Patologias em estruturas concreto armado

Brasília, DF, 15/05/2016 Resumo As estruturas construídas representam elementos fundamentais para o desenvolvimento econômico e social do país. Entretanto, quase sempre, estão inseridas em ambientes agressivos, que exigem maiores esforços físicos ou em cenários de descaso, falta de informação e manutenção. Por esta questão, estão sujeitas a apresentar manifestações patológicas, que tendem a comprometer a resistência e a capacidade de suporte, principalmente, do concreto armado. Levando em consideração que tais estruturas encontram-se em grande número nos municípios brasileiros, surge a interrogativa: as patologias podem realmente oferecer riscos as estruturas construídas em concreto armado? Quais são as mais graves e de maior ocorrência? O presente trabalho tem como objetivo principal demonstrar as principais patologias que ocorrem em estruturas de concreto.

Sendo os objetivos específicos: i) apresentar o conceito de manifestação patológica; ii) levantar os mecanismos de deterioração do concreto; e iii) relatar as principais patologias em estruturas de concreto. O que configura um cenário preocupante, pois a ocorrência de erros tende a gerar perdas, principalmente, financeiras, assim como reduzir a qualidade das obras e afetar assim, diretamente, a satisfação do cliente. Além disso, conforme ressalta Vieira (2016), muitas estruturas começaram a apresentar um desempenho insatisfatório, devido à falta de planejamento e informação, bem como às falhas de execução, erros de projeto, escolha e manuseio indevido de materiais, e à ausência de planos de monitoramento (durante a execução da obra) e de manutenção. Tais fatores são responsáveis por favorecer a deterioração da qualidade estrutural das edificações e gerar, em grande escala, consequências graves em termos construtivos, o surgimento de manifestações patológicas.

Segundo Terra (2001), ao longo dos anos, os processos construtivos foram submetidos a alterações, estabelecendo uma nova política e finalidade à construção civil, a qual passou a projetar e objetivar construções capazes de proporcionar o máximo de economia, em termos de material, mão de obra e serviços. Para alcançar esta economia, surgiram novas técnicas e materiais, passiveis de serem utilizados nesta função, que apresentaram rendimentos maiores e custos inferiores, comparados aos anteriores (TERRA, 2001). A metodologia utilizada consistiu na revisão bibliográfica, elaborada a partir de artigos, dissertações, monografias e teses, disponíveis na Biblioteca Digital Brasileira de Teses e Dissertações (BDTD) e no Google Acadêmico, publicadas nos últimos 20 anos. Para a pesquisa do material foram empregadas as seguintes palavras-chave: “Patologia”, ”Manifestações Patológicas”, “Concreto”, “Concreto Armado”, entre outras.

Revisão Bibliográfica 2. Manifestações patológicas Apesar das estruturas serem elaboradas com o emprego dos melhores materiais disponíveis no mercado, em termos de resistência, durabilidade e flexibilidade, e, apresentarem constantes avanços e melhorias nos processos de seus ciclos produtivos ou construtivos, são estruturas que se encontram expostas ao ambiente. O qual pode apresentar caráter agressivo, bem como exigir, ao longo dos anos, esforços maiores da estrutura executada (ARIVABENE, 2015). A vida útil de uma estrutura ou edificação pode ser definida como o período durante o qual as suas propriedades físicas e químicas permanecem acima dos limites mínimos, especificados para atender sua determinada função. Este período pode ser ampliado de maneira significativa, por meio de um correto programa de manutenção estrutural ou plano de gerenciamento de qualidade (SARTORTI, 2008).

Mecanismos de deterioração do concreto armado O concreto armado, pelas suas vantagens, tem sido utilizado em larga escala pela indústria da construção civil (CLÍMACO, 2005). O qual é definido como uma ligação solidária de concreto com uma estrutura resistente a tração, que corresponde, usualmente, ao aço (LEONHARDT, 1979). As estruturas de concreto armado, portanto, são aquelas compostas pela associação do concreto a barras de aço, responsável por estabelecer um sólido único, cujo comportamento estrutural depende da aderência entre o concreto e a armadura, onde não se aplicam alongamentos iniciais. Sendo assim, os problemas patológicos têm suas origens motivadas por falhas, que ocorrem basicamente nas três principais etapas do ciclo de vida da construção, resumidas em: concepção, execução e utilização.

Por esta questão, as causas podem ainda ser classificadas também, entre as categorias de “causas intrínsecas” e “causas extrínsecas” (CARMO, 2009). As causas intrínsecas representam aquelas que têm sua origem nos materiais e peças estruturais, durante a fase de execução e/ou utilização dos edifícios construídos, seja por falha humana, por questões especificas do material concreto ou por ações externas. Dentre estas, tem-se: deficiências de concretagem (transporte, lançamento, juntas, adensamento e cura), nas armaduras (má interpretação de projetos, mau posicionamento de armaduras, cobrimento insuficiente, defeito nas ancoragens e emendas, má utilização de corrosivos), inadequação de escoramentos e fôrmas, uso inadequado de materiais de construção e inexistência de controle de qualidade (CARMO, 2009).

Enquanto que as causas extrínsecas constituem aquelas que não dependem diretamente da composição interna do concreto ou de falhas inerentes ao processo de execução. De acordo com Clímaco (2005), as fissuras constituem patologias perigosas, uma vez que, sua abertura pode vir a contribuir e facilitar a corrosão de armaduras. Além disso, segundo Lapa (2008), afetam esteticamente as estruturas e oferecem a sensação de insegurança aos seus usuários, contribuindo para o ingresso de agentes químicos, responsáveis pelo processo de degradação do concreto. Geralmente, estas manifestações são ocasionadas pelos gradientes de temperatura e umidade, os quais provocam tensões de tração superiores às tensões admissíveis, dando origem ao aparecimento de fissuras físicas (LAPA, 2008). Há diversos tipos de fissuras e trincas, sendo as principais: por movimentação térmica, devido à compressão, pelo esforço de flexão, movimento de torção e retração.

Devido à compressão As fissuras e trincas provocadas pelo fenômeno de compressão constituem as mais graves e que, portanto, exigem uma maior atenção e providências rápidas. Além disso, é capaz de provocar deformação em diversas amplitudes, visto que os materiais empregados na execução da obra da edificação possuem diferentes coeficientes de dilatação térmica (ASSIS; RABELO, 2013). No concreto armado, geralmente, a fissuração térmica se dá pelas grandes variações de temperatura diárias e anuais, e a falta de ventilação (SANTOS, 2014). Sendo comum em apartamentos localizados na cobertura, que possuem sua laje superior exposta ao calor, durante o dia, e por chuvas e queda de temperatura, durante a noite (GONÇALVES, 2015). Acredita-se que a melhor solução para este tipo de patologia está na concepção do projeto, uma vez que, o calculista estrutural deve levar em conta a variação térmica entre os seus cálculos, principalmente, de acordo com as normas vigentes.

Outra solução, sugere a proteção térmica nos primeiros dias, após a aplicação do concreto, com o objetivo de impedir o resfriamento rápido do material e consequentemente, reduzindo as tensões sofridas (GONÇALVES, 2015). Este movimento provoca uma rotação no plano da seção transversal do elemento estrutural que, em alguns casos, gera deformações acima da capacidade de suporte da peça, o que dá origem as fissuras (MARCELLI, 2007). Sendo assim, o esforço de tensão pode promover o surgimento de fissuras e trincas com uma inclinação de aproximadamente 45° (TRINDADE, 2015). Que costumam aparecer nas duas faces laterais da viga, na forma de segmentos de retas reversas (MARCELLI, 2007). Acredita-se que uma das principais causas das fissuras neste caso, seja falhas no projeto da edificação e ausência dos cálculos relacionados ao movimento de torção que a mesma possa estar submetida.

Uma vez que na etapa de cálculo, deve-se considerar os esforços gerados pela protensão (GONÇALVES, 2015). Uma vez que, mesmo em estado quase endurecido, o concreto continua a perder água para o ambiente. A quantidade de água, anteriormente perdida, não se encontra associada a estrutura dos produtos hidratados por ligações físico-químicas e, portanto, constitui uma retração menos significativa. Entretanto, quando se observa uma perda de água adicional no processo de secagem, o concreto tende a permitir o aparecimento de fissuras (TRINDADE, 2015). As fissuras, de acordo com Santos (2014), podem aparecer entre o período de trinta minutos à seis horas, após o endurecimento do concreto. E acredita-se que para minimizar estes casos, por dessecação superficial, seja necessário estabelecer a proteção da superfície do elemento da radiação solar e da ação do vento.

Já o segundo período constitui a fase de propagação, onde o processo de corrosão consolidado, passa a aumentar gradualmente, em escala exponencial, dando origem ao aparecimento de danos severos nas armaduras (ARIVABENE, 2015). Há fatores que influenciam a criação da corrosão da armadura como, por exemplo: ambientes agressivos, alta capilaridade, materiais de construção com problemas, porosidade elevada, deficiência no cobrimento e fissuração acentuada (SARTORI, 2008). Sendo assim, para ocorrer a corrosão é preciso de dois elementos, a presença de oxigênio e umidade, e o estabelecimento de uma célula eletroquímica (TRINDADE, 2015). A película protetora é desfeita, uma vez que, não possui elevada resistência, podendo ser ocasionado por agentes agressivos que depois da despassivação, serão responsáveis por desencadear o processo corrosivo (SARTORI, 2008).

Os agentes agressivos são considerados os ácidos e águas puras. Sendo assim, os danos resultantes da corrosão da armadura, surgem em forma de expansão, fissuras e lascamento do cobrimento, promovendo a perda de aderência entre o aço e o concreto, redução de área da seção transversal da armadura e fatores que poderão proporcionar o colapso da estrutura (CLÍMACO, 2005). Carbonatação A carbonatação consiste no processo em que dióxido de carbono (CO2), presente na atmosfera de exposição da estrutura de concreto, penetra nos poros do material, diluindo-se na umidade desta estrutura e formando assim, o composto nomeado como ácido carbônico (H2CO3), caracterizado como o agende agressivo deste fenômeno (REIS, 2001). A concentração de gás carbônico na atmosfera são o resultado da combustão de carvão e derivados de petróleo, empregados para fins industriais, domésticos e/ou de transporte (REIS, 2001).

Desta forma, a atmosfera contaminada com gases carbônicos e sulfúricos se encontra em constante contato com as superfícies das estruturas de concreto e quando na presença de umidade do ambiente, poderão a vir se transformar em ácidos, responsáveis por produzir ataques agressivos ao material, bem como contribuir para sua corrosão (CÁNOVAS, 1988). O processo de carbonatação atua na formação do carbonato de cálcio e consequentemente na redução do pH do concreto a valores próximos de 9,0 (CARMO, 2009). Já a cavitação representa o processo de formação de bolhas de vapor, que podem vir a promover um aspecto de corrosão na superfície do concreto e um efeito mais nocivo, quanto maior for o número de bolhas. Neste tipo de manifestação, o desgaste tende a aumentar cada vez mais na ausência de métodos de reparação (SOUZA; RIPPER, 1998).

Abatimento Os abatimentos longitudinais ou transversais constituem deformações de plataforma de uma via, devido ao adensamento das camadas de pavimento em recalque do subleito. Podem ainda, ser resultantes da insuficiência de elementos de drenagem, falhas localizadas no pavimento, má execução das juntas de trabalho, colapso de cavidades subterrâneas ou de forças tangenciais decorrentes de travagens bruscas e de aceleração dos veículos (RODRIGUES, 2013). Infiltrações, manchas, bolor ou mofo e eflorescência A infiltração consiste em uma manifestação patológica que, também, é encontrada com muita frequência em obras de concreto armado, sendo definida como o processo em que a água penetra por capilaridade ou sob pressão dos ventos, ou ocorre em forma de percolação. Desta forma, é possível observar que o aparecimento de fissuras e trincas constitui um quadro de ações falhas, desde o projetista ao usuário final.

E que quanto mais demorado for sua solução, a patologia tende a se intensificar. As aberturas passam a se tornarem maiores ou a se expandirem sobre os elementos estruturais das estruturas de concreto armado, reduzindo, cada vez mais, a resistência e a durabilidade do material e de sua estrutura, dificultando o atendimento de seus objetivos iniciais, no caso, de fornecer conforto, bem-estar e segurança. Além disso, nota-se que outra grande patologia que merece destaque constitui a corrosão de armaduras, que pode estar diretamente associada ao mal planejamento e uso de materiais construtivos, aliados, também, a falta de manutenção. Esta patologia, conforme ressaltou Sartori (2008), pode contribuir para o aparecimento de fissuras e trincas, assim como promover desabamentos do material, em razão do destacamento do concreto, de modo a ocasionar acidentes e oferecer risco a vida.

Por fim, conclui-se que a falta do uso adequado da estrutura, bem como de um programa de manutenção preventiva, sem dúvidas, contribui consideravelmente para o aparecimento de patologias e para a intensidade da deterioração. Referências ARIVABENE, A. C. Patologias em Estruturas de Concreto Armado - Estudo de Caso. Revista Especialize Online: Goiânia, v. CARMO, M. A. Estudo da deterioração de Marquises de Concreto Armado nas cidades de Uberlândia e Bambuí. f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil). CLÍMACO, J. C. T. S. Estruturas de concreto armado: fundamentos de projeto, dimensionamento e verificação. Monografia (Graduação em Engenharia Civil). Universidade Federal de Minas Gerais – Escola de Engenharia. Belo Horizonte, 2008. LEONHARDT, F. Construções de Concreto. Concreto: estrutura, propriedades e materiais. ° Ed. São Paulo: Editora Pini, 1994.

MIOTTO, D. Estudo de caso de patologias observadas em edificação estadual do município de Pato Branco – PR. p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil). Universidade Federal Fluminense. REIS, L. S. Monografia (Graduação em Engenharia Civil). Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Porto Alegre, 2013. SANTOS, C. F. Universidade Estadual de Campinas – Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo. Campinas, 2008. SILVA, L. K. Levantamento de Manifestações Patológicas em Estruturas de Concreto Armado no Estado do Ceará. São Paulo: Editora Pini, 1998. TERRA, R. C. Levantamento de Manifestações Patológica em Revestimentos de Fachadas das Edificações da Cidade de Pelotas. f. VIEIRA, M. A. Patologias Construtivas: Conceito, Origens e Método de Tratamento. Revista Especialize Online: Goiânia, v. p.