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partes da estrutura protegidas de chuvas em ambientes predominantemente secos ou em regiões onde chove raramente.
- Ambientes quimicamente agressivos, tanques industriais, galvanoplastia, branqueamento em indústrias de celulose e papel, armazéns de fertilizantes, indústrias químicas.
PATOLOGIAS DAS CONSTRUÇÕES METÁLICAS
a Projetar uma estrutura significa resolver integralmente os seguintes spectos: segurança, funcionalidade e durabilidade, todos eles igualmente prioritários. As falhas ou acidentes estruturais podem ter suas origens em qualquer uma das atividades inerentes ao processo de construção.a Na construção metálica podem se definir as seguintes etapas: concepção estrutural (projeto, detalhamento e dimensionamento), fabricação, montagem, utilização e manutenção.
Pode-se visualizar as falhas como uma conseqüência de ações humanas, como: a falta de capacitação técnica do pessoal envolvido no processo de construção, em todas suas etapas, utilização de materiais de baixa qualidade, de causas naturais ligadas ao envelhecimento dos materiais componentes das estruturas (por exemplo, corrosão) e de ações externas ambientais.a
Nas estruturas metálicas pode-se citar como causas e conseqüências principais as seguintes:
- Falhas de projeto e de detalhamento, que podem causar danos e deterioração da estrutura até o comprometimento precoce e alto risco de colapso da estrutura em serviço.
- Falhas nos processos e detalhes construtivos, podendo originar desde redução da durabilidade da obra até risco de colapso durante a construção.
- Qualidade ou utilização inadequada dos materiais, originando desde deterioração precoce até redução na vida útil da estrutura.
- Falhas de manutenção ou ausência de manutenção preventiva, derivando numa possível degradação acelerada da estrutura, podendo comprometer a sua segurança.
- Utilização indevida da estrutura, originado danos e redução da vida útil, com comprometimento da segurança estrutural.
Em cada etapa de uma obra, pode-se verificar a existência de ocorrências de falhas, porém a etapa de projeto ainda é a maior fonte delas. Em geral, as f lhas no projeto (considerando dentro do projeto: o cálculo, detalhamento, as plantas executivas e construtivas, e as plantas de montagem) são as principais responsáveis pelos danos localizados e pela degradação precoce de uma estrutura.
A falta de um bom detalhamento impede e dificulta a manutenção. Segundo MESEGUER (1991), origem das falhas em edificações é distribuída conforme:
Os dados são valores médios de vários países europeus, e demonstram que é na etapa de desenvolvimento do projeto onde se geram a maior quantidade de fontes das falhas em estruturas metálicas.
A estrutura metálica, embora seja mais antiga que o concreto, voltou a ser empregada em maior escala, pela construção civil brasileira, apenas em me dos dos anos 80. Destarte, os investimentos em estruturas metálicas nos últimos anos revelam um crescimento de mais de 50% na participação do aço na construção civil entre 1999 e 2004, conforme dados do Centro Brasileiro de Construção em Aço.
Entretanto, sua utilização continua a ser problemática por vários fatores, dentre eles destacam-se a produção nacional em escala insuficiente e custos não competitivos para panos, lajes, paredes internas, vedações e juntas.
Patologias em estruturas de aço
Dentre as diversas patologias que podem afetar uma estrutura de aço, a mais comum é a corrosão, que se manifesta nos detalhes construtivos e, principalmente, nas ligações de solda. A corrosão pode ser evitada com um esquema de pintura adequada, executada para evitar que as demais fases da obra possam danificá-la.
Nestas estruturas, os detalhes devem ser minuciosamente estudados para evitar problemas de acesso, acúmulo de sujeira e umidade. Esquemas de pintura englobam o preparo da superfície, a aplicação de uma tinta de fundo para aderência das demais camadas, uma camada intermediária responsável pelo desempenho do sistema e, se for o caso, uma tinta de acabamento utilizada para proteção e/ou identificação dos esquemas de pintura. A maioria d s patologias em pinturas pode ser relacionada a deficiências no preparo de superfície. O estado da superfície determina o método de preparo, que pode ser manual, mecânico ou por jateamento.
Escovamento e lixamento podem ser executados manualmente, com escovas rotativas ou agulhadeiras. O processo remove o produto de corrosão e é muito empregado em áreas menores e de difícil acesso, sendo contra- indicado para preparo de peças novas, por não formar a rugosidade necessária para adesão da tinta de fundo.
Tal rugosidade é obtida com jateamento abrasivo. O uso de areia nesse procedimento foi proibido pelo potencial de provocar silicose, doença bonso-
respiratória. Outros abrasivos, como a granalha de aço, esferas de vidro e hidróxido de alumínio são muito caros para aplicação em campo, onde se perde material. A alternativa mais viável para o jateamento parece ser a chamada escória de cobre, rejeito do processo de fundição do cobre.
Asp atologiasp pmaisp pcomunsp pemp pestruturasp pdep paço
- Corrosão localizada: causada por deficiência de drenagem das águas pluviais e deficiências de detalhes construtivos, permitindo o acúmulo de umidade e de gentes gressivos.
- Corrosão generalizada: causada pela ausência de proteção contra o processo de corrosão.
- Deformações excessivas: causadas por sobrecargas ou efeitos térmicos não previstos no projeto original, ou ainda, deficiências na disposição de travejamentos.
- Flambagem local ou global: causadas pelo uso de modelos estruturais incorretos para verificação da estabilidade, ou deficiências no enrijecimento local de chapas, ou efeitos de imperfeições geométricas não consideradas no projeto e cálculo.
- Fratura e propagação de fraturas: Falhas estas iniciadas por concentração de tensões, devido a detalhes de projeto inadequados, defeitos de solda, ou variações de tensão não previstas no projeto.
Definição de possíveis causas
O sistema de manutenção preventiva, atualmente utilizado, corresponde b sicamente em limpeza por lixamento e escovação manual com posterior plicação de tinta alquídica de acabamento na estrutura, na cor definida no caderno de especificações da empresa.
Outro agravante diz respeito as falhas de projeto e/ou de execução com pintura sobre capa de laminação, áreas de solda não preparadas devidamente, ou áreas de difícil acesso, para manutenção preventiva.
Análise das patologias
De forma geral, as patologias das estruturas podem ser divididas em três categorias, conforme destacado abaixo:
Adquiridas: aSão patologias estruturais provenientes da ação de elementos externos, como a poluição atmosférica, umidade, gases ou líquidos corrosivos e vibrações excessivas provocadas pelo uso indevido da estrutura. Resultam, em geral, de problemas relacionados com a falta de preparo inicial d estrutura ou com a falta de manutenção. A corrosão é a mais visível.
Transmitidas: Originárias de vícios ou desconhecimento técnico do pessoal de fabricação ou montagem da estrutura. São, por esse motivo, transmitidas de obra para obra. É o caso, por exemplo, de soldadores que não se preocupam em retirar a pintura dos pontos de solda, ignorando que a carbonização da tinta prejudica a qualidade do serviço. Estão inclusos, também, os casos de falta de prumo.
Atávicas: São patologias resultantes de má concepção de projeto, erros de cálculo, escolhas de perfilados ou chapas de espessuras inadequadas ou, inda, do uso de tipos de aço com resistência diferente das consideradas no projeto. Não são fáceis de reparar, costumam exigir reforços, adições, escoramentos etc.
Patologias provenientes de sais solúveis
Para limpeza de estruturas contaminadas com sais solúveis torna-se necessário:
(^) Reduzir o pH da superfície metálica para valores inferiores a 7, de modo a facilitar a quebra das ligações químicas; A limpeza química deve ser feita com produtos passíveis de serem diluídos em água que, por si só, contém cerca de 600 ppm de cloretos, neutralizando-os de imediato; Impedir a presença de qualquer tipo resíduo na superfície, que interfira com a adesão das tintas/revestimentos;
É desejável que, após o hidrojateamento com areia, se faça outro hidrojateamento, com produto químico removedor de sais específico, utilizando energia mecânica superior a 20 MPa de modo a penetrar profundamente nos vales e cumes (visão ao microscópio) existentes na superfície do aço. A água e a areia utilizados na primeira limpeza deverão ser checadas contra presença de cloretos.
Patologias em aço carbono e aços galvanizados
Neste caso, tanto para uma nova aplicação, como para recuperação de estruturas corroídas, a inspeção deve analisar:
O estado da estrutura em relação à intensidade da corrosão e a parência da pintura aplicada; A análise da agressividade do meio de exposição vai fornecer diretrizesa anecessáriasa aparaa aescolh adoa asistemaa ade recuperação/proteção;
A eficiência da pintura depende de três fatores importantes:
Qualidade da tinta;
Preparo adequado da superfície;
Aplicação dos produtos.
Tão logo a superfície esteja limpa e o perfil de rugosidade concluído, deve ser feita a aplicação da tinta de fundo. O primer tem de ser adequado ao substrato e ao método de preparo da superfície. O acabamento será realizado quando a peça for instalada no local definitivo de uso. É importante observar que os lados dos perfis podem ficar expostos, encobertos ou protegidos pela lvenaria e voltados para o lado interno da construção. A exposição às variações climáticas dá guarida para a cobertura com tinta de poliuretano, resistente aos raios ultravioletas. As peças localizadas no
Remover poeira, utilizando-se escovas de pêlo ou ar comprimido; (^) Aplicar a tinta de fundo;
(^) Aplicar a tinta de acabamento (poliuretânica ou epóxi).
Pintura sobre aço galvanizado
Por serem fáceis de achar, as tintas alquídicas ou primers sintéticos são muito freqüentemente especificados para aplicação em estruturas de aço g lvanizado. É comum que, meses após a aplicação, comecem a apresentar destacamento.
Os óleos vegetais que compõem as resinas contêm ácidos graxos. Os ácidos reagem em contato com os produtos de corrosão do zinco, que tem caráter alcalino. Assim, é formado sabão de zinco (reação de saponificação). Com alta permeabilidade, após algum tempo, a tinta está aderida não ao substrato, mas sobre os produtos de corrosão – óxidos, hidróxidos e sabões de zinco. Como são solúveis, esses produtos ocasionam o surgimento de bolhas, gravando ainda mais o destacamento. O envelhecimento precoce da camada alquídica é outro efeito negativo d má utilização dessas tintas sobre o zinco. Ao perder aderência e flexibilidade, ocorre o fissuramento, aumentando ainda mais a penetração de água na interface metal-tinta.
O uso de tinta epóxi-isocianato, epóxi amina evita tais patologias. Além de se ligar quimicamente ao metal, é insaponificável e oferece base de derência para sistemas de pintura alquídicos, acrílicos, a linha do epóxi e poliuretanos, dentre outros.
Há obras (nesse sistema) com mais de 20 anos sem destacamento de pintura. A manutenção do aço zincado depende do estado evolutivo da corrosão. Aquele que apresenta apenas corrosão leve pode ser recuperado com lavagem com água e tensoativo, escovação e aplicação de tinta epóxi- isocianato.
Casos de Estudo
Falha no gabarito de Furação
Apresenta-se problemas de ajuste nos parafusos, a furação da viga principal foi feita conforme plantas executivas, enquanto na viga secundária um dos furos foi deslocado para cima 12 mm. Foi constatado, neste caso, que o erro foi de fabricação, já que nas dimensões e detalhes de projeto, o gabarito de furação das vigas era coincidente. Este tipo de falha poderia ser evitada com um maior controle dimensional de produção na fábrica.
Furos não previstos nos projetos
Tais aberturas foram executadas para permitir a passagem de tubulações elétricas, não previstas no projeto original. este caso deveria ser avaliada a influência dessas aberturas na resistência do perfil da coluna, principalmente, sendo que tais aberturas reduzem as abas das mesas do perfil.
Falta de Parafusos nas conexões
Este é um dos problemas mais comuns na execução de projetos de estrutura metálica: a incompatibilidade dos projetos de estrutura metálica com os de concreto (em galpões, esta falha acontece nas bases de colunas). A solução dada foi complementar o apoio de concreto. É evidente que deve existir uma interação entre os projetistas de obras metálicas e de obras de concreto, ou ao menos quem projeta as bases de acordo com os dados do projeto metálico deveria se ajustar às dimensões fornecidas no projeto da estrutura metálica.
Falta de Concordância em emendas
Este tipo de falha gera excentricidades na transmissão de esforços, no caso de tais esforços serem de compressão a redução na capacidade resistente do banzo é evidente, já que aparecem esforços adicionais de flexão. Esta falha ocorreu durante a produção das peças componentes da treliça. Uma operação de pré-montagem, poderia ter evitado a falha, assim como, um controle dimensional. Em alguns casos, faz-se necessária uma verificação de concordância entre as peças a serem montadas no canteiro de obra.
Detalhamentos Incompatíveis
É bom lembrar que as conexões são pontos críticos no desempenho de um sistema estrutural, e as modificações realizadas no canteiro para ajustar as coincidências entre elementos e ligações podem gerar pontos indesejáveis de fontes de falhas súbitas.
Manchas de ferrugem na fachada
Alguns cuidados que visam evitar ou minimizar a ocorrência das anomalias constatadas:
(^) Avaliar se a proposta do projeto contempla as normas vigentes, se o escritório tem conhecimento técnico no porte da obra e se já executou projetos anteriores, se cumpre prazos e se pode arcar com falhas e trasos possíveis na entrega do projeto, e não se fixar somente no preço. Analisara apreviamentea ahabilidadea atecnológica adoa afornecedor, capacidade de equipamentos, organização e adequação pessoal. (^) Para escolha do fornecedor, não se fixar apenas no preço e sim na qualidade e importância das obras anteriores realizadas. Também é prudente inspecionar suas instalações industriais. (^) Cuidar da orientação e eficiência da manutenção, verificando se contemplam garantias pós-entrega dos serviços.
Observar os testes de proteção superficial e das soldas.
Certificar-sea ad aexistênci aea apresençaa adoa aengenheiroa ae companhamento da produção e montagem. Os casos de falhas localizadas ou globais em estruturas metálicas podem levar estas ao colapso ao atingir algum dos estados limites de resistência, ou inda, estado limite de utilização, provocando perdas humanas ou perdas econômicas importantes. O sucesso de uma obra em estrutura metálica inicia-se na sua concepção e no desenvolver de seu projeto detalhado para fabricação e montagem. As empresas que trabalham em estruturas metálicas sejam estas de projeto, f bricação ou montagem, devem prever revisões de projetos conscientes e minuciosas no que diz respeito aos detalhes e conjuntos, em geral.a Já, especificamente nas fábricas, devem existir controles rigorosos das plantas executivas, assim como, controle dimensional, sendo recomendável efetuar pré-montagens para assegurar o mínimo de falhas possíveis na montagem definitiva.
PATOLOGIA DA MADEIRA
O uso da madeira pelo homem como sistema construtor remete às origens da edificação, tanto como elemento estrutural e como acabamento. A madeira é constituída por uma estrutura tubular de condutas paralelas formadas com base na lenhina e celulosa, o que lhe confere uma reação mecânica ótima no sentido das fibras.
Oferece ainda boa resistência à compressão e excelente resistência à tração, é um material flexível, pode ser cortado e moldada de varias formas, com fácil união por colagem ou embutido.a Porém possui algumas desvantagens já que é uma material anisotrópico,ou seja suas propriedades mecânicas dependem da disposição de suas fibras, tem composição irregular, e é vulnerável a agentes bióticos e abióticos causadores das principais patologias.
Após a Segunda Guerra Mundial começaram a desenvolver-se as técnicas mais exatas de avaliação das patologias estruturais, através de um trabalho de investigação nos fenômenos que induzem à degradação da madeira, condicionam a sua reação perante o fogo e perante determinados esforços mecânicos.No período compreendido entre 1930-1950, com o desenvolvimento das resinas sintéticas, inicia-se o uso da madeira laminada prensada que hoje é já uma das variantes construções mais comuns.
O tempo por si só , não produz depreciação das características da madeira. Embora seja comum encontrar peças de madeira em serviço com maior ou menor grau de deterioração, são igualmente conhecidos numerosos exemplos de estruturas ou artefatos de madeira em bom estado, apesar de contarem várias centenas ou mesmo milhares de anos, em consequência de uma exposição a condições ambientais particulares que não favoreceram a sua deterioração.
créscimo de teor em água), trata-se de um efeito reversível. Ou seja, embora os ciclos de secagem e umedecimento poderem conduzir ao desenvolvimento de fendas e empenos, geralmente sem implicações para a resistência mecânica, a madeira recupera as dimensões e a resistência inicial quando o seu teor em água volta ao valor inicial. Porém a umidade elevada também mplia os fenômenos de fluência da madeira, provocando grandes e graves deformações sob a ação de cargas.
Danos causados pelo carregamento Também as condições de carga afetam a estrutura. Pois elementos estruturais que tenham estado sujeitos a esforços muito elevados (próximos da respectiva tensão de ruptura), poderão sofrer danos internos capazes de reduzir a sua capacidade de carga. A introdução de esforços inadequados devidos a modificações intencionais (adaptações, alteração de áreas) ou cidentais (cedência de apoios, etc) do funcionamento estrutural tem sido uma freqüente causa de danos.
Danos produzidos pelo sol Este tipo de ataque é causado pela ação dos raios ultravioletas sobre a lignina, atacando madeira mais branda do borne e produzindo o desfibramento superficial com o conseqüente aparecimento de crista (período de Outono/Inverno), vales (Primavera) e manchas de tons cinzentos causadas pela foto/degradação. Estes danos afetam elementos vistos e só têm transcendência estética.
Danosp roduzidosp orp pvariaçõesp pdep ptemperatura. A madeira suporta bem as mudanças de temperatura sempre e quando sejam lentas e progressivas, já que se assim não for poderiam causar fendas ou fissuras, dando origem vias de entrada de umidade favorecendo o parecimento de fungos e insetos xilófagos.
Patologias geradas por agentes Bióticos
Danos causados or fungos. Os fungos, só por si mesmo não atacam diretamente a madeira, mas geram umas substâncias fibrosas “hifas”, que se introduzem pelas fissuras da madeira degradando-a. Dentro da classe dos fungos distinguimos os cromógenos, que embora possam afetam ligeiramente a capacidade resistente da madeira, mas o principal efeito é o aparecimento de manchas azuladas que atuam nas madeiras submetidas a temperaturas baixas. Outros tipos de fungos mais perigosos são os do apodrecimento/putrefação, que afetam as capacidades mecânicas da madeira, destruindo a estrutura das fibras. O seu excelente desenvolvimento dá-se com graus de umidade entre 35 e 60% e ambiente ácido.A ainda putrefação branca (frondosas) ou castanha (coníferas) dependendo da lesão causada, distinguiremos entre fibrosas, corrosivas e cúbicas, sendo estas últimas as mais danosas.
(^) Danos roduzidos or insetos xilófagos. Os insetos xilófagos constituem os agentes bióticos mais freqüentes nas madeiras de edificação afetadas pela degradação. Estes atacam a madeira na sua fase de larva, enquanto decorre o seu desenvolvimento e crescimento, habitualmente quando chegam à idade adulta perfuram a madeira e saem para o exterior, não voltando à madeira até porem ovos que iniciam um novo ciclo vital. Os isópteros (térmitas, conhecidas como cupim) constituem um caso excepcional, já que não têm fase larva ao chegar a adultos não abandonam a madeira, tornando-se mais difícil a sua detecção.
De seguida, destacamos as principais espécies de xilófagos:
Térmitas (Cupim)
