ARTIGO ORIGINAL
OLIVEIRA, Denevaldo De Jesus [1], SOTERO, Camila Da Silva [2], LIMA, Felício Domingos Neves [3], GALINDO, Gerailton Dos Santos [4]
OLIVEIRA, Denevaldo De Jesus. Et al. Estudo de restauração em pilares com patologias através do método de encamisamento em pilares de concreto armado. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. Ano 05, Ed. 12, Vol. 02, pp. 05-40. Dezembro de 2020. ISSN: 2448-0959, Link de acesso: https://www.nucleodoconhecimento.com.br/engenharia-civil/estudo-de-restauracao
RESUMO
Sob o âmbito da Construção Civil, vive-se uma preocupação quanto a durabilidade e a qualidade dos elementos utilizados na construção de concreto armado, visto a presença de patologias. Assim, o presente artigo tem como objetivo ressaltar o uso do método de encamisamento, visando analisar e comprovar a eficiência do mesmo, verificando a praticidade da sua execução e o custo envolvido. Trata-se de uma pesquisa aplicada, baseada em revisões bibliográficas, na qual foi possível constatar a eficiência do método aplicado, através dos resultados positivos obtidos, mostrando-se ser uma técnica bastante viável na restauração do concreto armado.
Palavras-chave: Construção civil, concreto armando, encamisamento em pilares.
1. INTRODUÇÃO
Nos últimos anos, tem surgido uma maior preocupação na área da Construção Civil, na qual se enfatiza a durabilidade e qualidade dos elementos construtivos em concreto armado, tanto no âmbito nacional como internacional. Apesar da busca da qualidade, o concreto, assim como outros materiais, apresenta patologias nas estruturas, acarretando durabilidade limitada. Dentre eles, podem ser citados erros de projetos, dimensionamento com falhas, materiais de baixa qualidade, falta de manutenção, abalos causados por sinistros e a mudança funcional da estrutura, certificando a utilização de métodos disponíveis para prevenção e correção dos materiais e sistemas estruturais (TAKEUTI, 2003; FERREIRA, 2014).
Existem várias técnicas para recuperar uma estrutura de concreto armado. Uma das mais usadas no Brasil, consiste no método de encamisamento da peça, que é a adição de concreto com ou sem armadura às faces danificadas dos pilares. Nesse método, há a necessidade de estudar a aderência entre o pilar e o concreto novo, para que haja a segurança do reforço. Para isso, é elaborado o cálculo estrutural, onde busca-se fazer um bom projeto para escolha do método indicado para o problema (MARQUES, 2014).
Utiliza-se o reforço de elementos estruturais com o concreto armado, pelo fato dele ser um material muito empregado, devido às vantagens econômicas e rapidez de execução, enquanto as desvantagens encontram-se na produção dos elementos finais com dimensões bem superiores às iniciais previstas no projeto, dentre outras. Porém, o uso do concreto de alto desempenho no reforço, pode resultar na adoção de uma espessura da camisa relativamente pequena, não alterando muito as dimensões iniciais do pilar. (TAKEUTI, 2003; HANAI, 2003)
O presente trabalho enfatiza o estudo de pilares de concreto armado, reforçados por meio de encamisamento, tendo alta resistência, podendo haver um aumento pequeno de espessura do pilar, não alterando muito em suas dimensões.
2. OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GERAL
Demonstrar a eficiência do método de encamisamento para reforçar um pilar quanto à praticidade da execução e de custo envolvido.
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
- Avaliar a condição estrutural de um pilar danificado;
- Comprovar a eficiência do reforço por encamisamento;
- Estimar o custo envolvido para se reforçar o pilar.
3. REFERENCIAL TEÓRICO
3.1 PILARES DE CONCRETO ARMADO
Segundo Norma Brasileira (NBR 6118) – Projeto de estruturas de concreto (2014), pilar é um elemento linear estrutural, geralmente vertical de eixo reto, no qual atuam, preponderantemente, as forças normais de compressão e cuja função principal é receber as ações atuantes nos diversos níveis e conduzi-las até as fundações. Pode-se dizer que os pilares são (juntamente com as fundações), os principais elementos da estrutura de uma edificação. Os pilares juntamente com as vigas formam os pórticos, no qual tem a função em resistir às ações verticais e horizontais na maior parte dos edifícios e garantir a estabilidade global da estrutura. Sendo que as ações verticais são transmitidas aos pórticos pelas estruturas dos andares, ao passo que as horizontais decorrentes do vento são passadas aos pórticos pelas paredes externas (SCADELAI; PINHEIRO, 2003).
Segundo Rocha (2015), se apenas o que solicita no pilar é a força normal, tem-se compressão centrada ou simples. Se na seção atuarem simultaneamente força normal e momento fletor, ocorrerá a flexão composta, podendo ser normal ou reta, quando existe momento somente em uma das direções principais da seção, ou oblíqua, quando o momento existe nas duas direções principais da seção. O autor também afirma que frequentemente, a maior parte da força aplicada no pilar é absorvida pelo concreto, onde as armaduras acabam ajudando no auxílio da resistência, atendendo também a inevitáveis excentricidades do carregamento. As barras longitudinais são sobrepostas nos cantos e nas faces da seção, por serem os locais mais eficientes para absorver as tensões provocadas pela excentricidade das forças. Os pilares dos edifícios em concreto armado podem ter sua seção transversal na forma quadrada, retangular, circular ou de figuras composta por retângulos, sendo usualmente constantes de piso a piso concreto e aço, (AMÉRICO FILHO, 2014). Conforme NBR 6118 (2014), as dimensões mínimas da seção transversal de pilares, não deve apresentar dimensão menor que 19 cm. Em casos especiais, pode ser admitidas dimensões entre 19 cm e 14 cm, desde que se multipliquem as ações a serem consideradas no dimensionamento por um coeficiente adicional n, de acordo com (Tabela 1). Em qualquer caso, a norma não permite pilar com seção transversal de área inferior a 360 cm2.
Tabela 1 – Valores do coeficiente adicional n
Nesta tabela, b é a menor dimensão da seção transversal do pilar e n = 1,95 – 0,05 b é um coeficiente que deve majorar os esforços solicitantes finais de cálculo nos pilares, quando do dimensionamento.
3.2 CLASSIFICAÇÃO DOS PILARES
Segundo Carvalho e Pinheiro (2013), para efeito de projeto, os pilares dos edifícios podem ser classificados quanto à posição na estrutura em intermediários, de extremidade ou de canto e quanto à esbeltez em curtos, mediamente esbeltos, esbeltos e muito esbeltos. A cada um desses tipos básicos de pilares corresponde uma situação de projeto diferente.
3.2.1 PILARES INTERMEDIÁRIOS, DE EXTREMIDADE E DE CANTO
Os pilares intermediários (Figura 1) apresentam apoios intermediários para as vigas. Os momentos que as vigas transmitem a esses pilares são pequenos e em geral, podem ser desprezados quando há simetria entre vãos (ROCHA, 2015).
Figura 1 – Arranjo estrutural e situação em planta dos pilares intermediários
Os pilares de extremidades estão posicionados nas bordas dos edifícios (Figura 2), as vigas que neles são apoiadas e que estão perpendiculares a esta borda é interrompida no pilar, ocasionando momento fletor nesta direção, sendo solicitado por flexão composta normal, ou seja, há excentricidade inicial em uma única direção.
Figura 2 – Arranjo estrutural e situação em planta dos pilares de extremidade
O pilar de canto devido estar literalmente nos cantos do edifício (Figura 3), é submetido à flexão composta oblíqua, pois tem continuidade das vigas nas duas direções, são interrompidas no pilar. Existem, portanto, momentos fletores transmitidos pelas vigas nas duas direções.
Figura 3 – Arranjo estrutural e situação em planta dos pilares de canto
3.2.2 CLASSIFICAÇÃO DOS PILARES QUANTO À ESBELTEZ
O índice de esbeltez é a razão entre o comprimento de flambagem e o raio de giração, nas direções a serem consideradas (NBR 6118, 2014):
Com o raio de giração sendo:
Onde:
le = comprimento de flambagem;
i = raio de giração da seção geométrica da peça (seção transversal de concreto, não se considerando a presença de armadura);
I = momento de inércia;
A = área da seção.
Para o caso em que a seção transversal é retangular, resulta:
A esbeltez limite λi de cada lâmina deve ser menor que 35, sendo o cálculo dessa esbeltez:
Onde, para cada lâmina:
lei = Comprimento equivalente
hi = Espessura
“Os pilares devem ter índice de esbeltez menor ou igual a 200 (λ≤ 200). Apenas no caso de elementos pouco comprimidos com força normal menor que 0,10 fcdAc, o índice de esbeltez pode ser maior que 200” (NBR 6118/2014, p.107).
Carvalho e Pinheiro (2013) afirmam que o índice de esbeltez (λ), dos pilares podem ser classificados em:
- pilares curtos → λ ≤ 35, onde pode ser dispensada a análise dos efeitos de segunda ordem.
- pilares médios → 35 < λ ≤ 90
- pilares medianamente esbeltos → 90 < λ ≤ 140, é obrigatório se considerar a fluência;
- pilares esbeltos→ 140 < λ ≤ 200, é obrigatório se considerar a fluência.
3.3 PATOLOGIAS EM PILARES DE CONCRETO ARMADO
Entende-se por Patologias do Concreto Armado a ciência que estuda os sintomas, mecanismos de ocorrência, manifestações e consequências dos erros encontrados nas estruturas de concreto armado ou nas situações em que a edificação não apresenta um mínimo confrontando-as com os objetivos as quais se propunham (SANTOS, 2014).
Ainda conforme o autor, a correta execução do concreto armado e seu uso envolve estudo do traço, dosagem, manuseio e cura adequados e a manutenção periódica e a prevenção contra agentes agressivos. Sendo a maioria das patologias ocorridas em edificações geradas por falhas de execução e pela falta de controle de qualidade, comprometendo o empreendimento (Figura 4).
Figura 4 – Incidências e origens de manifestações patológicas
3.3.1 PATOLOGIA NA FASE DE PROJETO
As patologias oriundas de erro de projeto com influência direta na formação de fissuras (Figura 5) surgem de seu mal planejamento ou falhas técnicas, sejam por desconhecimento ou negligência. Podendo ser provocadas pelo mau lançamento da estrutura, por um erro na execução do anteprojeto ou, ainda, na elaboração do projeto de execução. (TRINDADE, 2015).
O autor ainda afirma que as falhas geradas nesta etapa geralmente terão patologias com soluções mais dificultosas e com maior valor de custo de reparo do que problemas patológicos gerados nas etapas seguintes.
Nas palavras de Marcelli (2007), erros em projetos estruturais na são difíceis de acontecer, pois tem a possibilidade de haver erro no cálculo perante a uma grande demanda de outros projetos num mesmo período de tempo. Geralmente esses erros são corrigidos a tempo ou não são graves o suficiente, para serem notados.
Figura 5 – Algumas configurações genéricas de fissuras em função do tipo de solicitação predominante.
3.3.2 PATOLOGIA NA FASE DE EXECUÇÃO DA ESTRUTURA
Após o início da construção, a mesma tem riscos de haver falhas das mais diversas naturezas (Figura 6), associadas a causas variadas, tais como a falta de mão de obra qualificada, o controle de qualidade, a execução da obra com pouca qualidade, as péssimas condições de trabalhos para os funcionários, o mau escoramento das formas, materiais de segunda linha com qualidade péssima, a irresponsabilidade técnica dos responsáveis e até mesmo a sabotagem (TAKATA, 2009).
Figura 6 – Falha na execução de pilar
3.3.3 PATOLOGIA NA FASE DE MANUTENÇÃO DA ESTRUTURA
Santos (2014), afirma que um bom planejamento de manutenção periódica deve ser analisado, principalmente nas partes onde é mais utilizada ou sujeita de desgaste, a fim de evitar problemas patológicos sérios e, em alguns casos, a própria ruína da estrutura.
No uso da estrutura deve-se atentar aos produtos utilizados que possam causar corrosão do concreto e das armaduras de aço, como também ao limite de cargas permitido na estrutura. Como a título de exemplo, a patologia gerada nesta fase são as trincas, em razão da retirada de alguma estrutura, a fim de abrir vãos, seja para janelas, portas ou qualquer outra finalidade (TRINDADE, 2014).
3.4 REFORÇO ESTRUTURAL EM PILARES DE CONCRETO ARMADO
IBRACON (2016) afirma que, entre os principais elementos que compõem a estrutura de um empreendimento encontra-se o pilar, que por sua vez o reforço deve estar adequado ao elemento estrutural perante as solicitações exercidas sobre o mesmo, assim como respeitar os critérios de ductibilidade. O reforço de pilares tem sua importância desde o fato de solucionar os problemas patológicos como também aumentar sua capacidade cortante. Para isso, o profissional técnico responsável utiliza modelos empíricos, pois ainda não há normas específicas para o projeto de restauração das peças (ROCHA, 2015).
Ainda afirma o autor, que para reforçar um pilar de concreto armado podem ser utilizados vários métodos, dentre eles os mais utilizados são: o método de encamisamento, reforço com auxílio de elementos metálicos e reforço com uso de materiais compósitos.
3.4.1 REFORÇO PELO MÉTODO DE ENCAMISAMENTO
Para Araldi (2013), esse método consiste em aumentar a resistência do pilar, envolvendo-o com concreto utilizando armadura longitudinal e transversal, provocando um aumento da seção transversal (Figura 7), no qual se dá atenção a aderência entre concreto existente e o novo. Para isso, existem técnicas para tornar as superfícies rugosas como, o martelo de agulhas e jacto de água.
Figura 7 – Sequência de fotos de encamisamento de pilar
Zucchi (2015) afirma que essa técnica tem mais utilidade pelo fato de apresentar vantagem econômica em mão de obra e materiais, em relação às demais. Tem como desvantagem a interferência arquitetônica e o tempo levado para cada etapa desse método ser finalizada.
Para a remoção de resíduos da estrutura tais como graxas e ferrugens, geralmente utiliza-se a lavagem das superfícies de concreto ou a limpeza com escovação manual, por meio de escovas de cerdas de aço (Figura 8).
Figura 8: Formas de realizar remoção de resíduos de estruturas
O aumento de área da seção não é, necessariamente, executado em todo contorno do pilar, podendo ser realizado apenas em algumas faces (Figura 9). Dependendo do posicionamento do pilar, das condições de acesso e da carga a ser suportada (TAKEUTI, 2003).
Figura 9 – Configurações de reforço
Ressalta-se que o uso do método de cintamento é apenas para pilares curtos. Para pilares esbeltos, outros procedimentos precisam ser levados em consideração, bem como os limites de deformação de cada elemento e eventuais acréscimos de carga em vigas e lajes devem ser verificados (IBRACON, 2016).
3.4.2 REFORÇO COM ELEMENTOS METÁLICOS
Rocha (2015) afirma que, a técnica de reforço com uso de elementos metálicos não gera grandes alterações na geometria da peça. É utilizada geralmente em casos de emergência, por ter curto tempo de execução. Os perfis são colocados por meio de chumbamento com buchas expansivas ou com adesivos epóxi. O emprego de chapas metálicas funciona como estribos, devidamente soldadas aos perfis metálicos (Figura 10), por forma a garantir o confinamento do núcleo de concreto e, o aumento da capacidade de carga do pilar, aumento que deve ser considerado com segurança adicional (SOUZA; RIPPER, 1998).
Figura 10 – Reforço de pilar com perfis metálicos
Zucchi (2015) afirma que, o reforço com colagem de chapas de aço é um processo de rápida execução, e sem grandes acréscimos de seção, as desvantagens são o impedimento da percepção das fissuras na peça, que indicariam possíveis falhas , assim como a visualização de possíveis deteriorações por corrosão, onde a chapa metálica, em razão da sua pequena espessura, em conjunto com o adesivo epóxi, apresentam uma baixa resistência a altas temperaturas, propiciando o risco de ruína em situações de incêndio.
3.4.3 REFORÇO COM MATERIAIS POLIMÉRICOS REFORÇADOS COM FIBRAS (PRF)
O nível de resistência e rigidez dos compósitos de PRF está ligado ao tipo da fibra, da matriz polimérica e da interface entre estas duas. Assim, estes componentes devem oferecer um conjunto de características que sejam capazes de proporcionar um desempenho satisfatório do compósito (HOLLOWAY, apud BEBER, 2003). O autor ainda afirma que, a matriz polimérica transmite as solicitações externas para as fibras, mantendo as fibras posicionadas corretamente para evitar propagação de fissuras e consequente ruptura do compósito. No Brasil esse método não tem grande uso comparado as demais localidades. A construção civil é uma das áreas com o maior interesse em explorar os PRF, destacando-se o Japão, interessado na pré-fabricação e no reforço aos sismos (JUVANDES, 2002).
Conforme Takeuit (2003), a desvantagem dessa técnica está na fragilidade em fissuras, sendo menos eficientes para piares de seção quadrada e retangular, devido à alta concentração de tensão nos cantos e das diminuições das pressões de confinamentos em faces planas.
3.5 MATERIAIS UTILIZADOS NO REFORÇO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO
Os materiais a serem empregados no reforço são de suma importância para qualidade o pilar, atendendo a resistência de projeto, evitando patologias futuras. Dentre os materiais usados no reforço, o concreto e argamassa são os principais itens que quando executadas com projetos corretos a estrutura fica isentas de patologias advindas dos materiais, tendo patologias devido ao envelhecimento próprio (SOUZA; RIPPER, 1998).
O autor afirma ainda, que os materiais empregados no reforço estrutural de concreto são:
Cimento: é o principal componente do concreto, logo é de grande importância o conhecimento de suas características físicas e químicas, tais como finura, expansibilidade, composição potencial, presença de cal livre, de óxido de magnésio, entre outros. Os tipos de cimento atualmente produzidos no Brasil (Quadro 1), e seus componentes para empregar no reforço estão a seguir.
Quadro 1 – Diversos tipos de cimento brasileiros, teores de seus componentes e a norma que os especificam as normas que os especificam.
Designações | Siglas | Classes | Componentes (% em massa) | Norma ABNT | |||
Clínquer+ Sulfato de sódio | Escória de alto-forno | Material pozolânico | Material Carbônico | ||||
Cimento Portland comum | CP I | 25-32-40 | 100 | – | – | – | NBR – 5732 |
Cimento Portland comum (com adições) | CP I-S | 25-32-40 | 99-95 | 1-5 | 1-5 | 1-5 | NBR – 5732 |
Cimento Portland composto (com escória) | CP II-E | 25-32-40 | 94-56 | 6-34 | – | 0-10 | NBR – 11578 |
Cimento Portland composto (com pozolana) | CP II-Z | 25-32-40 | 94-76 | – | 6-14 | 0-10 | NBR – 11578 |
Cimento Portland composto (com filer) | CP II-F | 25-32-40 | 94-90 | – | – | 0-10 | NBR – 11578 |
Cimento Portland de alto-forno | CP III | 25-32-40 | 65-25 | 35-70 | – | 0-5 | NBR – 5735 |
Cimento Portland pozolânico | CP IV | 25-32 | 85-45 | – | 15-50 | 0-5 | NBR – 5736 |
Cimento Portland de alta resistência inicial | CP V-ARI | – | 100-95 | – | – | 0-5 | NBR – 5733 |
Fonte: Adaptado de Souza; Ripper, 1998.
– Agregados graúdos: exercem influência na redução de retração, o aumento da resistência aos esforços mecânicos entre outros. Deve-se ter atenção, para sua utilização ser isento de substâncias nocivas (torrões de argila, materiais contendo carbono, material pulverulento com impurezas orgânicas). A composição granulométrica tem influência, pois a forma dos grãos facilita o adensamento do concreto assim como resistência aos esforços mecânicos. Analisar a umidade do agregado graúdo é de importância pois influencia na qualidade do concreto, na compacidade e esforços mecânicos. –
– Agregados miúdos: a granulometria dos agregados miúdos influencia significativamente a qualidade do concreto no que diz respeito a sua densidade, sendo preferível ser de alta densidade. Devem ser isentos de limos e outras matérias orgânicas, assim como de argilas e siltes, que diminuem a aderência à pasta de cimento ou que prejudicam o endurecimento do concreto.
– Água: A quantidade de água utilizada (água/cimento) é o fator que determina
a resistência final do concreto, no qual se for empregado águas não potáveis ou com forte presença de cloretos, de modo procedente, a estrutura poderá desenvolver sintomas patológicos graves que poderão propiciar a instalação e o desenvolvimento de corrosões nas armaduras.
– Grout: Para projetos de restauração estruturas de concreto podem ser utilizadas argamassas previamente preparadas por empresas especializadas, que têm como principais atrativos a fácil aplicação, a elevada resistência mecânica e a ausência de retração. O grout de base epóxi é um composto epóxi-poliamida, oriundo da mistura de dois componentes, que, inicialmente procede um produto de grande fluidez e baixa viscosidade, no qual, após o endurecimento, resulta em um produto com excelentes resistências química, mecânica e abrasiva.
3.6 ESCORAMENTO EM EDIFICAÇÕES
O escoramento é uma estrutura montada para sustentação de formas durante o processo de lançamento de concreto (Figura 11), ou no caso de reforço de estruturas, é utilizado para que a carga do elemento seja distribuída sobre o escoramento, permitindo que o reparo seja feito em segurança. Devem-se evitar apoios em elementos sujeitos à flexão, bem como adotados contraventamentos para obtenção da rigidez necessária. As escoras poder ser feitas de madeira ou metal, no qual deverão ser observadas as participações das (NBR 7190) e (NBR 8800). Segundo CEHOP – Companhia Estadual de Habitação e Obras Públicas (2016), os tipos de escoramentos são:
– Escoramentos de madeira: são executados com barrotes de madeira de boa qualidade (seção 7,5 x 7,5) ou feito de eucalipto com diâmetro superior a 0,10 m.
– Escoramentos metálicos: é um componente prático que apresenta rapidez, segurança e economia e, ainda permite uma montagem e desmontagem simples, possuindo regulagem de altura de 2 a 3, 10 metros, de 10 cm em 10 cm.
Figura 11 – Escoramento feito em um pilar
3.7 CUSTO ENVOLVIDO EM UM REFORÇO ESTRUTURAL DE CONCRETO
Os custos envolvidos nas atividades de recuperação vão além da intervenção em si, envolvendo custos referentes a atividades antes e após recuperação, que podem assumir percentuais bastante significativos.
Freeman (apud MEIRA; PADARATZ, 2002), afirma que existem poucos dados sobre custos de recuperação, assim, se considerado apenas os custos de recuperação originados de defeitos nas edificações, a estimativa dos mesmos representa cerca de 2% a 5% dos custos de construção. Neste contexto, as perdas com reabilitações de obras deterioradas, somente através do fenômeno da corrosão de armaduras, demandam cerca de 1,25% a 3,5% do PIB de países em desenvolvimento.
4. METODOLOGIA
4.1 ÁREA DE ESTUDO
O presente estudo foi realizado em uma edificação residencial localizada no bairro Brasil, cidade de Vitoria da Conquista – BA. A Edificação tem aproximadamente 20 anos foi construída em estrutura de concreto armado, 175 m² de área construída, situada em um ambiente urbano. Os problemas recorrentes das patologias começaram a surgir, logo após, a sobre carga da edificação.
Na Figura 12. Localização do Edifício
4.2 ANÁLISE DAS INFORMAÇÕES
A análise dos dados ocorreu diretamente com base na NBR 6118, através de cálculos para confiabilidade dos esforços solicitantes e armaduras necessárias.
Os dados quantitativos (custos, área de aço e esforço solicitante) foram avaliados por cálculo e tabelas.
Esforço solicitante pode ser encontrado pela fórmula:
Onde:
Yn : Coeficiente nominal de majoração da força normal (Tabela 13.1, NBR 6118/03);
Yf : Coeficiente de majoração de força normal (Tabela 11.1, NBR 6118/03);
NK: Força normal característica no pilar.
Área de aço necessária para o pilar:
Onde:
ω : Taxa mecânica
AC : Área da seção transversal
fcd : Resistência de cálculo do concreto à compressão
fyd : Resistência de cálculo de aço à tração
Resistência do pilar:
Onde:
b = Base do piar
h = Altura do pilar
fcd = Resistência de cálculo do concreto à compressão
AS = Área de aço
O Software utilizado para compilar os dados através de planilhas e gráficos foi o Microsoft Office Excel 2010.
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO
5.1 CONDIÇÃO ESTRUTURAL DO PILAR ESTUDADO
O pilar estudado é do tipo intermediário, curto, ou seja, λ ≤ 35. Suportando menores tensões em comparação aos demais do local (Figura 13). Conforme a inspeção feita, já existiam fissuras visíveis, no qual o principal fator de deterioração das estruturas do edifício foi a corrosão das armaduras conforme (figura 14), facilitada pela presença de um concreto poroso.
Figura 13 – Planta baixa do pilar estudado e seu entorno
Figura 14 – Corrosão de armaduras
Foi constatado perante cálculo, que a quantidade de armaduras longitudinais presentes no pilar, não era suficiente para a solicitações de cargas na edificação, estava inferior a necessidade solicitante pois quanto foi elaborada o cálculo estrutural só contemplava um pavimento térreo, e com utilização da laje como área de serviços. O motivo para isso é de que na execução foi construindo um pavimento além do projeto inicialmente sem ter feito a retificação no projeto.
A recuperação do pilar envolveu a recomposição de sua seção transversal, ampliando-se em dois centímetros as suas dimensões originais. Pois a execução e mais prática e apresenta vantagem econômica. Essa recomposição foi feita com graute, precedida pela limpeza das armaduras existentes utilizando escova de aço, e composição das armaduras transversais, sem necessidade de recomposição das armaduras longitudinais, e aplicação de uma proteção anticorrosiva nas armaduras atacadas (Figura 15).
A desvantagem aparente é o aumento das sessões desse pilar, no entanto esse reforço foi na garagem do apartamento, não sendo relevante essa mudança de dimensão da estrutura.
Figura 15 – Proteção anticorrosivo para armaduras (Armatec)
Segundo Reitec (2018), se constatada uma redução de seção transversal da armadura após a operação de limpeza a mesma na ordem de 15% a 25% da seção original da barra é recomendável a colocação de armadura suplementar para que seja recomposta a seção de aço originalmente recomendada.
Silva (2010) sugere a utilização do concreto de alto desempenho no reforço como uma alternativa ao concreto convencional, pois resulta na adoção de espessuras menores, podendo não ser necessárias alterações significativas nas dimensões dos elementos reforçados.
As informações técnicas sobre a patologia da edificação, indicam a ocorrência de um tipo de manifestação nos primeiros quatro anos após a conclusão da obra: a corrosão de todas as armaduras dos pilares no pavimento da garagem.
No que se refere ao projeto, poderiam ter sido adotadas opções por um fck maior (30 MPa, por exemplo) e um cobrimento mínimo de 3,0 cm, que, de acordo com Helene (1999),em uma estrutura atingida, sobretudo, pela carbonatação, podem durar uma vida útil de 50 anos.
O reforço foi realizado nas quatro faces do pilar, o cobrimento antigo foi todo retirado até um metro de sua base. Para início de aplicação do graute, foi necessário o uso de escoramento para que haja um alívio de carga no pilar (Figura 16).
Figura 16 – Utilização de escoramento para alívio de tensão do pilar
Tendo como referência da NBR – 6118, foi possível encontrar à característica do pilar analisado, e armaduras utilizadas para atender o esforço do pilar. A área de aço necessária e as armaduras longitudinal e transversal calculada para o encamisamento do pilar, podem ser observadas nas Tabela 2 e Tabela 3. Para isso, foram utilizados ábacos como auxílio nos cálculos, conforme Anexo – 1 e Anexo – 2.
Tabela 2 – Área de aço utilizada no pilar
AS mín (cm²) | AS calculado (cm²) | AS máx (cm²) | |
Área de aço | 1,6 | 0,66 | 32 |
Fonte: Autor
A NBR 6118 afirma que a área de aço a ser considerada em projeto tem que estar entre o mínimo e máximo calculado. Conforme Tabela 2, a área a ser considerada no projeto é de 32 cm².
Tabela 3 – Diâmetro e espaçamento das armaduras
Armadura | Diâmetro (mm) | Espaçamento (mm) |
Longitudinal | 20 | 30 |
Transversal | 5 | 200 |
Fonte: Autor
Conforme o item 18.4.2.1 da NBR 6118 (2014), o diâmetro da armadura longitudinal deve ser maior que 10mm e inferior a 1/8 da menor dimensão transversal do pilar.
O diâmetro mínimo para armadura longitudinal encontrado respeitando a Norma foi de 10 mm, e o máximo foi de 62,5 mm. Para uma quantidade menor de barras longitudinais, foi adotado o diâmetro de 50 mm.
De acordo com o item 18.3.2.2 da NBR 6118 (2014), o espaçamento mínimo entre faces da armadura longitudinal, deve ser igual ou superior ao maior dos seguintes valores:
– 20 mm
– Diâmetro da barra
– 1,2 Vez a dimensão máxima do agregado
A norma ainda afirma que o espaçamento longitudinal entre estribos, deve ser igual ou inferior ao menor dos valores: 200 mm; menor dimensão do pilar e 12 Ø.
A quantidade de barras longitudinais e o estribo para o reforço do pilar, podem ser observadas na Figura 17. Seguintes dados foram obtidos mediante cálculos, sendo considerado o tipo de aço CA – 50.
Figura 17 – Seção transversal do pilar e armaduras utilizadas para reforço
A quantidade de armaduras contidas no pilar é inferior ao calculado, porém é explicado pelo fato do projeto inicial ser para uma construção de pequeno porte, composta somente por uma laje de cobertura. A quantidade de armaduras sendo inferior, qualidade do material utilizado e possível erro de projeto resulta como causador do desgaste do pilar.
Para o reforço do pilar foi apenas utilizado às armaduras transversais, pelo fato de estarem deterioradas. As armaduras longitudinais uma parte foi reutilizada e compensada com acréscimo de armadura conforme foi apresentada a quantidade de armadura longitudinal a ser utilizada.
O esforço solicitante de projeto e o estado limite último do concreto, antes e depois do reforço a ele aplicado, podem ser observados na Tabela – 4.
Tabela – 4: Esforços solicitantes e resistência do pilar, antes e depois do reforço.
Situação | Esforço solicitante (tf) | Resistência do pilar (tf) |
Pilar sem reforço | 28,79 | 186 |
Pilar reforçado | 28,79 | 211 |
Fonte: Autor
De acordo com o item 12.5.2 da NBR 6118 – 2014, para condições de segurança, a resistência do pilar não pode ser menor que as solicitações devendo ser analisadas. Verifica-se que a resistência do pilar atende ao especificado em projeto, pois foi maior que a solicitante, portanto, atende a Norma.
O custo elaborado para o reforço do pilar com base em dados da (SINAPI, 2018), envolve tudo o que foi utilizado para o serviço, o qual apontam um valor considerável, que poderia ser evitado se houvesse manutenções periódicas e até mesmo projeto bem feito e executado.
De acordo com Freeman (apud MEIRA; PADARATZ, 2002), os serviços de recuperação representam 40,14%. Percentuais bastante significativos, principalmente se considerado que eles representam apenas uma intervenção.
O reforço foi realizado utilizando concreto projetado, permitindo melhor aderência do concreto novo com o pilar. Foi utilizado graute com Fck=30; Traço 1:0,8:1,1 (Cimento/areia grossa/brita/aditivo). Preparo mecânico com betoneira 400L, no qual o custo para sua aplicação pode ser observado na Tabela 5.
Tabela 5 – Custo envolvido na aplicação de graute para reforço por encamisamento
Código | Tipo | Produto | Unidade | Índice | Preço unitário (R$) | Preço total (R$) |
132 | Insumo | Aditivo plastificante redutor de água para o concreto | l | 2,32 | R$ 6,68 | R$ 15,50 |
367 | Insumo | Areia grossa | m³ | 0,44 | R$ 62,50 | R$ 27,50 |
1379 | Insumo | Cimento Portlad CP II – 32 | kg | 553,1 | R$ 0,41 | R$ 226,77 |
4720 | Insumo | Brita (4,8 a 9,5 mm) | m³ | 0,5 | R$ 69,80 | R$ 34,90 |
88377 | Composição | Operador de Betoneira | m | 3,08 | R$ 24,99 | R$ 76,97 |
88830 | Composição | Betoneira | CHP | 0,95 | R$ 1,11 | R$ 1,05 |
88831 | Composição | Betoneira | CHI | 2,13 | R$ 0,25 | R$ 0,53 |
88309 | Composição | Pedreiro com encargos complementares | h | 7 | R$ 17,38 | R$ 121,66 |
88316 | Composição | Servente com encargos complementares | h | 3 | R$ 14,18 | R$ 42,54 |
Total para 1 m³ | R$ 547,42 | |||||
Total para 0,55 m³ | R$ 301,08 |
Fonte: Autor
Para alívio de tensão no pilar, proporcionando segurança no serviço, foi utilizado escoramento e montagem e desmontagem de fôrmas para a concretagem no pilar. O material das formas escolhido tem um índice de reutilização de quatro vezes. O custo para esse serviço encontra-se na Tabela 6.
Tabela 6 – Custo da montagem e desmontagem de fôrmas, e escoramento
Código | Tipo | Produto | Unidade | Índice | Preço unitário (R$) | Preço total (R$) |
2692 | Insumo | Desmoldante protetor para formas de madeira | l | 0,01 | R$ 7,48 | R$ 0,07 |
40275 | Insumo | Locação de viga sanduiche metálica para travamento de pilares, altura 8 cm, largura 6 cm, e extensão 2 m | Mês | 0,25 | R$ 8,00 | R$ 2,00 |
40287 | Insumo | Locação de barra de ancoragem de 0,80 a 1,20 m de extensão. Com rosca de 5/8 incluindo porca e flange | Mês | 0,474 | R$ 2,00 | R$ 0,95 |
40291 | Insumo | Locação de torre metálica completa para uma carga de 8tf e de pé direito 6m | Mês | 0,198 | R$ 279,07 | R$ 55,26 |
40304 | Insumo | Prego de aço polido com cabeça dupla 17 x 27 | kg | 0,033 | R$ 13,18 | R$ 0,43 |
1346 | Insumo | Chapa de madeira compensada plastificada para forma de concreto, de 2,20 x 1,10 m, E = 10 mm | m² | 1 | R$ 22,70 | R$ 22,70 |
Total para 1 m² = | R$ 81,41 |
Fonte: Autor
Zucchi (2015) afirma que, é necessário que o elemento a ser reforçado seja aliviado das cargas a que está submetido, para que as armaduras existentes não estejam pré tensionadas em relação ao encamisamento no pilar.
A argamassa utilizada para chapisco com base na tabela SINAPI, emboço e reboco, com traço 1:2:2 (cimento, cal e areia), preparo mecânico com misturador de eixo horizontal de 300 kg. Os valores dos componentes estão listados na Tabela 7.
Tabela 7 – Custo envolvido para o preparo e aplicação da argamassa
Código | Tipo | Produto | Unidade | Índice | Preço unitário (R$) | Preço total (R$) | |
370 | Insumo | Areia média | m³ | 1,28 | R$ 55,00 | R$ 70,40 | |
1106 | Insumo | Cal hidratado CH – I para argamassas | kg | 170, 9 | R$ 0,80 | R$ 136,72 | |
1379 | Insumo | Cimento Portland composto CP II-32 | kg | 163,78 | R$ 0,41 | R$ 67,15 | |
88386 | Composição | Misturador de argamassa, heixo horizontal | CHP | 1,12 | R$ 3,08 | R$ 3,45 | |
88309 | Composição | Pedreiro com encargos complementares | h | 3 | R$ 17,38 | R$ 52,14 | |
88316 | Composição | Servente com encargos complementares | h | 2 | R$ 14,18 | R$ 28,36 | |
Total para 1m³ = | R$ 358,22 | ||||||
Total para 0,55m³ = | R$ 197,02 |
Fonte: Autor
Os insumos para que foram utilizados na recuperação e seus custos estão explorados na tabela 8.
Tabela 8 – Custo de insumos incorridos no reforço
Código | Tipo | Produto | Unidade | Índice | Preço unitário (R$) | Preço total (R$) |
12 | Insumo | Escova de aço, o cabo, 4 x 15 fileiras de cerdas | UNI | 1 | R$ 8,40 | R$ 8,40 |
3768 | Insumo | Lixa em folha para ferro, número 150 | UNI | 1 | R$ 1,79 | R$ 1,79 |
Insumo | Protetor de aço (Armatec) | UNI | 0,3 | R$ 110,71 | R$ 33,21 | |
34439 | Insumo | Aço CA-50, 10 mm, dobrado e cortado | KG | 0,5 | R$ 5,36 | R$ 2,68 |
88310 | Insumo | Pintor com encargos complementares | H | 0,0563 | R$ 17,32 | R$ 0,98 |
35692 | Insumo | Tinta latex acrílica standard, cor branca | L | 0,3 | R$ 42,67 | R$ 12,80 |
Total = | R$ 59,86 |
Fonte: Autor
Observa-se que para o reforço de pilares de concreto armado, requer uma análise de componentes que venham a facilitar e aprimorar o resultado esperado, como exemplo do caso, a necessidade de escoras e fôrmas, a utilização de apenas de armaduras transversais pelo fato da reutilização das existentes, ou seja, cada caso tem etapas e composições específicas.
O custo total para o reforço foi de R$ 639,38, no qual as contribuições no custo das atividades e insumos de cada etapa pode ser visto na Figura 18.
Figura 18 – Gráfico de relevância para cada componente em relação ao custo total
Observa-se que o graute e a argamassa têm maiores colaborações no custo envolvido no reforço. É justificado pelo fato de conter vários insumos envolvidos e ser a base para que o pilar tenha bom suporte de carga junto às armaduras.
6. CONCLUSÃO
A utilização do método de encamisamento foi vantajosa nesse caso, pois foi possível aumentar sua capacidade de suporte em 5% com reaproveitamento das armaduras longitudinais, apenas utilizaram-se armaduras transversais em que não teve alteração significante na área de aço. O uso do graute permitiu que a sessão não aumentasse bruscamente em relação às dimensões originais, aumentando-a em 2 cm. Houve um reaproveitamento das armaduras longitudinais que facilitou no processo, sendo necessária apenas uma pintura anticorrosiva nas mesmas.
O estudo de caso verificou uma obra que possuía patologias cujas causas tiveram origens nas etapas de execução e projeto. No qual foi observado uma taxa de aço inferior ao necessário para a edificação.
O dimensionamento para o reforço do pilar, ainda não tem uma norma vigente, mas para segurança do reforço, foi seguida pela NBR 6118, o qual foi possível calcular as armaduras para o pilar assim como verificar se estavam asseguradas pela norma. Essa técnica necessita de mais estudos quanto às questões de cálculos e projetos. Pois ainda há uma complexidade na avaliação do comportamento final do elemento reforçado, por geralmente apresentar uma mistura de materiais diversos de resistência e idades distintas.
O custo total para o reforço do pilar foi de R$ 639,38. Esse valor é considerado viável, levando em conta que em outros tipos de reforços, o valor final seria mais significante.
Portanto, o uso do método de encamisamento para reforço de um pilar mostrou resultado positivos no reforço e com facilidade de execução e custos viáveis.
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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[1] Bacharel Em Engenharia Civil.
[2] Orientador. Especialista Em Engenharia Das Estruturas.
[3] Graduando Em Engenharia Civil.
[4] Graduando Em Engenharia Civil.
Enviado: Setembro, 2020.
Aprovado: Dezembro, 2020.