avaliação de manifestações patológicas nas interfaces

XIV ENTAC - Encontro Nacional de Tecnologia do Ambiente Construído - 29 a 31 Outubro 2012 - Juiz de Fora
AVALIAÇÃO DE MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS NAS
INTERFACES ALVENARIA-ESTRUTURA EM EDIFÍCIOS DE
ANDARES MÚLTIPLOS COM ESTRUTURA METÁLICA
André Luís de Araújo(1); José Luiz Rangel Paes(2); Gustavo de Souza Veríssimo(3)
(1) Universidade Estadual de Campinas, e-mail: [email protected]
(2) Universidade Federal de Viçosa, e-mail: [email protected]
(2) Universidade Federal de Viçosa, e-mail: [email protected]
Resumo
No campo de estudos da engenharia da construção, o termo “desempenho” tem sido utilizado
como uma referência à eficiência das edificações e se relaciona ao comportamento físico das
mesmas diante de diversas condições de exposição. O presente artigo apresenta avaliações
de algumas manifestações patológicas verificadas em sistemas de fechamento de edifícios de
andares múltiplos com estrutura metálica e discute as soluções construtivas dos casos
avaliados. Com vistas à produção de diagnósticos patológicos, selecionaram-se edifícios com
diferenças nos tipos de fechamento vertical, nos tipos de ligação alvenaria-estrutura e nos
tratamentos superficiais dados à estrutura periférica das fachadas. Os diagnósticos foram
obtidos por meio de três etapas de procedimentos nas quais se registraram as principais
manifestações patológicas relacionadas aos sistemas estruturais e de fechamento. Por fim,
compararam-se as informações obtidas in loco com informações da literatura especializada
e, a partir de uma progressiva exclusão de hipóteses, determinou-se a correlação satisfatória
entre a manifestação patológica e o seu modo de ocorrência. A partir dos resultados obtidos,
foi possível demonstrar que uma parcela considerável de manifestações patológicas por vezes
atribuídas ao sistema estrutural tem causas intrínsecas na ausência de detalhamento de
projeto, principalmente em seus sistemas de fechamento. Os detalhes que promoveram a
desvinculação entre a estrutura e o fechamento foram considerados os mais adequados.
Palavras-chave: Patologia de Construções, Estrutura Metálica, Sistemas de Fechamento.
Abstract
In the field of building engineering studies, the word “performance” has been used as a
reference to the efficiency of buildings and often relates to it physical behavior to different
environmental conditions. The present paper discusses some pathological manifestations
observed in multistory closure buildings systems with steel structure and evaluate the
constructive solutions in some cases. Regarding the pathologic diagnoses, we have selected
three buildings with differences such a vertical closure, mansory-structure connections and
façade rendering. The diagnosis were obtained through the use of three procedures in which
it was registered the main pathological manifestations. Furthermore, we have compared the
gathered information on-site with the information from literacture and then it was possible to
exclude hypotesis until determined the satisfatory correlation between pathological
manifestation and their occurance. From the results, we could demonstrate that a number of
pathological manifestations find out to the structural systems were caused by the lack of
design detailing. The most appropriate solutions found was the one that allowed the
separation between structure and closure.
Keywords: Building Pathology, Steel Structure, Masonry systems
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1. INTRODUÇÃO
Dentro do campo de estudos da Engenharia Civil e da Arquitetura, o termo “desempenho”
quando se refere a uma condição de eficiência, pode estar relacionado à diversos tipos de
comportamento físico, tais como o desempenho térmico, o luminoso ou o mecânico, sendo
estes mesurados por suas respectivas unidades comparativas. Recentemente, a norma
NBR15575 – Edifícios habitacionais de até cinco pavimentos – Desempenho (ABNT, 2008),
buscou estabelecer critérios para a manutenção das condições de qualidade dos edifícios com
base na organização das avaliações de desempenho.
Os termos manifestação patológica e problema patológico têm sido utilizados a fim de
denominar a ocorrência da atuação de mecanismos de degradação nas construções. De acordo
com Helene (1992), a forma tipológica na qual se evidenciam essas ocorrências, salvo raras
exceções, é sintomática da natureza, da origem e das circunstâncias nas quais atuam seus
mecanismos. Além disso, permitem avaliar sua extensão e consequência.
Segundo Lichtenstein (1986), todo edifício tem determinadas características que os fazem
reagir individualmente às condições de exposição a que estão submetidos. Isso é o mesmo que
dizer que o conjunto de agentes agressivos que atuam sobre cada edifício interage com este
produzindo um leque de fenômenos físicos, químicos e biológicos. Alguns fenômenos que
ocorrem no edifício podem provocar uma queda de desempenho, configurando-se, dessa
maneira, o que se entende por manifestação patológica.
Nos estudos de Cánovas (1988) foram levantadas as origens de algumas manifestações
patológicas em estruturas de concreto armado, em diversos países, as quais tiveram suas
causas classificadas em cinco tipos: projeto, execução, materiais, utilização e naturais. Nesse
caso, observou-se ainda que o percentual de manifestações patológicas atribuídas ao projeto,
no Brasil, era demasiadamente menor que nos demais países analisados.
Esse baixo percentual pode ser atribuído à falta de exigências de projetos executivos no Brasil
na época de realização do trabalho. Existe a possibilidade de que uma parcela dos problemas
associados à execução tende a ser consequência da constatação das manifestações patológicas
somente nessa etapa, já que em muitos casos, não existiam projetos executivos disponíveis.
Para Souza (1998) o detalhamento de projeto antes relegado a segundo plano, e mesmo
desconsiderado por calculistas e engenheiros, atualmente tem a mesma importância que um
novo aplicativo para análise estrutural. Ambas as atividades, isoladamente ou em conjunto,
podem vir a ser determinantes para o fracasso da construção, entendendo-se como tal uma
queda no desempenho da mesma para abaixo dos níveis mínimos de satisfação, uma redução
da vida útil estrutural e ainda a necessidade de recurso extra para garantir o desempenho da
edificação dentro dos níveis satisfatórios.
A importância dada ao detalhamento de projeto tem fundamento na previsibilidade
proporcionada pela prática em projetar o detalhe. Pode-se dizer que o detalhamento de projeto
funciona como uma ferramenta preventiva à manifestação patológica tanto nos sistemas
estruturais, quanto nos sistemas de fechamentos. O desempenho satisfatório da estrutura está
relacionado também com a interação entre os sistemas estrutural e de fechamento vertical.
Dentre as diretrizes projetuais, um projeto específico para alvenaria pode, por exemplo,
buscar promover a proteção da estrutura com vistas a sua durabilidade e, sobretudo, o não
comprometimento estrutural por agentes ambientais (THOMAZ, 2001).
O presente artigo apresenta avaliações de algumas manifestações patológicas verificadas em
edifícios de andares múltiplos com estrutura metálica e discute as soluções construtivas dos
casos avaliados.
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2. METODOLOGIA
Tendo em vista os objetivos de identificação das formas de ocorrência das manifestações
patólogicas determinaram-se os seguintes procedimentos:
• levantamento de manifestações patológicas em alguns edifícios selecionados para estudo
de caso;
• elaboração de diagnósticos;
• análise e discussão das soluções de projeto utilizadas.
Buscaram-se edifícios que apresentam diferenças nos tipos de fechamento vertical, nos tipos
de ligação alvenaria-estrutura e nos tratamentos superficiais dados à estrutura periférica das
fachadas. Por outro lado, os edifícios selecionados têm as seguintes características comuns:
• tratam-se de edifícios de uso institucional;
• a estrutura é formada por perfis de aço, usualmente com pilares e vigas formados por perfil
de seção I soldados;
• possuem laje mista com forma de aço incorporada (Steel-Deck);
• possuem tipologias de fechamento vertical diferentes entre si;
• apresentam manifestações patológicas nos sistemas estrutural e/ou de fechamento;
• recentemente construídos.
Para o desenvolvimento das avaliações de desempenho, optou-se pela seleção de quatro
edifícios construídos na região da Zona da Mata de Minas Gerais. Os edifícios selecionados
têm as seguintes características estruturais e de fechamentos verticais:
•
•
Edifício A: estrutura aparente e fechamentos verticais em painéis de concreto celular
autoclavado revestidos com peças cerâmicas;
Edifício B: estrutura aparente e fechamentos verticais em blocos de concreto celular
autoclavado revestidos com pintura;
Edifício C: estrutura aparente e fechamentos verticais em alvenarias de tijolos cerâmicos
laminados.
•
A partir da avaliação das manifestações patológicas construiu-se um diagnóstico com base na
sequencia de procedimentos descrita no Quadro 1.
Quadro 1 – Síntese da metodologia aplicada para elaboração dos diagnósticos
Etapa
Procedimento
Inspeção geral
Identificação das manifestações patológicas relacionadas aos
sistemas estrutural e de fechamento
Vistoria técnica
Levantamento dos
materiais utilizados
Levantamento das propriedades dos materiais utilizados, tais
como, comportamento térmico, higroscópico e mecânico
Análise das ligações
alvenaria-estrutura
Caracterização das ligações alvenaria-estrutura, verificando
os componentes e o grau de vinculação entre os dois
sistemas
Registro das manifestações
patológicas
Identificação das manifestações patológicas a partir de
exames visuais, medições e registros
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Avaliação documental
Pesquisa bibliográfica e elaboração do
diagnóstico
Verificação da compatibilidade entre a informação levantada
in loco e a informação apresentada em projeto
Levantamento das possibilidades e determinação, por meio
da progressiva exclusão de hipóteses, da correlação
satisfatória entre a manifestação patológica e o seu modo de
ocorrência
3. AVALIAÇÃO DAS MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS
3.1. Edifício A (construção finalizada em 2004)
Com base nas evidências encontradas durante a inspeção geral, na vistoria técnica deu-se
ênfase à avaliação das condições de exposição ambiental e a estanqueidade das interfaces.
Observou-se que as manifestações patológicas detectadas foram causadas pela entrada de
água através dos fechamentos verticais. A partir de então, identificaram-se as principais zonas
de entrada de água através dos fechamentos verticais mais deteriorados.
A estrutura e os fechamentos verticais se situam no mesmo plano. Desse modo, os elementos
estruturais de aço interceptam o plano do fechamento e por esse motivo foram utilizados
perfis “U” formados a frio soldados aos perfis estruturais para fins de encaixes das paredes.
Por dentro dos perfis “U” foram fixadas placas de EPS, a fim de promover a desvinculação
entre a estrutura e a parede (Figura 1).
Figura 1 – Disposição da estrutura e da alvenaria e alguns pontos de retenção de água verificados
(a) seção transversal
(b) perspectiva
A penetração de água se dá principalmente pela incidência de chuva nas paredes das fachadas,
de modo que a água passa ao interior do edifício através das interfaces entre o fechamento
vertical e a estrutura metálica. O revestimento cerâmico da fachada foi aplicado sobre os
painéis de fechamento vertical e sobre os perfis “U”. Em função da diferença de coeficiente
de dilatação entre os materiais, foram produzidos “estufamentos” e descolamentos do
revestimento cerâmico. Com o “estufamento” do revestimento, a água fica retida nos espaços
formados entre os painéis de concreto e o revestimento promovendo a propagação do
descolamento e a infiltração de água para o interior do edifício (Figura 2).
Em decorrência da ausência de estanqueidade nas fachadas, detectaram-se diversas zonas de
corrosão na estrutura. Em função da mancha corroída nos elementos metálicos, pode-se
determinar o caminho percorrido pela água desde a sua incidência na fachada até o seu
empoçamento. A borda inferior dos arremates da laje e a face superior das mesas inferiores
das vigas são as regiões que apresentam maior grau de corrosão.
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Figura 2 – Manifestações patológicas
(a) descolamento de peças
(b) fungos em parede interna
(c) corroção em parede interna
Além da corrosão, internamente verificou-se elevada presença de fungos e mofos. A
insuficiência de aberturas para ventilação também é um aspecto que agrava essa ocorrência.
Tendo em vista que essas manifestações se encontram em locais de circulação pouco
utilizados, sua manutenção é usualmente negligenciada.
A manutenção periódica torna-se fundamental pelo aspecto da estabilidade estrutural, tendo
em vista que a corrosão presente nos elementos de aço implica na redução de massa dos perfis
estruturais. De maneira geral, pode-se dizer que a estrutura do edifício apresenta bom
desempenho quanto à durabilidade, no entanto as deficiências construtivas do sistema de
fechamento vertical ocasionarão uma redução na expectativa de vida útil de alguns elementos,
que vão requerer uma manutenção constante.
3.2. Edifício B (construção finalizada em 2000)
Durante a inspeção geral foram detectadas manchas de escorrimento nas paredes, nas vigas e
nas platibandas, o que evidenciou a presença de água nesses elementos em outros períodos
anteriores à inspeção. A estrutura e os fechamentos verticais têm a mesma configuração do
Edifício A, sendo utilizados perfis “U” formados a frio soldados aos perfis estruturais para
fins de encaixes das paredes (Figura 3).
Figura 3 – Disposição da estrutura e da alvenaria e alguns pontos de retenção de água verificados
(a) seção transversal
(b) perspectiva
As manchas se apresentaram com tipologia típica na forma de listras verticais, embora o
elemento estivesse completamente seco. Observou-se também que muitos dos elementos que
apresentaram essa manifestação patológica são internos, o que deflagra a presença de água
não exclusivamente nos elementos de fachada.
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Notaram-se manchas de escorrimento nas mesas e nas almas dos pilares com um tom
esbranquiçado, o qual, posteriormente, se identificou como sendo proveniente de tintas e
massa corrida. Evidenciou-se o fato de que, juntamente com a água escorrida por esses
elementos, resíduos de revestimentos foram lixiviados das paredes. Isso reforçou a hipótese
da água inicialmente atingir e/ou ficar retida em locais com camadas de revestimento, para, só
então, escorrer a outros elementos.
Durante a vistoria verificou-se um bom o estado de conservação dos elementos estruturais que
compõem o telhado e as condições gerais das calhas e dos tubos de queda. Contudo, por meio
de cálculos de vazão, foi possível verificar a insuficiência da dimensão dos elementos
responsáveis pelo escoamento de água pluvial. Manchas de água e a presença de limo nas
laterais das calhas são indícios de retenção de água e dificuldades de escoamento.
Na solução de cobertura foram utilizadas treliças metálicas tubulares para a sustentação do
telhado. Alguns dos tubos dessa estrutura vazam a platibanda de alvenaria através de orifícios
na mesma. Com base em observações em dias chuvosos, identificou-se a entrada de água para
a parte interna do telhado por meio desses orifícios, os quais não receberam tratamentos para
a sua estanqueidade. Na Figura 4, apresentam-se imagens do edifício nas quais se podem
observar as machas de umidade na laje imediatamente abaixo do telhado e os tubos metálicos
que perfuram a platibanda.
Figura 4 – Manifestações patológicas
(a) Cobertura
(b) Interface platibanda-viga
(c) Interface laje-viga
A água pluvial retida na superfície da laje leva longos períodos até ser evaporada
naturalmente, por se alojar em frestas e pontos de difícil evaporação. Parte da água retida é
infiltrada através da platibanda e atinge as vigas de aço. Nas vigas a água ou estaciona nas
mesas inferiores dos perfis, ou escorre ao longo da viga até atingir pilares e, posteriormente,
as lajes.
Em decorrência da presença de água nos elementos metálicos, detectaram-se diversas zonas
de corrosão nas interfaces entre as vigas e as lajes. Além dos danos provocados nos elementos
suscetíveis a corrosão, algumas divisórias internas de gesso acartonado apresentaram fissuras
de grande abertura dada dilatação desses elementos tendo em vista a higroscopia do gesso. As
fissuras abertas por esse processo se tornaram permanentes nos períodos secos.
Identificadas as causas da penetração de água, os próprios usuários do edifico propuseram
uma solução, a fim de minimizar a ocorrência das manifestações patológicas. Instalaram-se,
de maneira improvisada, tubos de PVC ao longo da base das platibandas a fim de permitir a
drenagem da água estacionada sobre a laje.
Com base nos dados obtidos, pode-se dizer que a estrutura do edifício apresenta bom
desempenho quanto à durabilidade. No entanto, fica evidenciado que as manifestações
patológicas mais importantes, tanto na estrutura metálica quanto nos sistemas de fechamento,
são provenientes da presença de água pluvial que penetra no edifício através do sistema de
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cobertura. A ausência de intervenção específica no sistema de cobertura poderá contribuir ao
agravamento dos problemas citados e, consequentemente, a diminuição da vida útil de
diversas elementos do edifício.
3.3. Edifício C (construção finalizada em 1998)
Neste edifício, a estrutura metálica foi determinada em alguns setores no mesmo plano
vertical da alvenaria, e nas fachadas frontais, à frente do plano vertical da alvenaria. Os
fechamentos verticais são de alvenaria aparente de tijolos cerâmicos laminados com furos
verticais.
A partir da inspeção foram constatados elementos estruturais com elevado índice de corrosão
e empoçamento de água na laje do último pavimento. Posteriormente a hipótese de entrada de
água pelos fechamentos verticais e pela cobertura foi confirmada (Figura 5).
Figura 5 – Disposição da estrutura e da alvenaria e alguns pontos de retenção de água verificados
Com base na avaliação de documentos formalizados da época de construção do edifício,
verificou-se a existência in loco de um elemento de cobertura adicional no setor dos halls.
Anteriormente, o projeto previa a utilização de laje impermeabilizada. Segundo relatos de
usuários, a construção desse elemento foi motivada pelo escorrimento de água pluvial pelos
pilares internos.
A partir da vistoria técnica foram observadas manifestações patológicas causadas pela entrada
de água através da cobertura, além de empoçamento de água nos arremates dos fechamentos
verticais.
Com base na metodologia proposta iniciou-se a inspeção do edifício, levando-se em conta que
a queixa mais frequente dos usuários era a entrada de água no interior do mesmo. A partir da
inspeção técnica observou-se que as manifestações patológicas mais importantes detectadas
no edifício são causadas pela entrada de água através da cobertura e dos fechamentos verticais
(Figura 6).
Desde que foi executada, a laje sobre a região dos halls de entrada e caixas de escadas
internas não possuía nenhum tipo de telhado e também não contava com nenhum tipo de
impermeabilização. As águas pluviais que incidiam sobre esta laje penetravam nos ambientes
internos do edifício através de frestas e das juntas de dilatação da estrutura de aço e se
propagavam aleatoriamente.
No ano de 2008 foi realizada a primeira intervenção no edifício com o objetivo de sanar a
entrada de água no mesmo através da cobertura. A solução adotada foi a construção de um
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novo telhado em forma de arco, com treliça e telhas metálicas, sobre a região dos halls de
entrada e caixas de escadas internas.
Figura 6 – Manifestações Patológicas
(a) Piso interno
(b) Cobertura
(c) base de pilar externo
Nas fachadas do edifício, a laje de cada pavimento avança um pouco além da extremidade da
parede. A água pluvial que incide sobre a fachada fica parcialmente retida nessa pequena
borda, assim como aparece uma zona de respingo próximo ao pé da parede, que provoca a sua
deterioração.
A água pluvial que atinge as fachadas também fica retida na superfície externa das vigas e
pilares de aço, provocando a concentração de fungos e mofos nos mesmos. Em decorrência da
retenção da água pluvial nos elementos estruturais e da contínua presença de umidade, foram
detectadas diversas zonas de corrosão na estrutura de aço. Parte da água que incide sobre as
paredes externas penetra no interior do edifício pelas frestas entre a chapa de arremate lateral
da laje mista de cada pavimento e a mesa superior da viga de aço, criando zonas de corrosão
na parte externa e interna desta região.
Também foram observadas zonas de corrosão na região das bases dos pilares de aço. A água
pluvial fica retida próximo ao pé do pilar ou sobre enrijecedores colocados no perfil de aço,
onde não existem furos que permitam o escoamento desta água. Ao longo do tempo
desenvolvem-se fungos e mofos, o que contribui para a retenção da umidade e cria condições
propícias para o desenvolvimento da corrosão.
Nas entradas de acesso ao edifício notou-se que as fachadas estão diretamente expostas às
águas de chuva, o que provocou a deterioração das zonas inferiores das esquadrias metálicas
do edifício.
Durante a vistoria também foram observados outros pontos de corrosão em elementos
externos do edifício que não possuem proteção contra intempéries. A estrutura de sustentação
das escadas laterais externas, por exemplo, apresenta um avançado estado de corrosão.
Desde que foi executada, a laje sobre a região dos halls de entrada e caixas de escadas
internas não possuía nenhum tipo de telhado e também não contava com nenhum tipo de
impermeabilização. As águas pluviais que incidiam sobre esta laje penetravam nos ambientes
internos do edifício através de frestas e das juntas de dilatação da estrutura de aço e se
propagavam aleatoriamente.
4. CONCLUSÕES
Pode-se afirmar que os sistemas de fechamento em alvenaria que apresentaram maior eficiência
são aqueles onde se estabeleceu uma desvinculação entre o sistema de fechamento e a estrutura de
aço.
Observou-se também que o detalhamento executivo do sistema de fechamento em alvenaria
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contribui de forma decisiva para o bom desempenho da estrutura de aço dos edifícios de múltiplos
andares. Os detalhes mais importantes a serem considerados são as interfaces alvenaria-estrutura,
o tratamento das juntas de movimento e de dilatação, os arremates superiores da alvenaria e os
tratamentos em relação à impermeabilização de sua base.
A maioria das decisões arquitetônicas equivocadas produziram problemas ligados à estanqueidade
dos sistemas de fechamento. Por outro lado, a maioria das decisões estruturais equivocadas
produziram problemas ligados aos deslocamentos excessivos da estrutura.
Por fim, por meio do trabalho realizado fica evidenciado que muitos problemas apresentados nas
construções metálicas são erroneamente atribuídos às estruturas de aço, o que contribui
negativamente com a visão social do uso do aço nos edifícios de múltiplos andares. As
construções metálicas são efetivamente mais suceptíveis à ausência de um detalhamento
executivo dos sistemas de fechamento se comparadas às construções em concreto armado, o que
não deve ser confundido com uma vulnerabilidade atribuída à estrutura de aço.
REFERÊNCIAS
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15575: Edifícios habitacionais de até cinco
pavimentos – Desempenho. Rio de Janeiro, 2008.
CÁNOVAS, M. F. Patologia e terapia do concreto armado. Tradução Maria Celeste Marcondes e Beatriz
Cannabrava. São Paulo: Pini, 1988.
HELENE, P. Manual para reparo, reforço e proteção de estruturas de concreto. 2. ed. São Paulo: Pini,
1992.
LICHTENSTEIN N. B. Patologia das construções. São Paulo: Edusp, 1986. (Boletim técnico 06/86).
SOUZA, V. C. Patologia, recuperação e reforço de estruturas de concreto. São Paulo: Pini, 1998. 255p.
THOMAZ, E. Tecnologia gerenciamento e qualidade na construção. São Paulo: Pini, 2001. 449p.
AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem a Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
(CAPES) que, por meio do programa CAPES/REUNI, financiou a presente pesquisa.
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