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Patologia em Estrutura de Betão Armado



CAPITULO I

Patologia em Estrutura de Betão Armado 

 
  

Generalidade

A palavra patologia é derivada do grego de pathos que significa sofrimento, doença e ideologia que é ciência, estudo, etc.
O processo de realização de uma edificação compreende as fases de projeto, execução e utilização a ocorrências de falhas em uma destas fases provoca defeitos que podem comprometer e a durabilidade do empreendimento.
O campo de engenharia que estuda estes defeitos suas causas e as correções necessárias é chamada de patologia das estruturas.

 

Conceito

Conforme Piacastelli (2005) a patologia das estruturas pode ser entendida como o ramo da engenharia que estuda as apresentações patológicas levando em consideração os sintomas, os mecanismos, as causas e as origens.

Origem das Patologias Estruturais

Segundo Souza e Ripper (1998), a origem dos problemas patológicos está normalmente relacionado com as seguintes etapas: concepção do projeto, execução das estruturas e utilização.
Patologias geradas na concepção do projeto podem ocorrer em:
·         Estudo preliminar
·         Execução do anti- projeto
·         Durante a elaboração do projeto de execução.

São falhas originadas por um estudo preliminar ou de anti projeto.
·         Erros de dimensionamento;
·         Falha de padronização das representações;
·         Detalhes construtivos inexequíveis;
·         Detalhes deficientes ou berrado (ortes);
·         Especificação inadequada de materiais;
·         Falha de compatibilização entre a estrutura e a arquitetura;
·         Elemento de projeto inadequado (ma definições de ações preliminares);
·         Não consideração do efeito térmico;
·         Divergência entre os projetos;
·         Sobrecargas não previstas;
·         Especificação do concreto deficiente.



Patologias geradas na etapa de execução da estrutura pode ocorrer em:
  •          Presença de agentes agressivos incorporados;
  •        Inexistência de controle de qualidade de execução;
  •         Qualidade inadequada de matérias e componentes ;
  •        Irresponsabilidade técnica (ausência de fiscalização);
  •         Não capacitação da mão de obra;
  •         Projeto inacabado;
  •         Falta de condições locais de trabalho;
  •           Erros dimensionais;
  •          Ausência de estudo geotécnico;
  •     Falta de levantamento topográficos.

Patologias gerais na etapa de utilização ocorrem em:
  •          Negligencia dos utilizadores;
  •         Utilização inadequada ou falta de manutenção geralmente pelo desconhecimento técnico e problemas econômicos que impossibilitam esse ato;
  •       Mudança de finalidade da edificação.

De uma maneira geral o surgimento de problemas patológicos em uma estrutura indica a existência de uma ou mais falhas durante a execução de uma das etapas de construção.
Origem exógena (causas com origem foram da obra e provocados fatores produzidos por terceiro ou pela natureza) Segundo GRANDISKI (2011:127)
  •          Vibrações provocadas por estaqueamento, percussão de maquinas industriais;
  •          Escavações Vizinhas;
  •          Rebaixamento do lençol freático;
  •         Influência do bulbo de pressão de fundações de obra de grandes cortes em construções ao lado;
  •          Explosões, incêndios de origem externa;
  •          Variações térmicas, terremotos maremotos.

Origem endógena (causa inerentes a própria edificação)
  •          Falha de gerenciamento;
  •          Deterioração natural de partes da edificação pelo esgotamento da sua vida útil;
  •          Sobrecargas não previstas.
Origem na natureza
  •         Ação de vento e chuva anormais;
  •          Inundações provocadas por chuvas;
  •          Acomodações das camadas adjacentes do solo;
  •          Alteração de nível freático por estiagem prolongada;
  •          Impermeabilização das áreas adjacentes;
  •          Variação de temperatura ambiente;
  •         Ventos muito fortes acima do previsto em norma técnica.

Principais causas das patologias

As principais causas das patologias são:
a)  Recalque das fundações;
b) Movimentação térmica;
c)  Sobrecargas ou acúmulo de tensões;
d)  Retração do cimento;
e)  Carbonização;
f)  Expansão de armadura (corrosão);
g)  Reações químicas internam;
h)  Defeitos construtivos;
i)  Umidade de precipitação;





Recalque de fundação

Todos os solos submetidos a cargas apresentam maiores ou menores deformações dependendo basicamente das características do solo e da presença do lençol freático.
O deslocamento vertical de um elemento de fundação é chamado de recalque e pode ocorrer de imediato ou ao longo do tempo por adensamento (explosão da água do solo).
A ocorrência de deslocamentos entre os elementos de fundação é chamada de recalque diferencial e o recalque diferencial provoca tensões na estrutura que podem ocasionar fissuras e trincas.

 

Movimentação térmica

As variações de temperaturas diárias nos componentes de um edifício provocam alterações nas suas dimensões, redundando em movimento de dilatação e contratação.
O esgotamento destes elementos com as paredes restringem estes movimentos desenvolvendo tensões que provocam as fissuras.
Nas edificações residenciais, a radiação solar atua predominantemente sobre as Lages de cobertura que são mais expostas as mudanças térmicas e o facto de  existir uma cobertura de telhas sobre as Lages não elimina as movimentações térmicas uma vez que parte do calor absorvido pelas telhas e irradiado para as Lages provocando tensões de tração e de cisalhamento que provocam as fissuras.

Sobrecarga ou Acúmulo de tensões

As peças de uma estrutura de concreto armado são normalmente dimensionadas admitindo-se determinadas deformações e a ocorrência de fissuras na região tracionada da peça.
No dimensionamento a flexão simples em estado limite ultimo a seção é levada a ruína, mas o momento fletor e a força cortante são majoradas e a resistência do material é diminuído. A preocupação no calculo é evitar que as deformações e as fissuras fiquem muito evidentes e possam prejudicar a durabilidade da estrutura.

Retração do cimento

A hidratação do cimento transforma compostos solúveis em compostos não solúveis em água.
De acordo com Erico Thomaz, a quantidade de água necessária para hidratação do cimento de ordem de 30% a 35% em relação ao peso do cimento.
Essa quantidade de água conduz a um concreto de consistência seca (sem trabalhabilidade). É portanto, necessária a adição de uma maior quantidade de água ao betão para conferir-lhe a trabalhabilidade adequada ao processo de adensamento disponíveis e este  excesso de água irá acentuar a retratação porque a mesma provoca uma diminuição de volume do betão e como as peças estruturais são impedidas de movimentar-se por estarem interligada entre si e com a fundação ocorrem tensões de retração no betão. Se estes específicos forem superiores a resistência a tração do concreto no momento que elas ocorrem, teremos então o surgimento de fissuras.

Existem três tipos de retração:
·         A retração química provocada pela redução de volume da água quando reage com o cimento (hidratação), devido as forças internas de coesão.
·         A retração de secagem provocada pela evaporação da água não usada na reação de hidratação do cimento. Esta evaporação da água no período inicial do processo de endurecimento, reduz os poros e os canais na massa, dando origem a uma redução do volume do betão.
·         A retratação térmica que ocorre pela elevação de temperatura do concreto na hidratação do cimento do mesmo até atingir a temperatura ambiente.

Expansão da Armadura (Corrosão)

O betão confere ao aço uma barreira física que o separa e o protege do meio ambiente mas também confere a este, uma elevada alcalinidade, que permite formar uma película fina de óxido de ferro na superfície do aço chamada de camada de passivação, mantendo-o inalterado por um tempo indeterminado deste que o betão seja de boa qualidade e que suas propriedades física químicas não se alterem devido ás ações externas.
A camada da passivação é criada pouco depois do inicio da hidratação do cimento sendo constituído de Fe 203 e adere fortemente ao aço (Ferreira 2000).

Tipos de Corrosão

  •        Corrosão generalizada ocorre devido a uma perda generalização da película de passivação, resultante da frente de carbonização no betão ou presença excessiva de cloretos.
  •        Corrosão localizada forma-se por dissolução localizada da película de passivação, tipicamente causada pela penetração de íons cloretos no meio, vindos do exterior ou permanecente a algum constituinte do betão.
  •        Corrosão sob tensão se caracteriza por ocorrer em aços submetidos a elevadas tensões, em cuja superfície é gerada uma microfissura que vai progredindo muito rapidamente, provocando uma ruptura brusca e frágil do metal.

Carbonatação

O betão possui PH entre 12,6 e 13,5 ao se carbonatar esses números reduzem para valores próximos de 8,5. A carbonatação inicia-se na superfície da estrutura e forma a “frente de carbonatação” composta por duas zonas com PH distintas (uma básica e outra neutra). Esta frente avança em direção ao interior do concreto e quando alcança a armadura ocorre a despassivação do aço e este se torna vulnerável.
A velocidade da carbonatação do betão é afetada por diferentes fatores:
·         Natureza do cimento;
·         Dosagem do cimento;
·         Qualidade da água;
·         Clima;
·         Compactação;
·         Umidade -  relativa baixa ou alta.

Reações químicas

Entre as diversas reações químicas que ocorrem no betão distam-se:
·         Reações do Sulfato de Cálcio
O sulfato de Cálcio CaSo4, encontrada principalmente nas localidades costeiras, reage com o alumínio tricálcicohidratado e forma SulfoAlumínioTricálcicoHidratado. Este sal conhecido como sal de Cadlot possui coeficiente de expansão da ordem de 300% que provoca a expansão da estrutura favorecendo o aparecimento de fissuras.
·         Reação álcool- agregado
A reação álcool- agregado ocorre entre os álcalis do cimento, alguns agregados contendo Sílica amorfa e alguns tipos de carbonatos, causando o aparecimento de um gel expansivo que fissura o concreto. A reação ocorre quando o agregado reativo e o cimento entram em contacto com água.
·         Reação gases garagens
Os gases contidos nas garagens, produzidos pela descarga de escape dos veículos, em presença da umidade do ambiente transformam-se em ácidos carbônicos.
Estes ácidos atacam as superfícies do concreto, especialmente se a camada de cobrimento for insuficiente provocando a corrosão das armaduras e resultando num processo de perda de material.

Defeitos construtivos

Existem inúmeras patologias que são provocadas por defeitos construtivos, mas as principais são:
Ø  Trincas e desagregação do concreto dos consolos;
Ø  Trincas e descolamentos de revestimento de parede.


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