiais de baixa qualidade, ambiente agressivo, relação água/cimento e cobrimento insuficiente, entre outros. Cada um desses fatores sozinhos ou combinados gera a perda da película protetora e conseqüentemente a armadura ficará despassivada. No caso do prédio em estudo, encontramos um ambiente extremamente úmido, com variações de temperatura ao longo do dia (devido a presença da caldeira e da tubulação que alimenta a piscina com água aquecida). A NBR 6118 nos recomenda um cobrimento mínimo de acordo com a agressividade do ambiente e utilização da estrutura. Esta ainda nos diz no item 6.4 que: 6.4.1 A agressividade do meio ambiente está relacionada às ações físicas e químicas que atuam sobre as estruturas de concreto, independente das ações mecânicas das variações volumétricas de origem térmica, retração hidráulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de concreto. 6.4.2 Nos projetos das estruturas correntes, a agressividade ambiental deve ser classificada de acordo com o apresentado na tabela 6.1 (classes de agressividade ambiental) e pode ser avaliada, simplificadamente, segundo as condições de exposição da estrutura ou de suas partes.

Através de uma breve análise, podemos perceber que o principal fator de agressividade em nosso caso, é a umidade excessiva do ambiente. Sobre esta, MARCELLI, 2007, nos diz que: A umidade do ar é sem dúvida um dos fatores atmosféricos que implica diretamente na velocidade de corrosão do aço. No entanto, a simples presença de água pura num ar também puro tem baixo potencial de corrosão, ou seja, o processo ocorre lentamente. Entretanto, quando se combina com outros elementos poluentes ou agressivos, passará a ter uma função preponderante no ataque de ferragem. Esses agentes agressivos podem estar contidos ou podem ser absorvidos pelo concreto em função de um ambiente propício. Sendo o concreto um elemento poroso, isso facilita essa possível absorção contribuindo para o início e aumento do risco de corrosão. Entre esses agentes agressivos podemos destacar os sulfetos, cloretos, dióxido de carbono, nitritos, gás sulfrídico, óxido de enxofre, a fuligem e outros. “Eles quebram ou impedem a formação da película de passivação do aço, acelerando a corrosão e podendo atuar como catalisadores.” MARCELI (2007) Nosso objetivo nos capítulos que se seguem é apresentar uma explanação sobre o tipo de corrosão de armadura em concreto observada, para em seguida compararmos com o nosso modelo real. 3.1.5 Exposição e corrosão por cloretos CASCUDO (1982) em sua obra sobre o controle da corrosão de armaduras em concreto nos diz que nenhum outro contaminante comum está tão extensivamente documentado na literatura como causador de corrosão dos metais no concreto como estão os cloretos. Estes podem ser introduzidos intencionalmente no concreto por meio de agentes aceleradores de pega e endurecimento, ou, como no nosso caso, através de um ambiente agressivo. 3.1.6 Corrosão avançada nas esquadrias do 2° pavimento

O metal é o resultado da transformação do mineral encontrado na natureza em seu estado bruto. JONES nos diz a mesma energia necessária para extrair metais é emitida durante as reações químicas que produzem a corrosão. Dessa forma, pode-se dizer que a corrosão pode ser chamada de processo extrativo de metalurgia ao contrário.

3.1.7 Desagregação do Concreto 3.1.8 Carbonatação do concreto Nas superfícies expostas das estruturas de concreto, a alta alcalinidade, obtida principalmente às custas da presença de Ca(OH), liberado das reações de hidratação do cimento, pode ser reduzida com o tempo. Esta redução ocorre essencialmente pela ação do CO2 do ar; além de outros gases ácidos tais como SO2 e H2S51. CASCUDO (1997). Esse processo é conhecido como carbonatação. A carbonatação está diretamente ligada à penetração do dióxido de carbono, por meio dos poros, para o interior do concreto. Na presença de umidade transforma-se em ácido carbônico (HCO). Esta, quando presente causa corrosão de armaduras.

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Em sua tese sobre Ação da Carbonatação em Vigas de Concreto Armado em serviço, construídas em escala natural e reduzida, SILVA (2007) afirma que: (...) inicialmente, o dióxido de carbono não se difunde ao interior do concreto porque a tendência é de se combinar, ainda na superfície, com os álcalis e o hidróxido de cálcio. Posteriormente, a tendência é de o CO2 penetrar mais profundamente no concreto, dando continuidade ao processo de carbonatação. Portanto o avanço da frente de carbonatação está amplamente ligado à facilidade do CO2 em difundir-se.

Em suma, a presença de carbonatação tem como conseqüência direta a corrosão de armaduras e é dependente de fatores como: - técnicas construtivas: transporte, lançamento, adensamento e cura do concreto; - condições ambientais (atmosferas rurais, industriais ou urbanas); - tipo de cimento; - umidade do ambiente. Muitos autores em seus estudos, entre ele podemos destacar CASCUDO (1997) e GENTIL (1982), nos afirmar que a carbonatação será tanto maior quanto maior for a relação água/cimento. Assim, com a armadura despassivada e ausente da capa de proteção ocorre a corrosão generalizada do aço, semelhantemente como se estivesse exposto à atmosfera, mas com o agravante que a umidade permanece no interior do concreto. O aço da armadura, após sofrer esse processo aumenta de tamanho resultando em esforço extras no concreto, gerando tensões no concreto e conseqüente fissuração e destacamento ou lascamento do concreto, o que causa uma exposição maior da armadura. Segundo CASCUDO (1997): “Esta evolução das fissuras implica posterior lascamento do concreto, com comprometimento do monolitismo estrutural (dado pela aderência aço/concreto), e no destacamento da camada de cobrimento, em geral deixando expostas as armaduras.” 4. AS SOLUÇÕES APRESENTADAS: TERAPIAS Ao se analisar uma estrutura de concreto ‘doente’ é absolutamente necessário entender-se o porquê do surgimento e do desenvolvimento da doença, buscando esclarecer as causas antes da prescrição e conseqüente aplicação do remédio necessário. O conhecimento das origens da deterioração é indispensável, não apenas para que se possa proceder aos

reparos exigidos, mas também para se garantir que, após reparada, a estrutura não volte a deteriorar. (SOUZA, 1998) Sendo assim, uma perfeita análise é indispensável, em primeiro lugar do tipo de fissura, em seguida da sua origem e por último, mas não menos importante, da técnica a adotar.