ANÁLISE E PROCEDIMENTOS CONSTRUTIVOS DE ESTRUTURAS DE MARQUISES COM PROPOSTAS DE RECUPERAÇÃO ESTRUTURAL - PDF
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Lara de Barros Cruz
1 ANÁLISE E PROCEDIMENTOS CONSTRUTIVOS DE ESTRUTURAS DE MARQUISES COM PROPOSTAS DE RECUPERAÇÃO ESTRUTURAL JOÃO CASSIM JORDY (1), LUIZ CARLOS MENDES (2) (1) UFF Eng. MSc., Doutorando do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, UFF, Rua Passo da Pátria 156, CEP , Niterói, RJ, Brasil. Tel (21) /(21) (2) UFF Eng. DSc. MSc., Professor do Departamento de Engenharia Civil, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil da Universidade Federal Fluminense, Rua Passo da Pátria 156, CEP , Niterói, RJ, Brasil. Tel: (21) RESUMO Muitos casos de instabilidade elástica têm ocorrido nas estruturas de marquises de centros urbanos em diversas partes do mundo. A maioria destes acidentes estruturais resulta em conseqüências imprevisíveis, geralmente com vítimas fatais e interdições em calçadas e vias de passagem. Os aspectos de durabilidade das estruturas, classes ambientais, cobrimentos de armaduras, detalhes construtivos e sistemas de proteção já estão previstos nas novas normas de concreto e contribuem para a otimização de estruturas novas. Para as estruturas de marquises existentes que apresentam manifestações patológicas, este trabalho fornece uma metodologia criteriosa para procedimentos de inspeções, avaliação e análise de anomalias, ensaios não destrutivos, avaliação das tensões resistentes e verificação das impermeabilizações, visando a obtenção de diagnósticos confiáveis para tomadas de decisão quanto à recuperação, reforço ou demolição. Palavras-chave: marquises, recuperação, reforço, vigas, mecânica estrutural.
2 1 INTRODUÇÃO Marquise é um elemento constitutivo das fachadas das edificações, o qual apresenta determinadas peculiaridades. É parte integrante do prédio ao mesmo tempo em que se projeta sobre o logradouro público. Sua estrutura caracteriza-se, em geral, como balanços engastados no plano da fachada. Considerando-se que as vistoria para inspeções limitam-se às partes visíveis da estrutura, seu interior entenda-se, armaduras nem sempre fornece indícios do estado de deterioração por corrosão. Em centros urbanos o meio ambiente apresenta-se bastante agressivo pela emissão de gases poluentes, agravado, em muitos casos como na cidade do Rio de Janeiro, pela proximidade ao mar. A observação por inspeções, com levantamento de anomalias com posterior avaliação da estabilidade de marquises de edificações em centros urbanos tem sua relevância, pois sua instabilidade e conseqüente ruína podem representar riscos às populações. 2 CONCEPÇÃO ESTRUTURAL Em geral, o esquema estrutural das marquises pode ser dividido em longitudinal, com lajes vinculadas a vigas contínuas de bordo e de torção e, em transversal, com lajes e vigas vinculadas a vigas em balanços ou a vigas engastadas e apoiadas em tirantes. Devido ao esquema estrutural principal, geralmente nas suas direções transversais, as marquises apresentam pouca vinculação ao restante da estrutura, configurando estruturas isostáticas ou, em alguns casos, estruturas com baixo grau de hiperestaticidade. Assim, a perda de uma vinculação por fortuito que seja, pode ser condição suficiente para sua instabilidade. 3 PRINCIPAIS ANOMALIAS EM MARQUISES As principais anomalias encontradas nas marquises são aquelas relacionadas ao arcabouço de concreto, às barras das armaduras em aço, além de anomalias ligadas às instalações de drenagem de águas pluviais e anonalias referentes aos sistemas de proteção impermeabilizantes. 3.1 Anomalias no concreto As anomalias no concreto também podem ser denominadas de processos físicos de deterioração ou de manifestações patológicas e até mesmo, de forma genérica, patologias no concreto. Os principais processos físicos de deterioração do concreto são: fissuração devido à corrosão das armaduras, desagregação devido à corrosão do concreto (por lixiviação ou por reação iônica) e devido a fissuras com desplacamento, carbonatação devido à ação despassivante do anidrido carbônico, todas geralmente acompanhadas de infiltrações de água [1] [2]. A Foto 1 mostra armadura corroída em viga de marquise.
3 Foto 1 Armadura corroída em viga de marquise 3.2 Anomalias nas instalações Anomalias relacionadas às instalações de drenagem de águas pluviais são prejudiciais ao desempenho das estruturas, uma vez que através delas podem ocorrer penetrações, infiltrações e percolação de águas ou, em situações específicas, podem induzir acúmulo de água sobre as lajes das marquises e, como conseqüência, introdução de sobrecarga excessiva. Além disso, as instalações de águas pluviais geralmente possuem diâmetro ou posicionamento incompatíveis, prejudiciais, às impermeabilizações e às ações de manutenção predial. No caso de instalações elétricas, muitas vezes são encontradas caixas elétricas e eletrodutos abertos, representando pontos de penetração direta de águas [3]. 3.3 Anomalias nos sistemas de proteção As anomalias nos sistemas de proteção são as próprias falhas nas impermeabilizações, causadoras de infiltrações para as estruturas de concreto. Consiste em erro comum a sobreposição seqüencial de camadas de sistemas de impermeabilização sobre a estrutura, como mostra a Figura 1. Este vício construtivo causa sobrecarga permanente excessiva sobre as marquises e induz o aparecimento de tensões de vapor nos materiais confinados entre as impermeabilizações, com conseqüências danosas aos revestimentos e à própria estrutura das marquises [4]. Argamassa 3ª Camada Impermeabilização (Emulsão +Lã de vidro + filme de polietileno) Argamassa 4ª Camada Impermeabilização (Manta asfáltica aluminizada) Viga de Bordo Argamassa (regularização) LAJE 1ª Camada Impermeabilização (Emulsão simples) Argamassa 2ª Camada Impermeabilização (Manta PVC ) VIGA NO LIMITE DA PROJEÇÃO FACHADA SEÇÃO TÍPICA (ESTRATIFICAÇÃO CAMADAS SOBRE ESTRUTURA SUPORTE) II - (TRECHO RETÍLINEO RUA ALMIRANTE TAMANDARÉ) OBS: Dimensões Peças: [ cm ] Figura 1 Estratificação de camadas sobrepostas à estrutura de marquise.
4 4 ACIDENTES ESTRUTURAIS COM MARQUISES Acidentes com estruturas de marquises ocorreram na cidade do Rio de Janeiro com maior frequencia entre os anos 1989 e 1991, considerando as ações de agentes agressivos, a instauração de anomalias e conseqüente perda de desempenho de peças estrututrais. Um desses casos foi o edifício Mercúrio, situado na esquina entre as ruas Barata Ribeiro e Siqueira Campos, em Copacabana, Rio de Janeiro. Foi um exemplo típico de falta de manutenção predial, conduzindo a um sinistro grave, com vítima fatal, devido ao desabamento parcial da marquise, em 1991, como mostram as Fotos 2 e 3. Após o sinistro ocorreram inspeções para levantamento de suas causas, sendo evidenciadas falhas na impermeabilização da marquise. As falhas de estanqueidade permitiram o acesso de água e de CO 2 através de fissuras em tirantes de apoio. Em conseqüência, instauraram-se processos corrosivos nas armaduras dos tirantes e alguns deles sofreram colapso, causando desvinculação parcial da marquise, e ruína. Tirantes de apoio da marquise. Foto 2 - Marquise ed. Mercúrio após o seu desabamento parcial, RJ, Tirante de apoio da marquise. Foto 3 - Escoramento emergencial da marquise antes de sua demolição.
5 Junta de deformação L16 L17 Junta de deformação L18 φ 75 Ramal L19 L20 Buzinote C D L21 h=8 ALVENARIA NO BORDO 10 X 10 5 PROPOSTAS PARA AVALIAÇÃO ESTRUTURAL DE MARQUISES Considerando o êxito logrado nos procedimentos implementados pela cidade do Rio de Janeiro para avaliações e proposições de intervenções necessárias em marquises de edificações no meio urbano, é proposta metodologia padrão a ser seguida por outros centros urbanos do Brasil ou do exterior composto pelos seguintes itens: localização e descrição, levantamento geométrico, levantamento do estado da impermeabilização, situação do sistema de drenagem, estado de fissuração e de deformação da estrutura, avaliação das armaduras, determinação da resistência mecânica e verificação da integridade do concreto, determinação da bitola e posição do aço, ensaios adicionais e verificação da estabilidade [5]. 5.1 Localização e descrição A marquise em análise deve ser localizada em relação à edificação e aos logradouros por meio da elaboração de planta de situação. Nessa planta devem ser identificados os posicionamentos de todos os seus elementos estruturais conforme é mostrado na Figura 2. V11 10 X VAR. 15/35 P11 L11 V12 40 X VAR. 15/35 Ramal P12 L12 E F RUA ALMIRANTE TAMANDARÉ V13 55 X VAR. 15/35 P13 A B L13 V14 55 X VAR. 15/35 Ramal P14 PROJEÇÃO EDIFICAÇÃO (ED. SANTA AMÉLIA - PRAIA DO FLAMENGO 194) OBS: Dimensões Peças: [ cm ] φ Tubos AP: [ mm ] Legenda: VIGA DE BORDO 10 X 20 L14 VIGA NO LIMITE DA PROJEÇÃO FACHADA 45 X 42 - Desce V15 20 X VAR. 15/35 P15 V15A 20 X VAR. 15/35 L15 Ramal V16 30 X VAR. 15/35 P16 G H V17 30 X VAR. 15/35 Ramal P17 V18 25 X VAR. 15/35 V18A 25 X VAR. 15/35 P18 P19 P20 P21 P22 V19 50 X VAR. 15/35 I V20 75 X VAR. 15/35 J V21 10 X VAR. 15/35 PRAIA DO FLAMENGO Figura 2 Situação e elementos estruturais da marquise. 5.2 Levantamento geométrico com indicação das dimensões das peças estruturais O levantamento geométrico relativo às peças de concreto deve ser efetuado a partir de plantas de fôrmas ou diretamente a partir de levantamentos in situ. A sua obtenção é necessária para as verificações estruturais. A representação geométrica das peças em concreto deve ser registrada em desenhos em planta e cortes específicos, como mostrado na Figura 3.
6 SEÇÃO TRANSVERSAL MARQUISE (DETALHE TÍPICO) VIGA EM BALANÇO (TÍPICO) OBS: Dimensões Peças: [ cm ] Espaçamento Barras aço : [ cm ] Bitola Barras aço : [ pol ] VIGA NO LIMITE DA PROJEÇÃO FACHADA VIGA DE BORDO CORTE AB LEVANTAMENTO GEOMÉTRICO (PEÇAS ESTRUTURAIS) ESCALA 1:10 PAINÉIS DE LAJE DA MARQUISE PILAR Figura 3 Geometria dos elementos estruturais em concreto. 5.3 Estado geral da impermeabilização Devem ser pesquisados os procedimentos de impermeabilização implementados na marquise. A pesquisa deve verificar a existência de documentos (projetos, especificações, desenhos e contratos) e informações de usuários do edifício. Deve-se verificar se houve elaboração de projeto de impermeabilização [2]. Em seguida deve-se verificar como foram aplicados os sistemas de impermeabilização, tipos de materiais, levantar se os serviços foram executados por equipes especializadas em impermeabilização, se foram atendidos os preceitos das normatizações pertinentes, se houve fiscalização especializada. Levantar a ocorrência de agressões após as impermeabilizações e se foram efetuados ensaios hidráulicos. Cortes no sistema de impermeabilização em pontos localizados sãos necessários com objetivo de verificar a estratificação das camadas sobrepostas à estrutura, seus respectivos materiais, espessuras, desempenhos e, eventualmente, para extração de corpos de prova para ensaios laboratoriais, conforme mostra a Foto 4. Cortes localizados nos revestimentos sobre o concreto. Foto 4 Cortes no revestimento para verificação da estratificação de camadas. 5.4 Situação do sistema de drenagem A situação do sistema de drenagem de águas pluviais deve ser verificada não somente em face da capacidade de atendimento ao dimensionamento hidráulico, mas, também, considerando as obstruções causadas por sobreposições nas
7 impermeabilizações junto aos ralos, ou seja, obstruções destes como mostradas na Foto 5 devem ser coibidas [2]. Foto 5 Obstruções no sistema de drenagem de marquises em centros urbanos Preferencialmente, deve-se prever a substituição dos ramais e dos tubos de queda de águas pluviais, prever conexão destes às caixas de areia a serem criadas ou existentes no passeio e, daí, à rede pública. Soluções com utilização de buzinotes são inadequadas sob os aspectos de arquitetura, de drenagem e de manutenção e, por isso, devem ser evitadas. 5.5 Determinação da bitola e posição do aço com referência à seção do concreto As posições de aços em relação às peças estruturais de concreto devem ser levantadas e registradas em plantas e cortes (Figuras 4 e 5), sendo subsídios para verificação da estabilidade estrutural. Muitas vezes são inexistentes os projetos, especificações e as plantas de formas ou de armaduras, o que se constitui em necessidade a execução de cortes no concreto para elucidação e levantamento das seções de aço, assim como para verificação de suas integridades e estados de conservação. PILAR PILAR VIGA NO LIMITE DA PROJEÇÃO DA FACHADA PAINÉL DE LAJE DA MARQUISE φ 1/4" c.25 1/4" c.20 φ VIGA EM BALANÇO DETALHE EM PLANTA DA MARQUISE PAINÉIS DE LAJE ENTRE VIGAS BITOLA E POSICIONAMENTO DAS ARMADURAS DE LAJES (CASO MAIS DESFAVORÁVEL) SEM ESCALA PAINÉL DE LAJE DA MARQUISE φ 3/16" c.30 φ 1/4" c.25 VIGA EM BALANÇO PAINÉL DE LAJE DA MARQUISE OBS: Dimensões Peças: [ cm ] Espaçamento Barras aço : [ cm ] Bitola Barras aço : [ pol ] Figura 4 Posição de armaduras em planta referido às peças em concreto.
8 φl 7/8" φl 7/8" VIGA 13 φt 3/16" c. 25 φmontagem 1/4" φmontagem 1/4" CORTE EF OBS: Dimensões VIGA EM BALANÇO V13 Peças: [ cm ] LEVANTAMENTO GEOMÉTRICO Espaçamento Barras aço : [ cm ] (SEÇÃO TRANSVERSAL) E Bitola BITOLAS E POSICIONAMENTO DAS ARMADURAS Barras aço : [ pol ] ESCALA 1:10 Figura 5 Posição de armaduras em corte referido às peças em concreto. As bitolas de posições da armadura devem ser medidas com equipamento e registradas nos desenhos conforme é visualizado na Foto 6. Ao mesmo tempo podem ser verificadas perdas de seção resistente desses elementos estruturais, sendo subsídios para projetos de recuperação estrutural. Foto 6 Medição da seção transversal de armadura em viga de marquise. 5.6 Avaliação das armaduras com respeito as suas condições mecânicas e corrosão Após a execução dos cortes no concreto devem ser verificadas as armaduras expostas quanto as suas integridades estruturais, isto é, danos por diminuição de seção resistente causados por processos corrosivos, como é mostrado na Foto 7.
9 Película superficial de óxido sobre a armadura longitudinal da viga em balanço. Posição de estribo no balanço. Seção comprometida por corrosão localizada. Posição de estribo junto ao engaste. Barra da armadura após raspagem da camada superficial de óxido. Aço são. Foto 7 Verificação da integridade estrutural do aço dentro de viga de marquise. 5.7 Determinação da resistência mecânica e verificação da integridade do concreto A determinação da resistência característica provável à compressão do concreto das peças estruturais constituintes das marquises é fator primordial considerando a análise e o diagnóstico. Para isso, lança-se mão de ensaios não destrutivos (END) como esclerometria, penetração de pinos (conforme Foto 8), velocidade de pulso ultrassônico, entre outros. Também, podem ser retiradas amostras de peças para ensaios destrutivos para avaliação de resistência, por meio de sondas. Foto 8 END de penetração de pinos para avaliação da resistência do concreto. A avaliação da resistência característica provável à compressão do concreto das peças estruturais deve ser feita por meio de avaliação estatística dos resultados obtidos in loco nas diversas peças constituintes das marquises. De posse dos resultados por peça os dados são agrupados peça a peça e tratados estatisticamente em geral considerando a distribuição de T-Student, para pequenas amostras, e as dispersões avaliadas por intervalo de confiança. De posse dos valores médios por peça são feitas as correlações comprimento exposto versus resistência média. Os valores de resistência médios são novamente tratados estatisticamente
10 segundo os procedimentos já mencionados obtendo-se um novo valor médio. Com esse valor médio volta-se à curva de correlação para retirada do valor de resistência mais provável a partir da curva mais inferior da correlação (valores mínimos). Dessa forma é obtido o valor mais confiável para resistência característica provável do concreto o qual é de grande utilidade na verificação estrutural de marquises. 5.8 Ensaios adicionais Outros ensaios END podem ser realizados visando obtenção de subsídios adicionais para embasamento do sistema de informações para posterior utilização nas análises e diagnoses das estruturas. Entre eles podem ser mencionados: a avaliação da profundidade de carbonatação, avaliação do teor de cloretos, avaliação da corrosão por potencial elétrico de semipilhas [4] e [5]. 5.9 Verificação da estabilidade segundo NBR 6118 em função de cargas existentes Na análise estrutural da estabilidade das marquises devem ser seguidos os preceitos da NBR 6118 (2003) [1], englobando as condições ambientais, carregamentos atuantes, esquema estrutural, geometria dos elementos estruturais, posicionamento e densidade das armaduras, análise de seções resistentes, avaliação de deformações e, conforme o caso análise dinâmica. 6 CRITÉRIOS PARA RECUPERAÇÃO E REFORÇO Baseado nos sistemas de informações levantados pela metodologia proposta, anterior, são obtidos subsídios suficientes para avaliações, análises e diagnósticos englobados em Parecer Técnico, para subseqüente tomada de decisão quanto às soluções. As soluções baseadas no Parecer Técnico poderão ser a recuperação, o reforço ou a demolição da estrutura da marquise em análise. A recuperação será indicada no caso de perda de desempenho por diminuição da seção de aço ou de concreto (além de limites considerados) motivados por anomalias, para restauração da capacidade resistente da estrutura. O reforço estrutural será indicado quando as sobrecargas permanentes ou acidentais atuantes estiverem além da capacidade resistente da estrutura. A decisão por demolição deve ser considerada levando-se em conta custos para recuperação ou reforço versus custos para demolição ou aspectos arquitetônicos ou aspectos legais. No caso de demolição da marquise é indicada a verificação da estrutura na região de influência da estrutura demolida. 7. SISTEMAS DE PROTEÇÃO Após os procedimentos para recuperação ou reforço devem ser previstas intervenções que garantam a proteção das estruturas de marquises contra a ação de agentes agressivos, evitando-se a reincidência das anomalias. Para tal, devem ser aplicados sistemas protetores por meio de procedimentos de impermeabilização realizados conforme projeto específico e segundo a NBR 9575 (2003), preferencialmente com utilização de sistemas autoprotegidos, sem proteção mecânica.
11 8 CONCLUSÕES Este trabalho abordou as principais manifestações patológicas incidentes e exemplificou acidente com uma marquise. Em seguida, baseado em procedimento bem sucedido na cidade do Rio de Janeiro para avaliação estrutural de marquises, detalhou-se metodologia padrão a ser seguida por outros centros urbanos. Foram descritos critérios para avaliação e tomada de decisão quanto a intervenções estruturais. Assim, conclui-se que é possível a obtenção de Pareceres Técnicos com diagnósticos confiáveis para as estruturas das marquises de centros urbanos, por meio de uma metodologia criteriosa e comprovada. 9 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - ABNT. Projeto de estruturas de concreto procedimento. NBR Rio de Janeiro p. [2]. Impermeabilização seleção e projeto. NBR Rio de Janeiro p. [3] CÁNOVAS, M. F. - Patologia y terapeutica del hormigon armado. 3 ed. Madrid: RUGARTE, p. [4] DE SOUZA V.C.M.; RIPPER, T.J.C. - Patologia, recuperação e reforço de estruturas de concreto. São Paulo. Editora Pini p. [5] JORDY, J.C. Desempenho e avaliação dos serviços de impermeabilização aplicados em edificações. Pós-graduação em Engenharia Civil da Universidade Federal Fluminense - UFF. Dissertação de Mestrado. Niterói p. [6] PICCOLI, G.M. - Corrosão nas estruturas de concreto. In: PRUDÊNCIO, W.J.; BONOW Fº, C.A. et al. Apostila de curso sobre patologias de estruturas de concreto armado; análise, recuperação e reforço. Rio de Janeiro. IBAM/Concrejato
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