Dissertação a respeito de Reforço e Recuperação Estrutural de Estruturas em Concreto Armado

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Dissertação a respeito de Reforço e Recuperação Estrutural de Estruturas em Concreto Armado

  1. 1. UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS PATOLOGIA E TERAPIA DAS ESTRUTURAS SINTOMAS E CAUSAS DAS ENFERMIDADES PROF. ÉLVIO MOSCI PIANCASTELLI ESCOLA DE ENGENHARIA
  2. 2. Patologia e Terapia das Estruturas Sintomas e Causas das Enfermidades Prof. Élvio Mosci Piancastelli 1 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ......................................................................................... 02 2. SINTOMAS E CAUSAS DAS ENFERMIDADES ........................................ 03 2.1. Fissuras e Trincas ............................................................................... 04 2.1.1. Fissuras no Concreto Fresco .................................................. 05 2.1.2. Fissuras no Concreto Endurecido ........................................ 07 2.2. Desagregação ............................................................................... 10 2.3. Erosão e Desgaste ............................................................................... 10 2.4. Disgregação (Desplacamento ou Esfoliação) .............................. 11 2.5. Segregação ......................................................................................... 11 2.6. Manchas ......................................................................................... 12 2.7. Eflorescência..........................................................................................12 2.8. Calcinação ......................................................................................... 13 2.9. Flechas Exageradas ...................................................................... 13 2.10. Perda de Aderência Entre Concretos (nas juntas de concretagem) ..14 2.11. Porosidade ......................................................................................... 14 2.12. Permeabilidade ............................................................................... 14 3. BIBLIOGRAFIA ......................................................................................... 15
  3. 3. Patologia e Terapia das Estruturas Sintomas e Causas das Enfermidades Prof. Élvio Mosci Piancastelli 2 1. INTRODUÇÃO Os sintomas são as manifestações das enfermidades. É a partir deles que se inicia todo o processo de averiguação das causas e origens do fenômeno patológico, fundamentais para um correto diagnóstico - Figura 1.1. Felizmente, tais manifestações ocorrem normalmente nas partes externas das estruturas, sendo possível observá-las com facilidade. Entretanto, é importante salientar, que existem partes externas às estruturas que não são normalmente visualizadas, como por exemplo: • partes total ou parcialmente enterradas (fundações, arrimos, piscinas, etc); • partes internas das juntas de dilatação; • interior de galerias e reservatórios. Nesses locais, as manifestações patológicas - os chamados danos ocultos -, só são detectadas se forem programadas e executadas inspeções específicas. As causas das enfermidades são os “agentes” que desencadeam o seu processo de surgimento (mecanismos) - Figura 1.1. Figura 1.1 - Caracterização de Enfermidades
  4. 4. Patologia e Terapia das Estruturas Sintomas e Causas das Enfermidades Prof. Élvio Mosci Piancastelli 3 2. SINTOMAS E CAUSAS DAS ENFERMIDADES O quadro da Figura 2.1 mostra os principais sintomas das enfermidades do concreto armado. SINTOMAS ♦ Fissuras e trincas; ♦ Desagregação; ♦ Erosão e Desgaste; ♦ Disgregação (desplacamento, esfoliação); ♦ Segregação; ♦ Manchas; ♦ Eflorescência; ♦ Calcinação; ♦ Flechas exageradas; ♦ Perda de aderência entre concretos (nas juntas de concretagem); ♦ Porosidade; ♦ Permeabilidade. Figura 2.1 - Principais Sintomas das Enfermidades do Concreto Armado Salienta-se que algumas enfermidades são errôneamente consideradas sintomas, como o caso clássico da corrosão das armaduras, que caracteriza a enfermidade falta de homogeneidade, e cujos sintomas são fissuras e disgregação do concreto. À seguir, são descritos cada um dos sintomas citados e indicadas algumas de suas causas, que na realidade são causas das enfermidades. Observa-se que, quando do estudo das origens das enfermidades outras causas de enfermidades serão apresentadas.
  5. 5. Patologia e Terapia das Estruturas Sintomas e Causas das Enfermidades Prof. Élvio Mosci Piancastelli 4 2.1. Fissuras e Trincas As fissuras são, sem sombra de dúvidas, o sintoma mais freqüente nas estruturas, sendo suas causas muito variadas. A sua posição em relação à peça estrutural, a abertura, a direção, e sua forma de evolução (com relação à direção e à abertura), dão indicações das causas prováveis. Há que se destacar que fissuras são também ocorrências inerentes ao concreto armado, visto que as seções são dimensionadas nos Estádios II (seção fissurada) ou III (ruptura), não sendo, portanto, sempre, manifestação patológica. Sob esse aspecto, a diferenciação entre manifestação patológica ou não é feita em função das aberturas e das causas. Para a especificação de um correto tratamento, é de vital importância que se verifique se a fissura analisada é ativa (viva ou instável) ou inativa (morta ou estável). São chamadas de ativas, as fissuras que apresentam variação de abertura, e de inativas aquelas em que tal variação não ocorre. Tal verificação é feita, geralmente, através da utilização de “selos” rígidos (gêsso ou plaquetas de vidro coladas - Figura 2.1.1), que se rompem caso a fissura apresente variação de abertura, ou através da medição direta (fissurômetro) dessa variação. Figura 2.1.1 - Verificação do Tipo de Fissura Entretanto, a melhor orientação para um correto tratamento de uma fissura é o agente causador, pois se ele não mais atua a fissura pode ser considerada estável, caso contrário, instável. Dá-se o nome de trincas às fissuras com grandes aberturas. A seguir são apresentadas algumas das muitas causas de enfermidades, cujos sintomas são fissuras.
  6. 6. Patologia e Terapia das Estruturas Sintomas e Causas das Enfermidades Prof. Élvio Mosci Piancastelli 5 2.1.1. Fissuras no Concreto Fresco • Por Assentamento Plástico Devido à gravidade, as partículas mais pesadas do concreto tedem a sedimentar (segregação), provocando a ascenção da água e ar aprisionado (exsudação). Com isso a massa de concreto tende a se deslocar para baixo. Caso esse movimento seja parcialmente impedido, normalmente pela armadura ou agregado graúdo, surgirá a fissura. São causas do assentamento plástico: ♦ exsudação; ♦ uso excessivo dos vibradores; ♦ excessivo tempo entre lançamento e início de pega; ♦ falta de estanqueidade das formas.
  7. 7. Patologia e Terapia das Estruturas Sintomas e Causas das Enfermidades Prof. Élvio Mosci Piancastelli 6 • Por Movimentação das Formas ou do Suporte do Concreto • Por Dessecação Superficial A rápida perda de água pela superfície do concreto, mais relevante em função da evaporação, provoca uma redução de volume do concreto (retração) introduzindo tensões de tração que produzem fissuras. A fissura anula a tração na direção normal à fissura, mas não na direção dela, podendo surgir, ainda, fissura ortogonal à primeira. Por isso, a configuração das fissuras se assemelha a um mapa. • Por Vibrações Vibrações causadas por movimentação ou funcionamento de equipamentos, trânsito de pessoal, impactos de ferramentas, e por outros agentes, também podem causar fissuras no concreto fresco.
  8. 8. Patologia e Terapia das Estruturas Sintomas e Causas das Enfermidades Prof. Élvio Mosci Piancastelli 7 2.1.2. Fissuras no Concreto Endurecido • Por Retração Hidráulica O concreto ao perder água diminui de volume retraindo-se. Caso a retração seja impedida, surgirão fissuras. • Por Efeito Térmico • Por Flexão, Cisalhamento, Torção, Compressão, ou Punção
  9. 9. Patologia e Terapia das Estruturas Sintomas e Causas das Enfermidades Prof. Élvio Mosci Piancastelli 8 • Por Concentração de Tensões
  10. 10. Patologia e Terapia das Estruturas Sintomas e Causas das Enfermidades Prof. Élvio Mosci Piancastelli 9 • Por Recalque de Apoio • Por Corrosão das Armaduras A Figura 2.1.2.1 mostra a incidência relativa dos tipos de fissuras levantadas no Rio Grande do Sul por Dal Molin, D.C.C. [6]. Incidência de Fissuras - R.G.Sul - Brasil Corrosão Armadura 11,9% Det. Construtivos 10,5% Assent. Plástico 0,3% Eletrodutos 14,0% Fundações 5,6% Retração Hidraulica 11,9% Dessec. Superficial 1,7% Sobrecargas 14,3% Mov. Térmica Ext. 29,7% Figura 2.1.2.1 - Incidência de Fissuras no R.G.Sul - Brasil
  11. 11. Patologia e Terapia das Estruturas Sintomas e Causas das Enfermidades Prof. Élvio Mosci Piancastelli 10 2.2. Desagregação A desagregação é caracterizada pela perda do poder aglomerante do cimento. Com isso, os agregados graúdos se destacam da argamassa, que posteriormente também se desfaz. A desagregação inicia-se, geralmente, com a alteração da coloração do concreto. A seguir surgem fissuras cruzadas em todas as direções, que aumentam rapidamente de abertura, devido à expansão da pasta de cimento. Um abaulamento da superfície do concreto pode também ser observada. A desagregação do concreto pode ser provocada por: • Ataques químicos, como o de sulfatos; • Reação álcali-agregado; • Águas puras (águas que evaporam e depois condensam) e as águas com pouco teor de sais (águas de chuva), que arrancam-lhe sais pelos quais são ávidas; • Águas servidas (esgotos e resíduos industriais) em dutos e canais, em função da formação, dentre outros, do gás sulfídrico (H2S ⇒ bactérias ⇒ H2SO4); • Micro-organismos, fungos, e outros, através de sua ação direta e suas excreções ácidas; • Substâncias orgânicas como: gorduras animais, óleos e vinho; • Produtos altamente alcalinos (mais raramente). Existe também a desagregação da argamassa superficial do concreto, em função do uso de formas absorventes que retiram a água necessária para a hidratação do cimento (melhor seria, nesse caso, falar de “não agregação”). 2.3. Erosão e Desgaste A erosão e o desgaste correspondem à quebra da unidade cimento-areia-brita provocada por ações abrasivas sobre o concreto.
  12. 12. Patologia e Terapia das Estruturas Sintomas e Causas das Enfermidades Prof. Élvio Mosci Piancastelli 11 Nas erosões o agente da abrasão é um líquido - normalmente a água - e, quando existirem, as partículas sólidas por ele arrastadas. Caso típico é o de canais. Quando a abrasão é causada por materiais sólidos, o fenômeno é chamado de desgaste. É a caso das pistas de rolamento, silos e moegas. 2.4. Disgregação (Desplacamento ou Esfoliação) A disgregação, desplacamento ou esfoliação caracteriza-se pela ruptura e destacamento do concreto superficial, principalmente das partes salientes da peça. O fenômeno ocorre em função do surgimento de tensões de tração acima da resistência do concreto. É importante notar que o concreto disgregado é um concreto são. A disgregação é normalmente provocada: • pela expansão provocada pela corrosão das armaduras; • pelas deformações provocadas por cargas excessivas, normalmente pontuais; • pelo congelamento de águas retidas; • por desagregações internas ( como na reação álcali-agregado ⇒ expansão do agregado-caso perigoso); • impáctos; • cavitação; • expansão resultante da reação álcali-agregado. 2.5. Segregação O concreto segregado é aquele que apresenta separação entre a argamassa e a brita, podendo ocorrer durante ou logo após o lançamento do concreto. Ela pode ser provocada, entre outras causas, por:
  13. 13. Patologia e Terapia das Estruturas Sintomas e Causas das Enfermidades Prof. Élvio Mosci Piancastelli 12 • lançamento livre de grande altura; • concentração de armadura que impede a passagem da brita; • vazamento da pasta pela forma; • má dosagem do concreto; • uso inadequado dos vibradores (vibração excessiva ou vi- bradores de baixa freqüência que provocam ressonância, isolando as pedras grandes da argamassa – usar vibradores com freqüência > 5.000 vb/min). 2.6. Manchas As manchas são diferenciações de cor ou tonalidade na superfície dos concretos. As principais causas das manchas são: • umidade (infiltrações); • ação de cloretos; • presença de fungos; • incrustação de fuligem; • aditivos mal diluidos ou mal misturados. • lixiviação de óxidos de ferro de armaduras oxidadas. • partículas de solo carreadas pela água de percolação, ou nela dissolvidas. 2.7. Eflorescência Eflorescências são depósitos de sais na superfície do concreto, formando manchas esbranquiçadas nas superfícies verticais e estalactites nas superfícies horizontais.
  14. 14. Patologia e Terapia das Estruturas Sintomas e Causas das Enfermidades Prof. Élvio Mosci Piancastelli 13 Ela é causada pela lixiviação do hidróxido de cálcio Ca(OH)2 e do carbonato ácido de cálcio [Ca(HCO3)], que é formado pelo ataque de ácidos fracos (H2CO3) ao carbonato de cálcio (CaCO3): CaO + H2O = Ca(OH)2 (solúvel) (carbonatação) - Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O (insolúvel) CO2+ H2O = H2CO3 (ácido fraco) CaCO3 + H2CO3 = Ca(HCO3)2 (solúvel) As eflorescências, por si só, não chegam a ser um problema, a não ser estético. Indicam, entretanto, uma crescente despassivação da armadura pela perda de alcalinidade, não sendo, portanto, anomalia em peças não armadas, como nas “barragens de gravidade”. É interressante observar que o mecanismo da eflorescência pode ser utilizado para colmatar fissuras, no fenômeno chamado de cicatrização. 2.8. Calcinação Ressecamento das camadas superficiais (até 3 cm - excepcionalmente até 10 cm) do concreto devido a altas temperaturas, como no caso de incêndios. 2.9. Flechas Exageradas Deslocamentos verticais de vigas e lajes acima de valores razoáveis (recomendados), normalmente provocados, entre outros por: cargas excessivas, sub- dimensionamento, desforma precoce, baixo módulo de elasticidade do concreto e incêndios.
  15. 15. Patologia e Terapia das Estruturas Sintomas e Causas das Enfermidades Prof. Élvio Mosci Piancastelli 14 2.10. Perda de Aderência Entre Concretos (nas juntas de concretagem) A perda de aderência entre concretos é caracterizada pelo surgimento de fissura na interface das juntas de concretagem. É normamente provocada pela falta de tratamento do concreto endurecido antes do lançamento do novo concreto, associada a fenômenos de retração. Pode ocorrer, também, quando a diferença de idade entre os dois concretos é muito grande, como nos casos de reforços, da mesma forma, por falta de tratamento adequado ou, ainda, não adoção de medidas específicas relativas a reforços. 2.11. Porosidade Caracteriza a porosidade o excessivo volume de vazios. Ela é provocada, na maioria das vezes, por traço, amassamento ou adensamento inadequados. Quando se usa super-plastificante, os cuidados com o amassamento devem ser redobrados, sendo necessário definir o tempo de mistura após o seu adicionamento, em função do risco da excessiva incorporação de ar. 2.12. Permeabilidade A permeabilidade é caracterizada pelo excessivo volume de vazios capilares. É provocada principalmente pelo uso de traços com alto fator água cimento. Deve-se observar que fissuras influem na permeabilidade do concreto, mas através de outro mecanismo.
  16. 16. Patologia e Terapia das Estruturas Sintomas e Causas das Enfermidades Prof. Élvio Mosci Piancastelli 15 3. BIBLIOGRAFIA [1] Piancastelli, E.M. - Patologia, Recuperação e Reforço de Estruturas de Concreto Armado - Ed. Depto. Estruturas da EEUFMG - 1997 - 160p. [2] Johnson, S.M. - Deterioro, Conservacion y Reparacion de Estructuras, 1 a ed., Editora Blume, Madrid, 1973, 334p. [3] Cánovas, M.F. - Patologia e Terapia do Concreto Armado, 1 a ed., Editora Pini, São Paulo, 1988, 522p. [4] Publicação Sika S.A., Sem Título, São Paulo, 98p. [5] Thomas, E. - Trincas em Edifícios - Editora PINI. [6] Dal Molin, D.C.C. - Fissuras em Estruturas de Concreto Armado, Dissertação de Mestrado, UFRGS, Porto Alegre, 1988, 201p. * * * * * * Élvio Mosci Piancastelli. Professor Adjunto do Depto. de Engenharia de Estruturas da Escola de Engenharia da UFMG. Engenheiro Consultor pela Fundação Christiano Ottoni e FUNDEP. Correio Eletrônico: elvio@dees.ufmg.br Telefones: 31-9907-4140 (cel.) - 031-3238-1998 (com.)

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