Edifício Éricka

Anais do 45º Congresso Brasileiro de Cerâmica
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30 de maio a 2 de junho de 2001 - Florianópolis – SC
ESTUDO DA EXPANSÃO POR UMIDADE (EPU) EM TIJOLOS
CERÂMICOS PROVENIENTES DE EDIFÍCIOS EM
ALVENARIA COM FALÊNCIA ESTRUTURAL
L.V. Amorim1, G.A. Neves1,2, R.A. Oliveira3 e H.C. Ferreira2
1Aluna de Doutorado em Engenharia de Processos, CPGEP/CCT/UFPB
2Professores do Departamento de Engenharia de Materiais, DEMa/CCT/UFPB
3Professor do Departamento de Engenharia Civil, DEC/UFPE
Av. Aprígio Veloso, 882, 58109-970 Campina Grande, PB
[email protected]
RESUMO
Este trabalho tem como objetivo o estudo da expansão por umidade
(EPU) em tijolos cerâmicos provenientes dos Edifícios Éricka e Enseada do
Serrambí, localizados em Olinda, PE, que sofreram colapso em sua estrutura
há cerca de um ano. Foram coletados tijolos não afetados e afetados pela ação
da umidade, que cortados em dimensões de aproximadamente 10 x 2 x1 cm 3 e
de 5 x 0,8 x 0,8 cm3, foram submetidos a ensaios mecânicos e dilatométricos
para determinação da EPU. Foram determinadas três tipos de EPU: EPU real,
expansão sofrida pelas amostras durante o período que estiveram em uso;
EPU total, simulada pelo uso do autoclave utilizando uma pressão de vapor de
1,035MPa (150psi) por 5h, e EPU futura, determinada pela diferença entre a
EPU real e a EPU total. Os resultados evidenciaram que os tijolos cerâmicos,
particularmente os utilizados na fundação dos edifícios, apresentaram elevada
EPU, o que resultou em expansões dimensionais e redução do seu
comportamento mecânico e das alvenarias estruturais.
Palavras-chave: Expansão por umidade, tijolos cerâmicos, falência estrutural.
INTRODUÇÃO
A expansão por umidade (EPU) é um fenômeno que vem sendo estudado
a mais de 80 anos, tendo seu primeiro registro na literatura cerâmica em
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1926(1). A partir daí, foi exaustivamente pesquisado, sendo abordado em todos
os produtos cerâmicos, desde azulejos até tijolos cerâmicos, ficando
comprovado os vários danos causados pela sua presença.
Em 1954, a EPU foi a causa principal da falha estrutural de três
construções nos Estados Unidos(2).
No Brasil, estudos realizados na Universidade Federal da Paraíba através
do Departamento de Engenharia de Materiais (DEMa), comprovaram que a
EPU foi a causa da falha mecânica da alvenaria de fundação, que levou à
falência, em 1997, o Edifício Aquarela, localizado em Piedade, Jaboatão dos
Guararapes, PE(3).
Em novembro de 1999, o Edifício Éricka, construído em 1987, localizado
em Olinda, PE, com sua fundação composta por tijolos e blocos de cimento em
sua maioria, desabou deixando quatro vítimas fatais e sete feridos. Dois meses
depois, o Edifício Enseada do Serrambí, situado a cerca de 2km do Edifício
Éricka, construído há cerca de 9 anos, também veio a desabar, virando um
amontoado de entulhos em menos de 1 minuto.
Segundo dados do relatório elaborado pela Fundação de Apoio ao
Desenvolvimento da Universidade Federal de Pernambuco (Fade/UFPE) em
dezembro de 2000, 52 edifícios construídos em alvenaria estrutural, tipo
caixão, no município de Olinda, PE, estão com a segurança comprometida. As
irregularidades constatadas vão desde oxidação e infiltrações até o
comprometimento das estruturas pela retirada de paredes em reformas, além
de um excesso de água nas fundações(4).
Os problemas encontrados nos edifícios na Grande Recife são agravados
pela presença de águas com elevados teores de sais, bem como por terem
sido construídos em terrenos alagados ou alagáveis. Esta quantidade
excessiva de água favorece ao desenvolvimento do fenômeno de EPU.
A Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT, apresenta a
metodologia de ensaios necessários para detectar o fenômeno e o
desenvolvimento da EPU e sugere como limite máximo aceitável para tijolos
cerâmicos uma expansão de 0,3mm/m(5). Expansões acima deste valor podem
comprometer a estabilidade da dimensional dos tijolos e consequentemente
das alvenaria.
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Este trabalho tem como objetivo o estudo da expansão por umidade
(EPU) em tijolos cerâmicos provenientes dos Edifícios Éricka e Enseada do
Serrambí, localizados em Olinda, PE, que sofreram colapso em sua estrutura
há cerca de um ano.
MATERIAIS E METODOLOGIA
Materiais
Foram estudadas amostras de tijolos cerâmicos não afetados e afetados
pela ação da umidade, provenientes dos Edifícios Éricka e Enseada do
Serrambí, localizados em Olinda, PE. As amostras do Edifício Éricka foram
denominadas de: ÉrickaN - amostras de tijolos da superestrutura não afetados
pela ação da umidade; ÉrickaA - amostras de tijolos da fundação, pouco
afetada pela ação da umidade proveniente das águas superficiais e do lençol
freático, e ÉrickaA1 - amostras de tijolos da fundação esmagada, muito afetada
pela ação da umidade proveniente das águas superficiais e do lençol freático.
As amostras do Edifício Enseada do Serrambí foram denominadas de:
SerrambíN - amostras de tijolos da superestrutura, não afetada pela ação da
umidade; SerrambíA - amostras de tijolos da fundação, pouco afetada pela
ação da umidade proveniente das águas superficiais e do lençol freático, e
SerrambíA1 - amostras de tijolos da alvenaria próxima da caixa d'água, afetada
pela ação da umidade proveniente das águas superficiais e do lençol freático,
bem como de eventuais vazamentos da caixa d'água.
Metodologia
Corpos de Prova - Foram cortados corpos de prova prismáticos a partir
das amostras de tijolos não afetados e afetados pela ação da umidade nas
dimensões de aproximadamente 10 x 2 x 1 cm 3 para determinação das
propriedades cerâmicas, e de 5 x 0,8 x 0,8 cm 3 para determinação da EPU
através de análises termodilatométricas.
Expansão por Umidade (EPU) - A EPU foi determinada através de
análises
termodilatométricas,
realizada
segundo
metodologia
do
DEMa/CCT/UFPB, que consiste no aquecimento do corpo de prova desde a
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temperatura ambiente até 500oC a 10,0oC/min e resfriamento natural até
temperatura ambiente(6).
Foram determinadas três tipos de EPUs: EPU real, EPU total e EPU
futura. A EPU real foi determinada em corpos de prova como recebidos e
significa a EPU que os tijolos sofreram durante o período que estiveram em
serviço. A EPU total significa a expansão por umidade que os tijolos seriam
capazes de desenvolver durante sua vida útil, e foi determinada em corpos de
prova após tratamento térmico a 500oC(5), e a seguir ensaiados em autoclave
utilizando uma pressão de vapor de 1,035MPa (150psi) por período de 5h
consecutivas(7). A EPU futura significa toda a expansão por umidade que os
tijolos poderiam ainda apresentar no futuro, sendo determinada através da
equação (A):
EPU futura = EPU total - EPU real
(A)
Comportamento Mecânico - Foi determinada a tensão de ruptura à flexão
(TRF), segundo metodologia proposta por Souza Santos(8) , em corpos de
prova secos ao ar. Os resultados da TRF são expressos MPa com
aproximação de duas casas decimais.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os resultados serão apresentados e analisados por Edifício; inicialmente
os do Edifício Éricka e por fim os do Edifício Enseada de Serrambí.
Edifício Éricka
Expansão por Umidade (EPU) - Os resultados obtidos para a EPU das
amostras ÉrickaN, ÉrickaA e ÉrickaA1 estão apresentados na Figura 1.
Mediante análise dos resultados, observou-se que a amostra ÉrickaA1 foi
a
que
apresentou
maior
valor
de
EPU
real
(1,23mm/m),
sendo
aproximadamente 100% e 150% superior aos valores encontrados para as
amostras ÉrickaN (0,63mm/m) e ÉrickaA (0,52mm/m), respectivamente. Estes
dados mostraram que os tijolos esmagados (ÉrickaA1) provenientes da
fundação do Edifício foram os que mais desenvolveram o fenômeno de EPU
durante o período que estiveram em serviço.
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Os resultados encontrados para a EPU total, mostraram que a amostra
ÉrickaA1 foi a que apresentou maior valor (3,89mm/m). As demais amostras,
ÉrickaN e ÉrickaA, apresentaram valores de 1,85mm/m e de 1,23mm/m,
respectivamente.
Para a EPU futura, a amostra ÉrickaA1 foi novamente a que apresentou
maior valor (2,66mm/m), sendo este valor aproximadamente 120% e 275%
superior aos obtidos pelas amostras ÉrickaN e ÉrickaA, respectivamente. Estes
dados indicaram que os tijolos cerâmicos provenientes do Edifício Éricka
poderiam continuar a desenvolver o fenômeno de EPU causando danos ainda
mais graves, e que a amostra de tijolos da fundação esmagada (ÉrickaA1)
apresentava-se em péssimas condições e com possibilidades de EPU futura
extremamente danosa.
Finalmente, conclui-se que os tijolos cerâmicos provenientes do Edifício
Éricka apresentaram EPU durante o período que estiveram em serviço e que
ainda poderiam ter esta expansão acrescida com o decorrer do tempo.
EPU (mm/m)
EPU Real
4
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
EPU Total
EPU Futura
3,89
2,66
1,85
1,22
0,63
1,23
0,71
0,52
ÉrickaN
ÉrickaA
1,23
ÉrickaA1
Amostras
Figura 1 - Expansão por Umidade (EPU) das Amostras de Tijolos Cerâmicos
não Afetados (ÉrickaN), Pouco Afetados (ÉrickaA) e Afetados (ÉrickaA1) pela
Umidade do Edifício Éricka.
Comportamento Mecânico - Os resultados obtidos para a tensão de
ruptura à flexão (TRF) das amostras ÉrickaN, ÉrickaA e ÉrickaA1 estão
apresentados na Figura 2.
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Mediante análise dos resultados, observou-se que a amostra ÉrickaA1
apresentou
comportamento
mecânico
bastante
inferior
(3,56MPa)
ao
apresentado pelas amostras ÉrickaN (4,56MPa) e ÉrickaA (4,76MPa).
Comparando os resultados de TRF (Figura 4) com os de EPU (Figura 3),
observou-se que quanto maior a EPU menor o valor de TRF, sendo a amostra
ÉrickaA1 a que apresentou maior EPU real e menor TRF. Neste caso, estes
dados mostram uma correlação direta entre estas duas variáveis, com a EPU
contribuindo
para
os
baixos
valores
de
TRF
encontrados,
para
o
comprometimento da aderência entre a argamassa e os tijolos/blocos de
cimento, e por fim, para o colapso da estrutura.
TRF (MPa)
5
4,56
4,76
4
3,56
3
2
1
0
ÉrickaN
ÉrickaA
ÉrickaA1
Amostras
Figura 2 - Tensão de Ruptura à Flexão (TRF) das Amostras de Tijolos
Cerâmicos não Afetados (ÉrickaN), Pouco Afetados (ÉrickaA) e Afetados
(ÉrickaA1) pela Umidade do Edifício Éricka.
Edifício Enseada do Serrambí
Expansão por Umidade (EPU) - Os resultados obtidos para a EPU das
amostras SerrambíN, SerrambíA e SerrambíA1 estão apresentados na Figura
3.
Mediante análise dos resultados, observou-se que a amostra SerrambíA1
foi a que apresentou maior valor de EPU real (1,01mm/m), sendo
aproximadamente 15% e 85% superior aos valores encontrados para as
amostras SerrambíN (0,88mm/m) e SerrambíA (0,52mm/m), respectivamente.
Estes dados mostraram que os tijolos esmagados (SerrambíA1) provenientes
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da fundação do Edifício foram os que mais desenvolveram o fenômeno de EPU
durante o período que estiveram em serviço.
Os resultados encontrados para a EPU total, mostraram que a amostra
SerrambíA1 foi a que apresentou maior valor (1,41mm/m). As demais
amostras, SerrambíN e SerrambíA, apresentaram valores de 1,18mm/m e de
1,06mm/m, respectivamente.
Para a EPU futura, a amostra SerrambíA foi a que apresentou maior valor
(0,51mm/m),
enquanto
que
as
amostras
SerrambíN
e
SerrambíA1
apresentaram valores de 0,30mm/m e de 0,40mm/m. Estes dados mostraram
que os tijolos cerâmicos provenientes do Edifício Enseada do Serrambí
poderiam continuar a desenvolver o fenômeno de EPU, e que a amostra de
tijolos da alvenaria próxima da caixa d'água (SerrambíA1), que embora tenha
sido a amostra a desenvolver de forma mais pronunciada a EPU durante o
período que esteve em serviço, ainda poderia vir a ter essa expansão
acrescida em aproximadamente 40%.
EPU Real
EPU Total
EPU (mm/m)
1,5
1,2
0,9
1,41
1,18
1,06
0
1,01
0,88
0,6
0,3
EPU Futura
0,55
0,51
0,3
SerrambíN
0,4
SerrambíA SerrambíA1
Amostras
Figura 3 - Expansão por Umidade (EPU) das Amostras de Tijolos Cerâmicos
não Afetados (SerrambíN), Pouco Afetados (SerrambíA) e Afetados
(SerrambíA1) pela Umidade do Edifício Enseada do Serrambí.
Finalmente, conclui-se que os tijolos cerâmicos provenientes do Edifício
Enseada do Serrambí apresentaram EPU durante sua vida útil e que ainda
poderiam ter esta expansão acrescida com o decorrer do tempo, bem como
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que a amostra da alvenaria próxima da caixa d'água (SerrambíA1) apresentou
elevada EPU, muito provavelmente pelo fato da superposição das águas
superficiais e do lençol freático, com eventuais/permanentes vazamentos do
reservatório de água.
Comportamento Mecânico - Os resultados obtidos para a tensão de
ruptura à flexão (TRF) das amostras SerrambíN, SerrambíA e SerrambíA1, nas
condições seco ao ar e após tratamento térmico a 500oC, estão apresentados
na Figura 4.
Mediante análise dos resultados, observou-se que as amostras
SerrambíA e SerrambíA1 apresentaram comportamento mecânico bastante
inferior (3,04MPa e 3,74MPa) ao apresentado pela amostra SerrambíN
(6,08MPa). Isto mostra que os tijolos da fundação e da alvenaria próxima da
caixa d'água, em virtude do prolongado contato com águas do lençol freático,
superficiais e de eventuais/permanentes vazamentos do reservatório de água,
tiveram sua resistência comprometida, apresentando uma queda sensível nas
suas propriedades mecânicas.
Não observou-se uma nítida correlação entre o comportamento mecânico
e a EPU das amostras do Edifício Enseada do Serrambí, contudo, as
expansões detectadas são mais que suficientes para comprometer a aderência
entre a argamassa e os tijolos e, consequentemente, a estabilidade da
TRF (MPa)
estrutura.
7
6
5
4
3
2
1
0
6,08
3,74
3,04
SerramíN
SerrambíA SerrambíA1
Amostras
Figura 4 - Tensão de Ruptura à Flexão (TRF) das Amostras de Tijolos
Cerâmicos não Afetados (SerrambíN), Pouco Afetados (SerrambíA) e Afetados
(SerrambíA1) pela Umidade do Edifício Enseada do Serrambí.
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Nas Figuras 5 e 6 encontram-se respectivamente os resultados de EPU e
de TRF das amostras dos Edifícios Éricka e Enseada do Serrambí.
Em relação aos resultados de EPU, observou-se que a amostra ÉrickaA1
apresentou maior expansão do que as encontradas para as demais amostras,
e que todas as amostras, com exceção da SerrambíN, apresentaram EPU
superior ao limite máximo sugerido pela ABNT (5), que é de 0,3mm/m, como
mostra a Figura 5.
Em relação aos resultados de TRF, observou-se que as amostras
ÉrickaA1 e EnseadaA foram as que apresentaram valores mais baixos de TRF,
e que os tijolos provenientes da fundação dos edifícios apresentaram valores
de TRF bastante próximos, como mostra a Figura 6.
SerrambíA1
SerrambíA
EPU Futura
SerrambíN
ÉrickaA1
EPU Total
ÉrickaA
ÉrickaN
4
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
Norma
EPU (mm/m)
EPU Real
Amostras
Figura 5 - Expansão por Umidade (EPU) das Amostras de Tijolos
Cerâmicos dos Edifícios Aquarela, Éricka e Enseada do Serrambí.
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SerrambíA1
SerrambíA
SerrambíN
ÉrickaA1
ÉrickaA
7
6
5
4
3
2
1
0
ÉrickaN
TRF (MPa)
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Amostras
Figura 6 - Tensão de Ruptura à Flexão (TRF) das Amostras de Tijolos
Cerâmicos dos Edifícios Éricka e Enseada do Serrambí.
Comparando os resultados aqui apresentados com os obtidos para o
Edifício Aquarela(3), verificou-se que dos três edifícios que sofreram falência
estrutural, o Aquarela foi o que apresentou o fenômeno de EPU de forma mais
pronunciada influenciando negativamente no comportamento mecânico dos
tijolos e, consequentemente, das alvenarias, levando à instabilidade e
contribuindo para o colapso total das estruturas.
CONCLUSÕES
Com o objetivo de estudar a expansão por umidade (EPU) em tijolos
cerâmicos provenientes dos Edifícios Éricka e Enseada de Serrambí, que
sofreram colapso em sua estrutura, concluiu-se que:
-
os tijolos cerâmicos estudados apresentaram EPU superior ao limite
máximo sugerido pela ABNT, que é de 0,3mm/m;
-
dos tijolos cerâmicos provenientes do Edifício Éricka, a amostra ÉrickaA1 foi
a mais afetada pela umidade, apresentando valores mais altos de EPU real,
total e futura, e menor valor de TRF, e
-
dos tijolos cerâmicos provenientes do Edifício Enseada, a amostra
EnseadaA1 foi a mais afetada pela umidade, apresentando valores mais
altos de EPU real e total.
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Em resumo, os tijolos cerâmicos dos Edifícios Éricka e Enseada de
Serrambí,
particularmente
os
utilizados
na
fundação
dos
edifícios,
apresentaram elevados valores de EPU, o que resultou em expansões
dimensionais e redução do seu comportamento mecânico e das alvenarias
contribuindo para sua falência estrutural.
REFERÊNCIAS
1. G.E. Merrit, C.G. Peters, J. Am. Ceram. Soc., 9, (1926) 327.
2. W. McBurney, Proc. Am. Soc. Testing Mat. 54, (1954) 1219.
3. F.S. Miranda, L.V. Amorim, G.A. Neves, R.A. Oliveira, H.C. Ferreira, Anais
do 14o Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, São
Pedro, S.P., dezembro, 2000. No prelo.
4. R. Hilário, T. Cabral, Diário de Pernambuco, 29 de dezembro de 2000.
5. ABNT, Associação Brasileira de Normas Técnicas, NBR-13818, 1999.
6. C.M. Gomes, L.V. Amorim, A.M.C.B Segadães, H.C. Ferreira, Anais do 44 o
Congresso Brasileiro de Cerâmica, São Pedro, S.P., junho, 2000. No prelo.
7. ASTM, American Standard Testing Materials, C370-88, 1994.
8. P. Souza Santos, Ciência e Tecnologia de Argilas, Editora. Edgard Blücher,
S. Paulo, Brasil (1989), p. 195.
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STUDY OF MOISTURE EXPANSION IN RED CERAMIC BRICKS FROM OF
MANSORY BUIDINGS WITH STRUCTURAL FAILURE
ABSTRACT
This work has as objective the study of moisture expansion in red
ceramic bricks from of Éricka and Enseada of Serrambí buildings, located in
Olinda, PE, that suffered collapse in its structure there is one year ago. Non
affected and affected bricks by the action of the humidity were collected, the
specimens of 10cm in length by 2cm by 1cm in cros sections and of 5cm in
length by 0,8cm by 0,8cm in cross section cutings and submitted to mechanical
and dilatometer rehearsals for determination of moisture expansion. Three
types of moisture expansion were determined: real moisture expansion, defined
as the expansion suffered by the samples during the period that were in use;
total moisture expansion, simulated by the use of the autoclave using a
pressure of vapor of 1,035MPa (150psi) for 5 hours, and future moisture
expansion, determined by the difference between real moisture expansion and
total moisture expansion. The results evidenced that the ceramic bricks,
particularly used in the foundation of the buildings, high moisture expansion
presented, what resulted in dimensional expansions and reduction of its
mechanical behavior and of the structural masonry.
Key-words: Moisture expansion, ceramic bricks, structural collapse.