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Estudo de caso: patologias em um edifício residencial localizado na cidade de Salvador-Ba
Estudo de caso: patologias em um edifício
residencial localizado na cidade de Salvador-Ba
Táila Mirele Lima Araújo* Landson Soares Marques†
RESUMO
Este artigo trata de uma das patologias mais encontradas em construções de alvenaria, as fissuras. Com o objetivo de estudar os tipos de fissuras, suas possíveis causas e soluções, foi realizado um estudo de caso em um edifício residencial de alvenaria convencional na cidade de Salvador-Ba. Ao realizar o estudo foram identificadas diversas fissuras, mais comumente encontradas ao redor de aberturas. A partir da investigação das possíveis causas para estas fissuras e das pesquisas teóricas, foram citadas algumas soluções como o reforço das fundações para as patologias encontradas.
Palavras-chave : fissuras. patologias. concreto. trincas.
ABSTRACT
This article is about one of the most found pathologies in the masonry buildings, the fissures. The article has a goal which is to study the types of fissures, their causes and solutions. For such, it was accomplished a case study in a residential masonry building located in Salvador/BA. After performing the study, it was able to identify many fissures, commonly found around openings. Starting the investigation of the possible causes of these fissures and the researches, were quoted a few solutions for the pathologies founded.
Key-words :fissures, pathologies, concrete, cracks
*Graduanda do curso de Engenharia Civil, pela faculdade Área 1 †Docente do Curso Engenharia Civil na Faculdade, Área 1.
1 INTRODUÇÃO
As antigas construções de alvenarias eram caracterizadas por suas paredes espessas, com pedras em grandes dimensões e uma camada de argamassa que dificultava a deformação do elemento. Estas ligações asseguravam que a construção resistia a mais tensões do que lhe era solicitado. Diante do que expõe Duarte (1998), entende–se que as construções atuais utilizam paredes mais finas, em razão da economia, tornando as estruturas externas do prédio mais suscetíveis a movimentações causadas por variações de temperatura e umidade. Um projeto que preveja tais movimentações e possíveis tensões de trações é de extrema impor- tância, caso as tensões geradas sejam maiores que as tensões suportadas pela estrutura podem aparecer fissuras. A fissura é uma das patologias mais comuns na construção civil e também a mais preocupante para usuários leigos. A sua manifestação causa muitas vezes uma sensação de insegurança e instabilidade da construção. (THOMAZ, 1989). Destaca-se então, a importância de, acima de tudo, um bom projeto para que estas patologias sejam evitadas, mas em caso de ocorrência das mesmas, um bom estudo sobre as possíveis causas e soluções para que não haja comprometimento na estrutura. Ao estudar este edifício foram encontradas diversas fissuras em diferentes tipos de estrutura e níveis de fissuração. Logo, ao final deste artigo deseja-se encontrar possíveis causas para tais fissuras, assim como suas prováveis causas e possíveis medidas a serem tomadas para que a construção seja reparada.
3.1 Fissuras causadas por movimentações térmicas:
Os materiais e componentes de uma construção estão sujeitos a variações térmicas, sejam estacionais ou diárias. Essas variações provocam mudanças nas dimensões dos elementos, podendo ser dilatações ou contrações. Nesses casos, as fissuras podem aparecer porque a dilatação e a contração geram movimentos que são restringidos pelos diversos vínculos que envolvem os elementos e os componentes, desenvolvendo tensões. As movimentações por variação térmica são mais comuns no topo e nas paredes de vedação do edifício, isto porque essas estruturas ficam mais expostas à temperatura que as paredes internas.
A cobertura é a superfície de um edifício que mais está exposta à radiação solar. Desta forma as variações térmicas nos elementos que a compõem são mais expressivas. A ação da radiação solar sobre a telha irá transmitir-se para os outros componentes da cobertura, inclusive para a laje. A ação da temperatura sobre a laje tem dois efeitos básicos: provoca variações dimensionais em seu plano, comportamento de membrana, e curvaturas da sua superfície, comportamento de placa. Os efeitos correspondentes ao comportamento de membrana são preponderantes em relação aos de placa. (CORRÊA; RAMALHO, 2012, p. 72)
Um fator importante a se considerar nas movimentações é o fato de que cada material possui suas características, essas interferem na variação dimensional da estrutura, a principal característica que influência nessa variação são os coeficientes de dilatação térmica linear. Sendo assim, cada material se dilata de uma forma. Como em uma estrutura esses materiais estão ligados, se há um material que se dilata mais que outro, este sofrerá tensões que podem ocasionar fissuras. Na Figura 1 podemos ver algumas formas de fissuras por movimentações térmicas podem se apresentam nas construções.
Figura 1 – Fissuras por movimentações térmicas.
Fonte: THOMAZ, 1989. (Adaptada)
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3.2 Fissuras causadas por atuação de sobrecargas:
Tanto os componentes com função estrutural, como pilares vigas e paredes, quanto os componentes sem função estrutural podem sofrer fissuração devido a atuação de sobrecargas. As sobrecargas podem ter sido consideradas em projeto, porém pode ter ocorrido erros na execução e até mesmo erro nos cálculos, as peças também podem estar sofrendo solicitações superiores às previstas em projeto.
Diante do que expõe Duarte (1998) em paredes de alvenaria que possuem solicitação de carrega- mentos verticais por compressão, as fissuras aparecem de forma vertical decorrente de esforços transversais de tração realizados nos tijolos pelo atrito entre a argamassa e a face maior do tijolo, as argamassam expandem lateralmente e transferem tração na lateral do tijolo. Figura 2.a
Para se obter paredes resistentes de alvenaria é preciso utilizar tijolos de alta resistência à compressão assentados juntamente com argamassas cujo a resistência à compressão seja muito mais baixa que a resistência dos tijolos.
Fissuras horizontais também são comuns em paredes de alvenaria, isso porque, erroneamente, utiliza-se tijolos ou blocos cerâmicos com furos horizontais. Nestes casos, “ocorrem concentração de tensões de compressão ao longo dos septos longitudinais externos, provocando o esmagamento. A ruptura provoca o surgimento de fissuras horizontais ao longo dos septos de uma das faces da parede. ” (DUARTE, 1998, p. 13) Figura 2.b. Esse tipo de fissura pode ser um problema para a construção, pois em muitos casos não fornece sinais prévios de perigo aos usuários, podendo levar o edifício rapidamente ao colapso.
Figura 2 – Fissuras por sobrecarga em paredes de alvenaria.
Fonte: THOMAZ, 1989.
3.3 Fissuras por deformação excessiva de estruturas de concreto armado:
A evolução das tecnologias tem trazido grandes avanços para a construção civil, dentre elas a flexibilidade das estruturas de concreto armado sem danos a construção. A fabricação de aços com grande limite de elasticidade, cimentos de alta qualidade e cálculos cada vez mais precisos torna a análise das deformações cada vez mais cuidadosa.
As vigas e lajes admitem flechas que podem não comprometer sua própria resistência, contudo, seus efeitos podem ser vistos em elementos com capacidade de deformação menor, como as paredes.
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3.3.3 Deformações iguais na viga superior e no suporte:
Para este caso, podemos observar fissuras geralmente de 45o^ saindo dos cantos inferiores. A parede sofre principalmente tensões de cisalhamento, como observa-se na Figura 5.
Figura 5 – Fissura por deformações iguais na viga suporte e no suporte.
Fonte: THOMAZ, 1989.
Em paredes de alvenaria com aberturas as configurações podem mudar em função das dimensões da parede, da quantidade de movimento e da localização e tamanho das aberturas. Mas em geral, a configuração típica deste tipo de descolamento, é o que podemos observar na Figura 6.
Figura 6 – Fissura em paredes com aberturas.
Fonte: THOMAZ, 1989.
3.4 Fissuras causadas por recalques de fundação:
Rebello (2008) define recalque como a deformação que o solo sofre quando é submetido a cargas, provocando movimentações na fundação que pode causar grandes danos à superestrutura.
Existem três tipos de deformações do solo: deformação elástica, deformação por escoamento lateral e deformação por adensamento.
A deformação elástica acontece com qualquer material submetido a uma carga, a mesma acontece imediatamente após a aplicação da carga e são maiores em solos não argilosos.
A deformação lateral ocorre mais comumente também em solos não argilosos, refere-se à migração de solo de regiões mais solicitadas para regiões menos solicitadas, sendo o movimento do centro para as laterais.
Já a deformação por adensamento é o mais importante e que pode causar mais danos a estrutura, isto porque o mesmo causa o fechamento dos vazios deixado pela água que foi expulsa dos interstícios devido à carga aplicada e diminui, assim, o volume de maciço do solo. O recalque por
adensamento pode ocorrer de duas formas. De forma primária, ocorrendo em tempo suficiente para a expulsão da água, levando alguns poucos anos; de forma secundária, que acontece principalmente nas argilas saturadas em um longo período de tempo, podendo levar cem anos ou mais. Segundo Rebello (2008, p. 58) “o valor do recalque final será a soma dos valores devidos aos recalques elástico, de adensamento primário e de adensamento secundário. ” O recalque por si só pode não causar danos à estrutura. Considerando uma edificação que teve seu recalque uniforme, os danos serão apenas de uso, rebaixando o nível do terreno. Já em uma edificação que teve um recalque não uniforme, um recalque diferencial, pode ocorrer sérios danos à estrutura, levando a ruina parcial ou total. A configuração típica desse tipo de trinca é o formato angular, geralmente à aproximadamente 45 o. Essa angulação acontece porque a ruptura da alvenaria acontece por meio da força cortante. Ainda sobre as características das fissuras por recalque podemos citar o que diz Thomaz, 1989, p. 94:
Outra característica das fissuras provocadas por recalques é a presença de esmagamentos localizados, em forma de escamas, dando indícios das tensões de esmagamento que as provocaram, além disso, quando os recalques são acentuados, observa-se nitidamente uma variação na abertura da fissura.
3.5 Fundações
As fundações são as estruturas responsáveis por transmitir as cargas da edificação para o solo. É considerado o elemento mais importante e que requer maior cuidado, tanto no projeto quanto na execução. Para a execução de uma fundação é importante estudar o tipo e a carga da edificação, as características do subsolo e a vizinhança. Desta forma, podemos classificar as fundações de duas formas: fundações rasas e fundações profundas.
3.5.1 Fundações diretas ou rasas. Podemos encontrar na norma 6122 a seguinte definição para fundações diretas.
Elemento de fundação em que a carga é transmitida ao terreno pelas tensões distribuídas sob a base da fundação, e a profundidade de assentamento em relação ao terreno adjacente à fundação é inferior a duas vezes a menor dimensão da fundação. (ABNT,2010, p. 2)
Ainda conceituando fundações diretas podemos citar Rebello (2008, p. 41) “Define-se como fundação direta ou rasa aquela em que as cargas da edificação (superestrutura) são transmitidas ao solo logo nas primeiras camadas”. Sendo assim, é necessário que o solo tenha, nessas primeiras camadas que receberão a fundação rasa, a resistência suficiente. Existem alguns tipos de fundações rasas, elas são escolhidas para o projeto de acordo com a sua adaptação ao modelo de edificação. De acordo com a NBR 6122 (2010), são exemplos:
As estacas pré-moldadas podem ser classificadas ainda segundo o material fabricado. As estacas pré-moldadas podem ser classificadas ainda segundo o material fabricado, podendo ser de madeira, concreto ou metálicas. 3.5.2.1.2. Estacas moldadas in-loco Estacas moldadas in-loco são estacas moldadas diretamente onde serão aplicadas. São realizadas perfurações previamente, feitas por escavações ou cravações, depois preenchidas por concreto e suas devidas armaduras. São tipos de estacas moldadas in-loco: Estacas tipo Franki, estaca tipo broca, estaca tipo Strauss, estacas Hélice contínua e estacas tipo Raiz. 3.5.2.2. Tubulões O tubulão caracteriza-se por transmitir, através da sua base alargada, as cargas recebidas para o solo resistente. Por transmitir as cargas pela base, seu desempenho se assemelha ao das fundações diretas. Os tubulões podem ser executados a céu aberto, que são indicados para obras que apresentam cargas elevadas ou áreas com difícil acesso de maquinários de grande porte, ou a ar comprimido, que ao contrário do tubulão a céu aberto, pode ser executado na presença de lençol freático. O ar comprimido é responsável por expulsar a água fazendo com que seja possível a execução da fundação. (Manual de estruturas, 2002) No caso de existir apenas solicitações na vertical, não é necessário armar o tubulão. Coloca-se apenas ferragens no topo do tubulão para que haja boa ligação entre o tubulão e o bloco de coroamento. Essa ferragem pode ser vista na Figura 8.
Figura 8 – Tubulão.
Fonte: ALONSO, 1983.
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Figura 9 – Tubulão a ar comprimido.
Fonte: Manual de estruturas, 2002.
3.7 Características dos solos
Para Caputo (1988) o solo é um material resultante do intemperismo das rochas, por desintegração mecânica ou decomposição química.
A desintegração mecânica ocorre através de agentes como temperatura, vegetação, água e vento. Já a decomposição química ocorre, principalmente, com a variação da temperatura, ocasionando trincas e facilitando a entrada de agentes químicos que podem causar hidratação, oxidação, carbonatação. Todos esses processos resultam em solos com partículas de diferentes tamanhos e composições químicas.
Uma das formas de classificar os solos é de acordo a sua granulometria, para tal, utiliza-se o ensaio de análise granulométrica, que é consiste no peneiramento e sedimentação.
Na NBR 6502:1995 podemos encontrar uma classificação de acordo com a análise granulométrica, que define cada tipo de solo de acordo com o diâmetro do grão, como podemos verificar na Tabela 1.
Quadro 1 – Escala granulométrica
Fonte: ABNT, 1995.
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Neste estágio, a consolidação ocorre por compressão das partículas finas en- tre as maiores partículas. Enquanto a umidade permanece baixa as forças micro-cisalhantes locais nas interfaces das partículas de areia, resultantes do carregamento, são resistidas sem apreciável movimento dos grãos. Quando o solo sob carregamento ganha umidade e uma certa umidade crítica é excedida, os vínculos alcançam um estágio em que não podem mais resistir às forças de deformação. A estrutura, então, colapsa.
O colapso dos solos pode ocasionar recalques e prejuízos para a estrutura de fundação de uma construção.
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Ao realizar as visitas no edifício foram encontradas algumas fissuras, que serão expostas e comentadas a seguir. As fissuras encontradas possuem configuração de patologias por recalque diferencial. Nas Figuras 10 e 11 podemos observar uma fissura de grande dimensão que, inclusive, está sofrendo o fenômeno do esmagamento. O esmagamento é uma característica de fissuras ocasionadas pelo recalque diferencial, provando que houve tensões de cisalhamento na estrutura. A variação de abertura ao longo da fissura é um indicio de recalques acentuados. Figura 10 – Fissura e esmagamento.
Fonte: Próprio autor, 2019.
Figura 11 – Fissura e esmagamento.
Fonte: Próprio autor, 2019.
As fissuras inclinadas próximo a portas e janelas podem ser causadas por ausência de vergas e contra vergas ou por recalques diferenciais acentuados. O recalque acentuado das fundações localizadas próximas a janelas e portas causam flexão na alvenaria, gerando tensões e levando a estrutura à fissuração como podemos identificar nas Figuras 12, 13 e 14.
Figura 12 – Fissura abaixo de janela.
Fonte: Próprio autor, 2019.
Figura 15 – Fissura inclinada partindo da janela.
Fonte: Próprio autor, 2019.
Figura 16 – Fissura inclinada.
Fonte: Próprio autor, 2019.
Na Figura 17 podemos ver uma fissura na ligação de duas paredes, isso indica que as ligações não foram feitas de forma correta, por isso as patologias se manifestam com mais facilidade.
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Figura 17 – Fissura horizontal em ligação de diferentes estruturas.
Fonte: Próprio autor, 2019.
A fundação utilizada no empreendimento estudado foi a estaca-raiz, como podemos ver na Planta 1, foram construídas 80 estacas-raiz, sendo 10 estacas para 18 toneladas e 70 estacas para 30 toneladas, ambas com 8,50m de profundidade. As estacas-raiz são fundações profundas executadas por perfuração rotativa ou rotopercusiva, utilizando-se de revestimento recuperável. São preenchidas com argamassa tipo cimento-areia e revestidas em toda sua longitude com armação. Este tipo de estaca não produz choques nem vibrações, os equipamentos são, em geral, de pequeno porte, o que possibilita sua execução em locais restritos e em qualquer tipo de inclinação. Essas características fazem com que as estacas-raiz sejam as mais vantajosas quando comparadas a outras fundações profundas
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Para a verificação das características do solo encontrado no local realizou-se a extração de uma amostra em terreno vizinho e a partir dessa amostra foram realizados os ensaios de Análise Granulométrica, de acordo com a NBR 7181:1984. Os ensaios foram realizados no laboratório da Faculdade Área 1 Wyden.
4.1 Análise e resultados dos ensaios em laboratório.
Ao realizar os ensaios em laboratório obteve-se uma amostra com índice de plasticidade IP = 0, ou seja, o solo é considerado não plástico. Para a análise granulométrica encontramos os dados conforme Tabela 2.
Tabela 1 – Análise granulométrica
Fonte: Próprio autor, 2019.
Obteve-se do solo 16% de pedregulho, 68% de areia e 16% de argila e silte. Por se tratar de uma região tropical, o solo local foi exposto a condições climáticas que deram origem a um solo poroso, pouco compacto e com comportamento colapsível. Como podemos ver nas figuras 19 e 20, ao ensaiar uma amostra de solo, seu volume passou de 2, ml para 2,0 ml quando umedecido. Isso comprova que na região encontramos um solo colapsivel, já que em presença de água seu volume diminui.
Figura 19 – Amostra seca.
Fonte: elaborado pelo autor
Figura 20 – Amostra úmida
Fonte: elaborado pelo autor
Segundo estudos, estacas moldadas in-loco sofrem a redução da capacidade de carga de até 70% em solos inundados (CARVALHO; SOUZA, 1990). A redução de resistência atrelado com a redução de volume do solo, fazendo com que haja deslocamento da base da estaca, originam as fissuras no edifício.
5 Conclusão
Com o estudo realizado para a elaboração do presente artigo pode-se concluir que os solos possuem diferentes características que variam de região para região. Portanto, a investigação do solo é o primeiro passo para iniciar um projeto, para que seja escolhida corretamente o tipo de fundação a ser utilizada. Nessa região, a partir dos estudos realizados, conclui-se que se trata de solo arenoso com características colapsiveis. As possíveis causas para o colapso do solo nessa região seria a inundação por chuvas na região ou por vazamentos no sistema de distribuição de água no local. Essa inundação provocou ao solo a redução da resistência ao cisalhamento, resultando em diminuição de volume e no recalque por colapso. Para a correção do recalque da fundação é necessário, primeiramente, averiguar se o colapso do solo foi causado por um vazamento, se houver vazamento é importante reparo junto ao órgão responsável. Após o reparo, o proprietário deve procurar uma empresa qualificada para realizar o reforço da fundação e só após o reforço, executar o tratamento adequado das fissuras.
