UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO - ESCOLA DE MINAS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM ENGENHARIA CIVIL

PATOLOGIA DOS EDIFCIOS EM ESTRUTURA METLICA

AUTOR: EDUARDO MARIANO CAVALCANTE DE CASTRO

ORIENTADOR: Prof. Dr. Ernani Carlos de Arajo

Dissertao apresentada ao Programa de Ps-Graduao do Departamento de Engenharia Civil da Escola de Minas da Universidade Federal de Ouro Preto como parte integrante dos requisitos para obteno do ttulo de Mestre em Engenharia Civil, rea de concentrao: Construo Metlica.

Ouro Preto, setembro de 1999.

II

Castro, Eduardo Mariano Cavalcante de Castro

Patologia dos edifcios em estrutura metlica / Eduardo Mariano Cavalcante de Castro;

Orientador Ernani Carlos de Arajo Ouro Preto, 1999. 202 p.

Dissertao (Mestrado) Universidade Federal de Ouro Preto, 1999

1. Patologia do edifcios em estrutura metlica. I. Ttulo

III

PATOLOGIA DOS EDIFCIOS EM ESTRUTURA METLICA

EDUARDO MARIANO CAVALCANTE DE CASTRO

Dissertao defendida e aprovada em 27 de agosto de 1999, pela Banca

Examinadora constituda pelos professores:

_______________________________ Ernani Carlos de Arajo (Orientador)

Doutor em Estrutura pela Escola de Engenharia de So Carlos da Universidade Estadual de So Paulo (USP)

_______________________________

_______________________________

_______________________________

IV

DEDICATRIA

Aos pais, por todo apoio prestado no decorrer do

mestrado. todos que direta ou indiretamente me

acompanharam neste projeto.

V

AGRADECIMENTOS

A Deus por estar sempre comigo nessa caminhada.

USIMINAS pelo incentivo tcnico e financeiro das vrias atividades vinculadas

ao Mestrado em Construo Metlica, mostrando assim o seu interesse em promover o

desenvolvimento do uso do ao na construo civil.

s empresas HAIRONVILLE DO BRASIL S.A., PLACO DO BRASIL Ltda,

TINCO ANTICORROSO Ltda, METALPARK ENGENHARIA COMRCIO E

CONSTRUO Ltda., TINTAS SUMAR S.A. e TEKNO CONSTRUES,

INDSTRIA E COMRCIO Ltda pela contribuio no envio de material de pesquisa.

Ao engenheiro Milton Galindo Filho (ARISCO), engenheiro e consultor Eduardo

Assis (CODEME Estruturas Metlicas), engenheiro Carlos Valrio Amorim (CVA

Empreendimentos Ltda), engenheiro Zacarias M. Chamberlain (Universidade de Passo

Fundo), engenheira Rosemary Alves Arcanjo (USIMINAS), pelo auxlio tcnico prestado

no desenvolvimento deste trabalho.

Aos professores e funcionrios do mestrado, por tornarem possvel esta conquista, e

particularmente ao meu orientador, professor Ernani Carlos de Arajo, por sua confiana

no xito deste.

A todos aqueles que direta ou indiretamente colaboraram de alguma forma para o

desenvolvimento deste trabalho.

VI

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 Edifcio em construo 1 Figura 2 Lei de evoluo dos custos HELENE35 4 Figura 3 Parte do Cdigo de Hamurabi 12 Figura 4 Exemplo de uma pilha eletroltica genrica 29 Figura 5 Exemplo de um par metlico 30 Figura 6 Corroso em uma ligao metlica DILLON25 43 Figura 7 Corroso em uma coluna de ao DILLON25 43 Figura 8 Exemplo de corroso uniforme em uma coluna metlica 43 Figura 9 Tera metlica totalmente corroda 45 Figura 10 Corroso por fresta DILLON25 46 Figura 11 Recuperao de coluna deteriorada por corroso SANTOS62 48 Figura 12 Formas geomtricas preferenciais SOUZA67,68 54 Figura 13 Arredondamento de cantos SOUZA67,68 54 Figura 14 Detalhamento preferencial SOUZA67,68 55 Figura 15 Usar componentes simples SOUZA67,68 55 Figura 16 Furo de drenagem DIAS24 56 Figura 17 Tipos de cordes de solda SOUZA67,68 56 Figura 18 Preferncia por ligaes de topo SOUZA67,68 57 Figura 19 Acmulo de umidade DIAS24 57 Figura 20 Corroso em frestas 58 Figura 21 Contato bi-metlico COSTA21 58 Figura 22 Base de coluna corroda 59 Figura 23 Detalhe de solidarizao especular SOUZA67,68 60 Figura 24 Mecanismo de corroso por revestimento NUNES50 63 Figura 25 Corte esquemtico de um sistema de revestimento NUNES50 65 Figura 26 Exemplo de ligao 78 Figura 27 Ligao flexvel 79 Figura 28 Ligao rgida 79 Figura 29 Relao momento x rotao para diversos tipos de ligaes

RIBEIRO58 81

Figura 30 Exemplo de ligaes flexveis RIBEIRO58 81 Figura 31 Exemplo de ligaes semi-rgidas RIBEIRO58 82 Figura 32 Exemplo de ligaes rgidas RIBEIRO58 82 Figura 33 Esmagamento da ligao devido a troca do tipo de ligao

JNIOR40 83

Figura 34 Radiografia de uma solda porosa 90 Figura 35 Solda com incluso de escria 94 Figura 36 Solda apresentando mordedura 96 Figura 37 Solda apresentando falta de fuso 97 Figura 38 Solda com falta de penetrao 98 Figura 39 Solda com trincas 100 Figura 40 Diversos tipos de empenamento devido soldagem 102 Figura 41 Solda com superposio 103 Figura 42 Excesso de respingos ao redor da solda 106 Figura 43 Folgas na emenda devido a falta de concordncia - BETINELI12,

ZACARIAS55 108

Figura 44 Ligao indefinida: soldada ou parafusada? - SANTOS62 108

VII

Figura 45 Amassamento das extremidades - SANTOS62 109 Figura 46 No coincidncia entre perfis de diferentes dimenses -

BETINELI12, ZACARIAS55 110

Figura 47 Corroso em ligao parafusada DILLON25 112 Figura 48 Parafuso com acentuado processo de corroso DILLON25 112 Figura 49 Amassamento em ligao para possibilitar o acesso das chaves de

aperto - SANTOS62 113

Figura 50 Falta de furo na coluna - BETINELI12, ZACARIAS55 113 Figura 51 Erro de detalhamento da chapa de ligao - SANTOS62 114 Figura 52 Desalinhamento generalizado da ligao - SANTOS62 114 Figura 53 Erro de projeto: comprimento insuficiente BETINELI12,

ZACARIAS55 114

Figura 54 Erro de projeto: comprimento excessivo BETINELI12, ZACARIAS55

115

Figura 55 Parafuso torto devido a erro na locao do furo BETINELI12, ZACARIAS55

116

Figura 56 Parafusos mal apertados - SANTOS62 116 Figura 57 Falha por insuficincia de parafusos de fixao das telhas sobre as

teras 121

Figura 58 Estrago causado pela presso do vento 122 Figura 59 Falha do fechamento em ponto de alto coeficiente de presso

interna 122

Figura 60 Exemplo de falha por perda de estabilidade 123 Figura 61 Falha de concepo ausncia de um elemento do

contraventamento em K (em vermelho) 125

Figura 62 Base de coluna faltando os chumbadores e com dimenses incorretas do bloco de concreto - SANTOS62

125

Figura 63 Exemplo de falha por escoamento em viga mista 129 Figura 64 Flambagem local da mesa 129 Figura 65 Flambagem local da alma (em corte) 130 Figura 66 Flambagem lateral por toro 131 Figura 67 Falha de viga por esforo cortante 132 Figura 68 Efeito de carga localizada ANDRADE03 133 Figura 69 Falha de coluna por flambagem global 134 Figura 70 Falha de coluna por flambagem local da mesa 135 Figura 71 Falha de coluna por flambagem da alma 135 Figura 72 Corroso na interface entre laje e viga 140 Figura 73 Estrutura metlica com laje macia 140 Figura 74 Vista geral de uma laje mista CODEME18 141 Figura 75 Laje mista + armadura de fissurao e negativa CODEME18 142 Figura 76 Armadura de fissurao na ligao das vigas secundrias (em

planta) CODEME18 143

Figura 77 Descolamento do concreto da chapa de ao CODEME18 143 Figura 78 Mecanismo de falha por descolamento CODEME18 144 Figura 79 Diversos pontos de corroso em uma instalao industrial 144 Figura 80 Laje pr-moldada PREMO 145 Figura 81 Alvenaria 145 Figura 82 Fachada de vidro 146 Figura 83 Placas pr-moldadas PLACO DO BRASIL 146

VIII

Figura 84 Ferros cabelo para receber alvenaria solidarizada em pilar metlico

147

Figura 85 Exemplo de destacamento entre alvenaria de vedao e estrutura devido s movimentaes higrotrmicas diferenciadas

151

Figura 86 Fissuras de cisalhamento em alvenarias nos ltimos pavimentos 152 Figura 87 Deformao da estrutura devido ao vento 152 Figura 88 Trinca em fachada de vidro 153 Figura 89 Junta telescpica com ferro cabelo 154 Figura 90 Junta telescpica sem ferro cabelo 154 Figura 91 Corte esquemtico de uma junta telescpica 154 Figura 92 Junta telescpica na viga superior e no pilar 155 Figura 93 Esquema para instalao de fechamento de tijolos de vidro

COSTA21 155

Figura 94 Esquema para instalao de fechamento de tijolos de vidro COSTA21

156

Figura 95 Esquema de junta telescpica para fechamentos com fachada de vidro COSTA21

156

Figura 96 Esquema de construo em alvenaria para estrutura metlica embutida COSTA21

157

Figura 97 Fissuras em alvenaria sobre balano 158 Figura 98 Detalhe de alvenaria sobre viga contnua 158 Figura 99 Fissura na alvenaria sobre o apoio 158 Figura 100 Fissuras causadas por uma flecha maior na viga inferior 159 Figura 101 Fissuras causadas por uma flecha maior na viga superior 159 Figura 102 Fissuras causadas por flechas idnticas nas vigas inferior e

superior 159

Figura 103 Fechamento composto por painis pr-moldados de gesso PLACO DO BRASIL

160

Figura 104 Fissuras em fechamentos pr-fabricados (painis) 160 Figura 105 Pontos crticos para penetrao de umidade em ligaes e nas

interfaces com o fechamento COSTA21 161

Figura 106 Alvenaria aparente + estrutura metlica COSTA21 162 Figura 107 Contraventamento + junta telescpica 163 Figura 108 Fissura em alvenaria devido a arranjo especfico entre laje pr-

moldada e disposio da viga secundria e alvenaria JNIOR40 164

Figura 109 Fissura horizontal causada por toro da laje de apoio em edifcio com estrutura metlica

165

Figura 110 Seccionamento de perfil estruturas para passagem de tubulao SOUZA62

167

Figura 111 Seccionamento de coluna para passagem de tubulao BETINELI12, ZACARIAS55

167

IX

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 Tabela prtica de nobreza em gua do mar NUNES50 31 Tabela 2 Velocidade de corroso NETO48 51 Tabela 3 Esquema de pintura 1 DIAS24 74 Tabela 4 Esquema de pintura 2 DIAS24 75 Tabela 5 Esquema de pintura 3 DIAS24 75 Tabela 6 Esquema de pintura 4 DIAS24 75 Tabela 7 Esquema de pintura 5 DIAS24 75 Tabela 8 Esquema de pintura 6 DIAS24 76 Tabela 9 Esquema de pintura 7 DIAS24 76 Tabela 10 Esquema de pintura 8 DIAS24 76 Tabela 11 Compatibilidade de tintas DIAS24 77 Tabela 12 Eletrodos para soldagem a arco eltrico - OKUMURA51 120

X

LISTA DE SIGLAS

AISI American Iron and Steel Institute ABNT Associao Brasileira de Normas Tcnicas BCCA Bloco de concreto celular autoclavado COS-AR-COR Nome comercial para o ao de alta resistncia a corroso produzido pela

COSIPA COSIPA Companhia Siderrgica Paulista CSN Companhia Siderrgica Nacional ddp diferena de potencial EPS poliestireno expandido isopor IBRACON Instituto Brasileiro do Concreto MAG metal active gas MIG Metal inert gas NIOCOR Nome comercial para o ao de alta resistncia a corroso produzido pela

CSN USIMINAS Usinas Siderrgicas Minas Gerais USI-SAC Nome comercial para o ao de alta resistncia a corroso produzido pela

USIMINAS

XI

SUMRIO

DEDICATRIA IV AGRADECIMENTO V LISTA DE FIGURAS VI LISTA DE TABELAS IX LISTA DE SIGLAS X RESUMO XIII ABSTRACT XIV 1. CAPTULO I INTRODUO 1 1.1. JUSTIFICATIVAS 2 1.2. OBJETIVOS 4 1.3. RESTRIES 4 1.4. SISTEMTICA DE ESTUDO 5 2. CAPTULO II - AO, PATOLOGIA E CONSTRUO CIVIL 7 2.1. PEQUENO HISTRICO DA CONSTRUO EM AO NO

BRASIL 8

2.2. AS DEFICINCIAS DA CONSTRUO EM AO NA ATUALIDADE

10

2.3. PEQUENO HISTRICO DA PATOLOGIA DAS EDIFICAES

12

2.4. PORQUE OS PROBLEMAS PATOLGICOS OCORREM 15 2.5. ESTRUTURA DAS PATOLOGIAS 16 2.6. ORIGEM DOS PROBLEMAS PATOLGICOS 17 2.7. AO x CONCRETO 18 3. CAPTULO III PATOLOGIAS DO AO 25 3.1. CORROSO 25 3.1.1. Mecanismo genrico 26 3.1.2. A pilha eletroqumica 28 3.1.3. O meio 35 3.1.4. Relao entre rea andica e rea catdica 41 3.2. CORROSO EM ESTRUTURAS METLICAS 42 3.2.1. Formas de corroso em estruturas metlicas 43 3.2.2. Manuteno 47 3.2.3. Custos de interveno 48 3.2.4. Corroso em elementos galvanizados 48 3.2.5. Corroso em estacas portantes de ao 50 3.2.6. Ao de alta resistncia corroso 52 3.2.7. Recomendaes de projeto para se evitar a corroso 53 3.3. REVESTIMENTOS ORGNICOS 61 3.3.1. Mecanismos de proteo 63 3.3.2. Disposio e classificao das tintas 64 3.3.3. Tipos e aplicaes das tintas 65 3.4. PATOLOGIA DAS TINTAS 67 3.4.1. Defeitos de ordem esttica 68 3.4.2. Defeitos de ordem geral 70 3.4.3. Defeitos de ordem econmica 73 3.4.4. Sugestes para esquemas de pintura 74 3.4.5. Recomendaes 77

XII

3.5. LIGAES 78 3.6. PATOLOGIA DAS LIGAES 84 3.6.1. Patologia das ligaes soldadas 85 3.6.1.1. A influncia do soldador 88 3.6.1.2. Controle de qualidade 88 3.6.2. Anlise das patologias da solda 89 3.6.3. Condies bsicas para o sucesso na soldagem eltrica 107 3.6.4. Defeitos de execuo das ligaes soldadas 107 3.6.5. Patologia das ligaes parafusadas 110 3.6.6. Recomendaes de norma 116 3.6.6.1. Parafusos 117 3.6.6.2. Soldas 118 3.7. FALHA ESTRUTURAL 120 3.7.1. Acidentes aerodinmicos 120 3.8. PERDA DE ESTABILIDADE ESTRUTURAL 123 3.8.1. Modos de perda de estabilidade dos perfis estruturais 127 4. CAPTULO IV - PATOLOGIAS DO SISTEMA

CONSTRUTIVO 136

4.1. PATOLOGIA DAS LAJES 139 4.2. FECHAMENTO PARA EDIFCIOS DE AO 145 4.2.1. Patologia dos fechamentos 148 4.2.2 Observaes importantes 162 4.3. Interferncias entre projetos 166 5. CAPTULO V CONCLUSO 169 5.1. CONSIDERAES FINAIS 170 5.2. SUGESTES 171 ANEXO A RECOMENDAES 173 ANEXO B GLOSSRIO 177 BIBLIOGRAFIA 184

XIII

RESUMO Atualmente existem vrios estudos e publicaes envolvendo patologia dos

edifcios no meio acadmico, mas, na grande maioria deles, o tipo de construo abordada aquela em que a estrutura executada em concreto armado. Com menos nfase, temos ainda alguns estudos envolvendo as patologias das construes em madeiras e por ltimo, de modo bem sucinto, alguns artigos relativos s construes em ao.

Sendo o ao um material de natureza e caractersticas bastante diferenciadas das do

concreto armado e da madeira, verifica-se que alguns dos problemas que surgem quando de sua utilizao so bastante especficos. imperativo saber lidar com estes problemas para poder manter o desempenho de qualquer edificao em patamares aceitveis durante sua vida til. Porm, em nosso pas, muito pouco se conhece sobre esta metodologia construtiva, e conseqentemente os diversos problemas que surgem em funo de sua utilizao nas construes, muitas vezes, so resolvidos de maneira inadequada e ineficientes.

Neste trabalho apresentado um levantamento de problemas patolgicos que

ocorrem nas construes executadas em estrutura metlica e que necessariamente esto vinculados com a estrutura. Procurou-se tambm indicar solues propondo procedimentos de manuteno, reparos e reforos, estabelecendo assim critrios para se prevenir e fiscalizar as causas das patologias. No desenvolvimento do trabalho no se analisa os aspectos estatsticos, e conforme a norma brasileira para dimensionamento de edifcios de ao, NBR 8800/8608, os estudos restringem-se a edifcios residenciais, comerciais e industriais, cujo elemento de sustentao seja o ao estrutural.

XIV

ABSTRACT

It has existed today in the academic middle several studies and publications involving pathology of the buildings, but, in their great majority, the type of approached construction is that which the structure is executed in reinforced concrete. With less emphasis, we have had still some studies involving the pathologies of wood structures and at last, in a very brief way, some relative articles to the steel structures.

Because the steel is a material of nature and quite differentiated characteristics from the one of the reinforced concrete and wood, it is verified that some of the problems that appear when it is used they are quite specific. It is imperative to know how to work with these problems in order to maintain the performance of any construction in acceptable levels during its useful life. However, in our country, it is known a few about this constructive methodology, and, consequently, the several problems that appear in function of its use in the constructions many times are resolved in an inadequate and inefficient way.

In this document it has been presented a rising of pathological problems that happen in the constructions executed in metallic structure and that are necessarily linked with the structure. It was also tried to indicate solutions proposing maintenance procedures, repairs and reinforcements, establishing some criterious to take precautions and to fiscalize the causes of the pathologies.

In the development of the document it is not analyzed the statistical aspects, and according to the Brazilian norm to design steel buildings, NBR 8800/8608, the studies limit to residential, commercial and industrial buildings, whose sustentation element is the structural steel.

1

CAPTULO I.

1. INTRODUO

interessante notar a reao das

pessoas ao se depararem com uma

edificao estruturada em ao. Estamos to

acostumados a ver estruturas de concreto

que quando nos deparamos com um edifcio

de ao, ou mesmo de qualquer outro sistema

estrutural, muitas vezes desviamos a

ateno para observar a edificao. da

natureza do homem observar fatos

estranhos ao seu cotidiano, e o contraste que

um sistema construtivo diferente,

particularmente a estrutura metlica, causa

em um ambiente urbano no Brasil ainda

gera este tipo de reao nas pessoas (figura

1).

Mas, deixando de lado questes estticas e psicolgicas, vamos voltar nossa

ateno para aspectos tcnicos das edificaes em ao. A inteno de se introduzir o

assunto dessa maneira serviu apenas para apresentar a edificao de ao como um

elemento que ainda no possui penetrao no segmento da construo civil brasileira. E

qual o objetivo de se apresentar a situao desta forma? Simplesmente para mostrar que a

Figura 1 Edifcio em construo

2

estrutura metlica no um sistema estrutural difundido entre a populao, incluindo aqui

grande parcela do setor da construo civil. Isso significa que, do servente at o mestre de

obra, passando ainda por engenheiros e arquitetos, poucos so aqueles que possuem o

conhecimento tcnico mnimo para conceber e construir um edifcio de ao sem a

ocorrncia de problemas tpicos deste tipo de construo.

O concreto armado ainda hoje o principal modelo estrutural adotado na maioria

das construes brasileiras. O seu aspecto construtivo amplamente difundido, de fcil

aprendizagem e, principalmente, de fcil aquisio, o que o torna preferencial em relao

aos demais sistemas estruturais. Estes e outros fatores contriburam decisivamente para que

se instalasse no pas uma cultura do concreto, e essa cultura se enraizou de tal maneira

que hoje as estruturas de ao ocupam uma parcela menos expressiva das construes.

No queremos aqui negar as qualidades e benefcios do concreto. Se ele alcanou

tal nvel de penetrao nas construes em geral porque com certeza possui suas

vantagens, e negar isso seria no mnimo insensato. Mesmo as edificaes em ao,

usualmente, possuem vrios elementos executados em concreto tais como as fundaes,

lajes, escadas e reservatrios. O ao no est proposto aqui com o intuito de substituir o

concreto. Procuramos apenas apresent-lo como elemento alternativo para ser utilizado nas

edificaes, e que em determinadas circunstncias se mostra muito mais adequado

situao do que as edificaes em concreto armado.

Porm isso tambm implica na necessidade de se fazer uma divulgao dos

aspectos construtivos do ao, incluindo aqui os problemas tpicos que acometem este

sistema estrutural. Da a importncia do estudo das patologias de edifcios estruturados em

ao para que os envolvidos com este campo tenham uma referncia na hora de executarem

suas edificaes.

1.1. JUSTIFICATIVAS

Uma edificao deve oferecer condies de uso, segurana e conforto de forma que

as atividades ali desenvolvidas no sofram interferncias do meio em que est inserida.

Qualquer situao anormal que venha a ocorrer com a edificao pode causar prejuzos de

toda ordem de grandeza em conseqncia da alterao destas atividades. Devemos estar

atentos e preparados para perceber, identificar e propor solues para estes problemas.

Vrios so os motivos pelos quais deve-se ressaltar a importncia do estudo das patologias

3

e seus processos de ocorrncia. Mas as justificativas de maior relevncia esto relacionadas

abaixo:

i. Necessidade de divulgao e esclarecimento das manifestaes patolgicas e de suas

respectivas terapias;

ii. so fenmenos evolutivos - quanto antes detectadas, menor o custo da recuperao

(figura 2);

iii. fornecer subsdios para preveno atravs de controle de qualidade mais apurado;

iv. orientar as intervenes de forma a otimizar os custos e processos de recuperao, de

acordo com o item 1.3 da NBR 8800/8608;

v. carncia de pesquisas e publicaes na rea de construo metlica;

vi. condicionar novos mtodos construtivos;

vii. estabelecer uma nova linha de pesquisa;

viii. subsidiar a reviso das normas;

ix. divulgao da cultura do ao.

O aspecto financeiro , sem sombra de dvida, o de maior destaque entre todos. J

foi comprovado para as estruturas de concreto armado que a soma dos custos de execuo

de uma edificao com o custo de estudo e correo de qualquer manifestao patolgica

sempre maior que o custo de execuo e manuteno de uma estrutura com desempenho

adequado. Em uma linguagem mais simples significa dizer que mais barato construir com

qualidade, com programao de manuteno, do que economizar na construo, em

detrimento da qualidade, implicando em futuros gastos com recuperao da estrutura. Isso

sem contar que os gastos com recuperao crescem em progresso geomtrica a medida

que se posterga a tomada de decises (figura 2).

Este grfico mostra que para se conseguir a mesma qualidade e durabilidade, gasta-

se cinco vezes mais medida que se posterga a tomada de decises. Parece um tanto

exagerado, mas coerente com a realidade. Diante deste quadro, consideramos importante

um trabalho que traga um maior esclarecimento a respeito das morbidades que acontecem

nas edificaes estruturadas em ao.

4

1 5

25

125

0

20

40

60

80

100

120

140

CUSTO RELATIVO DAINTERVENO (emunidade monetria)

PROJETO EXECUO MANUTENOPREVENTIVA

MANUTENOCORRETIVA

FASE DA PRODUO

LEI DE EVOLUO DOS CUSTOS

1.2. OBJETIVOS

i. Fazer um levantamento das patologias em edificaes estruturadas em ao;

ii. estabelecer suas origens, causas, mecanismos e terapias;

iii. comparar com as edificaes estruturadas em concreto;

iv. discutir o custo das intervenes para os casos de patologia apresentados.

1.3. RESTRIES

As restries a seguir procuram delimitar a extenso da pesquisa de modo a

complementar os objetivos apresentados anteriormente. Isso importante para se definir o

campo de atuao no qual a pesquisa foi baseada, evitando assim levar em conta qualquer

tipo de patologia dos edifcios em estrutura metlica.

i. Desvinculao de fatores estatsticos;

ii. vinculao obrigatria do problema patolgico com a estrutura metlica;

Figura 2 Lei de evoluo dos custos - HELENE35

5

iii. edificaes de uso residencial, comercial ou industrial, de acordo com o item 1.2 da

NBR 8800/8608;

iv. enfoque para problemas mais comuns.

1.4. SISTEMTICA DE ESTUDO

Este trabalho visa apresentar os problemas mais comuns, no s estruturais como

tambm construtivos, relativos a esse sistema, apresentando de forma simples uma relao

das patologias mais comuns, suas origens, causas e tambm propor terapias, de forma a se

criar um banco de dados consistente. Essa sistematizao de informaes dever servir de

auxlio visando identificar as causas mais comuns dos problemas e as possibilidades de

reparao ou reforo necessrios de forma que a edificao cumpra seu papel

satisfatoriamente. Inicialmente procuraremos adotar a mesma filosofia de trabalho utilizada

nos edifcios com estrutura de concreto armado. Esta analogia servir como diretriz para os

trabalhos de pesquisa, possibilitando tambm fazer um paralelo entre os dois tipos de

estrutura.

O trabalho ser subdividido da seguinte forma:

Captulo II

Abordagem geral sobre edifcios em ao, patologia e terapia das edificaes,

diferenas bsicas entre as edificaes de ao e as de concreto. Consideraes sobre

patologias em edificaes de ao.

Captulo III

Estudo de mecanismos bsicos de patologias na estrutura de ao e seus

componentes.

Captulo IV

6

Descrio dos principais tipos de patologias relativas construo devido a sua

interao com a estrutura. Infiltraes, trincas em alvenaria devido a movimentao da

estrutura (dilatao trmica, deslocamentos, efeitos do vento), infiltraes e falhas dos

fechamentos. Consideraes sobre metodologias construtivas.

Captulo V

Concluso, consideraes finais e sugestes para novos trabalhos.

7

CAPTULO II.

2. AO, PATOLOGIA E CONSTRUO CIVIL

muito difcil para qualquer pessoa se enveredar por novos caminhos,

principalmente quando estes no esto exatamente definidos. O homem tende sempre a

desconfiar de novas tecnologias simplesmente pelo fato de no se ter domnio sobre ela.

Porm, a partir do momento em que ele passa a dominar esta tecnologia, ele no somente a

adota em seu cotidiano como tambm passa a difundir e desenvolver a mesma.

Com a estrutura metlica a coisa no podia ser diferente, pelo menos em termos de

Brasil. Ainda mais quando j existe um sistema estrutural relativamente eficiente e com

caractersticas amplamente difundidas entre os construtores em geral: o concreto armado.

Ns fazemos parte de uma gerao que nasceu e cresceu com uma mentalidade voltada

para este sistema. uma linguagem comum a todos os canteiros de obras, e portanto

natural que nos sintamos desconfortveis quando pensamos em empregar o ao estrutural,

ou outro sistema qualquer, no lugar do concreto armado. Pior ainda quando optamos por

algum e comeam a aparecer problemas que normalmente no ocorrem nas edificaes em

concreto armado, ficando ento aquela imagem negativa, que a pior conseqncia entre

todas.

Ficamos ento em um impasse: qual o melhor sistema a ser empregado sem que

corramos riscos de adaptao com o novo sistema? A resposta simples: qualquer sistema

que melhor satisfaa as nossas necessidades, incluindo a outros sistemas como a madeira,

alvenaria estrutural e at mesmo outros sistemas no convencionais, como o bambu (muito

usado nos pases asiticos) e outros. Existe uma diversidade muito grande de situaes

construtivas em que um mais adequado que o outro. Cabe ao corpo tcnico decidir qual o

8

mais apropriado para uma situao especfica. Nessa escolha devem ser levados em conta

as vantagens e desvantagens de cada um, o que acaba por pesar para um mais que para

outro. Com certeza o fator custo o mais relevante na hora de se fazer a escolha, mas no

podemos simplesmente nos prender a um deles porque com ele que ns sabemos

trabalhar.

2.1. PEQUENO HISTRICO DA CONSTRUO EM AO NO BRASIL

Historicamente verifica-se que o principal fator que emperrou o desenvolvimento

do ao na construo foi a demora na criao das siderrgicas em territrio nacional. Isso

gerou uma grande dificuldade no fornecimento de perfis estruturais, que tinham de ser

importados, e fez com que o ao se tornasse invivel tanto tcnica como economicamente

para a grande maioria das aplicaes na construo civil. De acordo com DIAS23 as

primeiras obras em ao eram vinculadas construo das primeiras estradas de ferro no

Brasil. Eram estaes ferrovirias e algumas pontes de ao importadas da Inglaterra ainda

no tempo do imprio. Para a construo da primeira usina siderrgica de grande porte em

territrio nacional (Companhia Siderrgica Nacional) foi preciso importar perfis metlicos

para a concluso dos galpes. Mesmo na poca do surgimento de Braslia, onde havia

condies favorveis ao uso do ao devido pressa e disponibilidade de recursos

financeiros, todos os prdios dos ministrios e os dois prdios anexos do Congresso foram

executados com estrutura de ao importados. E ainda assim as obras de maior destaque so

justamente aquelas executadas em concreto, como o Palcio do Planalto, as cpulas do

Congresso Nacional, a Catedral de Braslia, o Palcio da Alvorada e outros.

At a dcada de 70, as construes metlicas eram restritas praticamente a

instalaes industriais e galpes metlicos. Somente a partir de meados dos anos 80 a

estrutura metlica comeou a ser utilizada em maior escala em nosso pas. Existe uma

dificuldade muito grande em se trabalhar com esse sistema pois os construtores ainda

utilizam a mesma sistemtica construtiva do concreto para o ao. A primeira coisa que

devemos ter em mente que a estrutura metlica possui uma metodologia construtiva

prpria, e no ter conhecimento dessa tecnologia implica em se adotar uma soluo que

pode ser incompatvel com o sistema estrutural (ver item 2.7). Surgem ento os problemas,

e a estrutura metlica acaba adquirindo uma imagem negativa por um problema que no

est diretamente vinculado a ela.

9

Este histrico da construo metlica serve para mostrar que a introduo dela no

mercado brasileiro foi bastante recente e se direcionava basicamente para instalaes

industriais e edifcios leves. Com isso o desenvolvimento de tecnologia construtiva para

outros tipos de edificaes metlicas ficou relegada a um segundo plano, e as

conseqncias disso so sentidas ainda hoje. Devido a uma incapacidade tcnica (ver item

2.5.b) a construo metlica padece de alguns males que poderiam ser facilmente evitados.

A construo em ao hoje

Estamos vivendo atualmente uma expanso do uso de novas tecnologias de

construo, incluindo aqui outros sistemas estruturais. O ao est sendo redescoberto pelos

nossos projetistas, que esto procurando aproveitar suas vantagens. Mesmo que em alguns

casos essa opo implique em um custo maior, este quase sempre amortizado pela

economia decorrente de outros aspectos. Hoje o maior mercado para o ao dentro do

segmento da construo civil se encontra na construo de prdios industriais e de

shoppings centers devido justamente as suas caractersticas estticas, de industrializao e

rapidez, e em alguns casos sua elevada capacidade de carga. Edifcios comerciais, teatros,

escolas e outros tambm so projetados, mas em uma escala bem menor. Infelizmente, este

setor ainda restrito somente a alguns segmentos de maior poder aquisitivo do mercado,

mas percebe-se que pouco a pouco, o ao vem abrindo espao e se popularizando,

ocupando uma parcela cada vez maior dentro do mercado.

Por que a estrutura metlica ainda no deslanchou no Brasil como em outros

pases? A resposta relativamente simples: apesar de o Brasil ser um dos maiores

produtores mundiais de ao, o preo da estrutura de ao ainda mais caro do que a de

concreto. At hoje, o maior entrave para uma maior penetrao do ao ainda est em seu

elevado custo diante do concreto. Porm esta uma situao que tende a se equilibrar visto

que o ao possui um grande potencial de crescimento devido s suas vantagens pouco

exploradas, enquanto que o concreto est em uma posio j estabilizada, e com alguns

problemas de ordem tcnica, tais como desperdcio de materiais, desnveis, desaprumos,

velocidade de construo, etc. Estes problemas geram custos que ficam agregados

construo, e normalmente no so computados no preo final da obra, esto sendo muito

considerados por algumas empresas .

Alm disso, a maior vantagem da estrutura metlica atualmente a grande reduo

10

de prazos de construo. Automaticamente isso implica tambm em um maior desembolso

por parte dos agentes financiadores, j que eles tm que desembolsar uma quantia um

pouco maior em menos tempo, e nem sempre existe essa disponibilidade financeira.

Conclumos com isso que nem sempre a melhor soluo tcnica a mais indicada.

Atualmente h tecnologia disponvel para resolver todos os problemas que

aparecem nas construes de ao. Contudo o caminho para se adquirir este conhecimento

pode ser bastante sinuoso, e este exatamente um dos maiores entraves quando o assunto

estrutura metlica. Difundir esta tecnologia construtiva nos meios envolvidos consiste em

um dos primeiros passos para a popularizao das estruturas metlicas.

2.2. AS DEFICINCIAS DA CONSTRUO EM AO NA ATUALIDADE

Quando se faz a opo pelo ao v-se que o processo construtivo quase artesanal

e aplicado a um sistema estrutural apropriado a uma filosofia industrial, ou seja, estamos

construindo com o ao praticamente da mesma maneira que com o concreto, ou seja, tijolo

sobre tijolo. Isso no necessariamente implica na ocorrncia de problemas de

compatibilidade entre os elementos estruturais de ao e os diversos elementos construtivos,

porm se as diferenas no forem consideradas em pontos especficos durante as etapas de

concepo, projeto e construo, fatalmente os problemas aparecero. Este e outros fatores

contribuem bastante para a ocorrncia de problemas patolgicos, que so os objetos de

estudo dessa pesquisa.

Mas, como elemento estrutural alternativo ao concreto armado, o uso do ao

estrutural na construo civil tambm requer um maior nvel de qualificao das pessoas

que trabalham com esta tecnologia. Isso porque a prpria concepo do projeto em ao

diferente: planejada, industrializada, pr-fabricada, montada in loco, etc. Atualmente esta

tecnologia est se difundindo gradualmente em nossa cultura. Vrias universidades,

associaes e empresas vinculadas ao setor metalrgico esto se empenhando para tornar o

ao um produto capaz de competir com o concreto e outros sistemas estruturais. Porm

constata-se que o pas ainda muito carente em pesquisas e publicaes a respeito desse

assunto. A falta de conhecimento tcnico sobre concepo, materiais, clculo e construo

muitas vezes implica em produtos cuja qualidade fica comprometida. Tambm os estudos e

pesquisas relativas a esta rea ficaram relegados a um segundo plano, e s recentemente

tem se procurado este desenvolvimento, incentivando o uso do ao na construo civil e

11

diminuindo a defasagem tecnolgica que existe em relao aos pases mais desenvolvidos.

Outro entrave importante acontece ainda durante a etapa de concepo da obra. Os

arquitetos em geral tm muitas dificuldades em conceber uma edificao com estruturas

metlicas pois, muitas vezes, eles utilizam a mesma lgica conceptiva do concreto armado.

Constata-se hoje que vrios edifcios construdos em ao foram concebidos originalmente

em concreto armado e depois adaptados para o ao. Uma edificao com estruturas

metlicas tem que nascer com uma concepo em ao para aproveitar melhor as suas

potencialidades. Aspectos como modulao, grandes vos, lajes pr-fabricadas, painis de

fechamentos e outros so importantes para a obteno de um melhor resultado. No

podemos esquecer ainda de levar em considerao as suas prprias limitaes, como a

proteo contra incndio e a falta de diversidade de perfis estruturais, o que diminui um

pouco a margem de aplicao do ao.

Normalmente as publicaes que tratam sobre estrutura metlica se restringem ao

comportamento, clculo e dimensionamento das mesmas. Poucas se referem a concepo

arquitetnica, estrutural e aos procedimentos construtivos. Quase no existem trabalhos em

lngua portuguesa que abordem especificamente as tcnicas, procedimentos e materiais

adotados para construo e manuteno em ao. O prprio ensino universitrio apresenta

deficincias em relao a este assunto pois as disciplinas relacionadas com a concepo de

projetos e com a construo civil so basicamente direcionadas para as estruturas de

concreto e pouca abordagem oferecida em se tratando das estruturas de ao. Assim fica

bem mais difcil se evitar a ocorrncia de problemas patolgicos pois vrias informaes

necessrias para um perfeito entendimento de tal sistema estrutural no so to difundidos

quanto aqueles relacionados com as estruturas em concreto armado.

Atualmente ainda existem reas da estrutura metlica no Brasil que no possuem

normas especficas, ou quando possuem estas esto defasadas, obrigando as pessoas que

trabalham no setor a recorrerem a publicaes estrangeiras que nem sempre so coerentes e

adaptveis com a nossa realidade. As empresas que atuam no ramo de siderurgia e

estrutura metlica esto, j a algum tempo, promovendo e incentivando estudos referentes

construo metlica como um todo. Procura-se assim preencher as lacunas existentes de

forma a proporcionar condies para a aplicao deste tipo de elemento estrutural. Citamos

aqui os grupos de estudos que esto desenvolvendo as novas normas brasileiras para

dimensionamento de perfis formados a frio e proteo de estruturas de ao em situao de

incndio (a serem publicadas).

12

2.3. PEQUENO HISTRICO DA PATOLOGIA DAS EDIFICAES

Segundo MCKAIG47 e LICHENSTEIN44, o cdigo de Hamurabi (Babilnia,

1950 A.C. figura 3), consiste na primeira forma de reconhecimento da existncia de

problemas construtivos. Basicamente resumia-se em um conjunto de cinco leis que

estabeleciam a responsabilidade do construtor com o dono da edificao caso esta

apresentasse problemas ou chegasse ao colapso:

i. Se um construtor constri uma casa para um homem e esta no for forte o bastante, e

a casa que ele construiu entrar em colapso causando a morte do dono, o construtor

dever ser condenado morte;

ii. se um construtor causar a morte do filho do dono da casa, ento o filho do construtor

dever ser condenado morte;

iii. se um construtor causar a morte de um escravo do dono da casa, ento o construtor

dever ressarcir o dono da casa com outro escravo de igual valor;

iv. se o construtor destruir uma propriedade do dono da casa, ento ele dever reconstruir

esta propriedade por sua prpria conta;

v. se o construtor construir uma casa para um homem e no a construir de acordo com as

especificaes, se uma parede estiver ameaando cair, o construtor dever refor-la

por sua prpria conta.

Verifica-se que era uma relao que consistia em se intimidar o construtor para que

ele produzisse uma casa segura para o seu dono. Estes por sua vez procuravam sempre

seguir os mtodos tradicionais de construo para se evitar riscos inerentes a qualquer

metodologia construtiva nova.

Vrios casos de colapsos das edificaes esto relatados no decorrer da histria.

Porm, devido a no catalogao sistemtica das causas e tambm das diferentes

Figura 3 Parte do Cdigo de Hamurabi

13

tecnologias construtivas entre as construes atuais e as antigas, vamos nos ater somente

para os casos ocorridos a partir da Revoluo Industrial. Isto porque foi somente a partir

desta poca que a demanda por construes de grande porte comeou a exigir novas

tecnologias de construo. A tradicional estrutura de pedras, madeira e alvenaria comeava

ento a dar lugar para as novas metodologias construtivas em ao e em concreto armado,

amplamente utilizadas at os dias atuais.

Segundo HELENE36, em 1856, Robert Stephenson, ento presidente do Instituto

dos Engenheiros Civis da Gr-Bretanha, props a primeira catalogao de acidentes,

casualidades e procedimentos corretivos visando a sistematizao de informaes para

futuros trabalhos de preveno. A partir de ento vrios trabalhos foram executados

visando estabelecer as causas e conseqncias dos diversos problemas patolgicos que

ocorriam nas construes em geral.

Em 1926, Henry Lossier emprega o termo patologia para delimitar o estudo dos

danos nas estruturas de concreto armado, ressaltando ainda que o estudo dos acidentes e

suas causas tambm fazem parte da engenharia. Em 1951 o italiano Caetano Casteli

publica um livro sobre os problemas no concreto armado denominado Patologia del

Cemento Armado. Em 1976 o Instituto Eduardo Torroja (Espanha) implanta o primeiro

curso de especializao na rea de patologia denominado Patologia de las

Construcciones, destinado a professores e pesquisadores que atuam na rea de engenharia

civil. Contudo a maioria destes trabalhos teve seu enfoque direcionado basicamente para as

estruturas de concreto.

Incio no Brasil

De acordo com LICHENSTEIN44 o estudo das patologias no Brasil somente tomou

impulso a partir dos grandes acidentes ocorridos no ano de 1971 com o pavilho de

exposies da Gameleira em Belo Horizonte, e o viaduto Paulo Frontin no Rio de Janeiro.

No ano seguinte, aps um ciclo de palestras abordando o assunto, foi fundado o IBRACON

Instituto Brasileiro do Concreto que veio finalmente promover um estudo sistematizado

sobre os problemas patolgicos que ocorrem nos edifcios em concreto.

Em nvel nacional a Escola Politcnica da Universidade de So Paulo foi a primeira

a implementar um curso de especializao sobre Patologia das Construes, em 1979.

Tambm a Universidade Federal do Rio Grande do Sul tem apresentado relevante

14

contribuio no desenvolvimento de pesquisas na rea de patologia. Desde ento vrios

trabalhos foram publicados sedimentando os conceitos e idias a respeito desse assunto.

Contudo, a grande maioria destes envolvia as edificaes estruturadas em concreto.

Panorama atual da patologia das edificaes

A patologia das edificaes uma das mais recentes reas de pesquisa que esto em

destaque dentro da engenharia civil, no s no Brasil como tambm nos demais pases.

Felizmente as discusses atuais procuram abordar no somente o aspecto da segurana,

mas tambm o resultado da obra acabada no atendimento s satisfaes e anseios dos

usurios. Assim no somente os problemas estruturais so abordados como tambm os

problemas dos demais componentes. Muitas reas j foram pesquisadas, destacando-se

particularmente as estruturas de concreto armado. Tambm j foram feitos diversos

trabalhos sobre fundaes, alvenarias, argamassas, madeiras e outros.

J em relao s estruturas de ao, no se conhece algum trabalho sobre patologia

desenvolvido especificamente para a engenharia civil. O que existe so trabalhos de carter

genrico que possuem aplicaes neste campo, como por exemplo estudos sobre corroso.

Tambm porque o estudo das patologias encontradas nos edifcios com estrutura metlica

requerem um certo conhecimento prtico que somente aqueles que esto envolvidos com

edifcios de ao possuem. A maior parte dos problemas catalogados se referem a

aplicaes que estes possuem em diversos tipos de indstrias.

No IV CONGRESSO IBEROAMERICANO DE PATOLOGIA DAS

CONSTRUES20, realizado em outubro de 1997 na cidade de Porto Alegre/RS, verifica-

se que nenhuma das palestras abordava temas sobre patologia dos edifcios em construo

metlica. No que isso seja um descaso para com este tipo de construo, s que no fcil

encontrar engenheiros pesquisadores afins com esta rea.

Segundo ARANHA04, apesar de existir um nmero muito grande de edificaes

reparadas ou reforadas (principalmente em concreto armado e protendido), ainda no

dispomos de regulamentao especfica ou mtodos normalizados para reparao. Somente

a Austrlia possui Norma Oficial para a realizao de reparos. Na Espanha, em obras onde

o controle de qualidade esteve presente de forma aguda e eficiente, tem sido possvel

observar a reduo ou at mesmo a inexistncia de patologias.

Em nossas escolas de engenharia, arquitetura e cursos tcnicos muito se aprende

15

sobre como calcular, projetar e construir, mas, no que se refere manuteno e

recuperao das edificaes, somente de alguns anos para c que se comearam a

desenvolver e divulgar estudos cientficos visando identificar e solucionar os diversos

casos.

2.4. PORQUE OS PROBLEMAS PATOLGICOS OCORREM

Segundo HELENE36, os problemas patolgicos normalmente so provocados pela

ao de agentes agressivos, aos quais a edificao no capaz de se adaptar de pronto no

momento oportuno. Raramente a ao do agente agressivo tem valor absoluto. Entre vrias

edificaes expostas ao das mesmas condies de exposio, algumas passam a

apresentar problemas patolgicos e outros no, e, alm disso, entre aquelas que os

apresentam, umas apresentam um quadro grave, enquanto que outras apresentam um

quadro atenuado.

Cada edificao possui uma resistncia caracterstica ao de cada um dos agentes

agressivos. A edificao pode ser imune determinada intensidade de atuao de

determinados agentes e no o ser para intensidades maiores. Por outro lado, pode acontecer

das caractersticas da edificao favorecerem a ao de um agente agressivo. A

predisposio da estrutura, ou de uma de suas partes, para apresentar problemas

patolgicos pode ser originada durante a fase de projeto, de construo ou ser adquirida na

fase de uso.

Diante deste quadro de incerteza, no possvel prever qual ser a reao da

edificao quando submetida ao agente agressivo, muito menos estabelecer um controle

sobre este. Uma determinada patologia pode ter diversas causas e origens, apesar de o

mecanismo de desenvolvimento ser um s. Por outro lado, se determinarmos os diversos

tipos de origens poderemos realizar um trabalho de preveno atravs de um bom

planejamento e manuteno.

O entendimento integral deste processo de interao indispensvel. A este

entendimento, que explica cientificamente os fenmenos ocorridos e seu desenvolvimento

damos o nome de diagnstico, e a partir dele que se estabelecem medidas de preveno

ou correo de problemas.

16

2.5. ESTRUTURA DAS PATOLOGIAS

De acordo com COZZA22, citando o engenheiro Paulo Alcides Andrade, podemos

dividir as principais patologias das estruturas metlicas em trs categorias: adquiridas,

transmitidas e atvicas.

a) Patologias adquiridas

So patologias estruturais provenientes da ao de elementos externos, ou seja, a

estrutura sofre a ao de agentes agressivos: lquidos corrosivos, atmosfera poluda,

incndios, vibraes, etc. So resultantes, em geral, de problemas relacionados com a falta

de preparo inicial da estrutura ou com a falta de manuteno. o tpico caso de estrutura

que no consegue se adaptar ao do agente patolgico. A corroso a mais freqente e

visvel delas.

b) Patologias transmitidas

Originrias de vcios ou desconhecimento tcnico do pessoal de fabricao ou

montagem da estrutura, ou construo civil. So transmitidas de obra para obra por simples

ignorncia. Podemos citar como exemplo as soldas sobre superfcies pintadas ou

enferrujadas, cuja presena das impurezas podem se incorporar solda prejudicando seu

desempenho, ou ainda a no utilizao ou m aplicao de mastique em juntas sujeitas a

infiltrao. Incluem-se aqui os casos de falta de prumo.

c) Patologias atvicas

So patologias resultantes de m concepo de projeto, erros de clculo, escolha de

perfilados ou chapas de espessura inadequada, ou ainda do uso de tipos de ao com

resistncia diferentes das consideradas no projeto. Muitas vezes comprometem a segurana

e funcionalidade da estrutura e esto relacionados com o descuido, cobia ou economia.

So difceis de serem reparadas e normalmente exigem uma recuperao de alto custo.

17

2.6. ORIGEM DOS PROBLEMAS PATOLGICOS

De acordo com MCKAIG47, normalmente os problemas patolgicos das edificaes

tm sua origem devido a ignorncia, descuido ou cobia do homem. Abaixo temos uma

lista classificando as causas das patologias na construo. No uma lista restrita apenas a

edifcios, podendo ser vinculada a qualquer tipo de obra de engenharia.

a) Ignorncia

i. Incompetncia dos homens responsveis pelo projeto, construo ou inspeo;

ii. superviso por chefes ou encarregados sem a mnima qualificao;

iii. contratao de manuteno por homens sem a mnima qualificao;

iv. homens sem a mnima qualificao tcnica fazendo suposies de vital

responsabilidade que deveriam ser de atribuio de seus respectivos encarregados;

v. competio sem superviso;

vi. ocorrncia de situaes sem precedentes anteriores;

vii. insuficincia de informaes preliminares.

b) Descuido

i. Por parte de engenheiros e arquitetos que, devido a sua auto confiana, relegam a

segundo plano pontos importantes do trabalho;

ii. do empreendedor ou do supervisor que aproveita uma chance sabendo que ele est se

arriscando;

iii. do projetista por no fazer uma correta coordenao na produo dos projetos.

c) Cobia / economia

i. Diminuio de custos em detrimento de aspectos como segurana e qualidade;

ii. manuteno relegada a um segundo plano.

difcil conceber algum tipo de falha que no esteja includa em um destes itens. O

mais comum deles a ocorrncia de problemas patolgicos devido ignorncia do

18

homem, pois, quando este detm o conhecimento, preciso que exista outro motivo (ou

motivos) para que ele no atinja o seu objetivo da melhor maneira possvel. J o descuido

vinculado a grupos de trabalho que no possuem um controle de qualidade eficiente. E a

cobia , moralmente, a pior forma de ocorrncia dos problemas, pois expe os

consumidores a situaes indesejveis que poderiam ser evitadas. Deve-se sempre procurar

reduzir os custos, porm nunca em detrimento da qualidade ou segurana da edificao.

2.7. AO x CONCRETO

A necessidade de se fazer um estudo envolvendo as diferenas bsicas entre as

estruturas de ao e as de concreto se deve ao fato dos dois materiais apresentarem

propriedades e caractersticas distintas frente s diversas situaes de trabalho. No se trata

de se apresentar uma comparao entre as vantagens e desvantagens entre o ao e o

concreto, j amplamente difundidas entre os conhecedores do assunto, e sim uma

divagao entre as etapas de concepo, projeto, construo e comportamento dos dois

tipos de sistemas estruturais.

Como neste trabalho estamos utilizando a mesma filosofia utilizada para as

edificaes estruturadas em concreto armado, temos que esclarecer estas diferenas para

no se fazer uma anlise de uma edificao estruturada em ao com os mesmos conceitos e

critrios daquela estruturada em concreto armado. Consequentemente, cada estrutura

apresenta um comportamento prprio que deve ser levados em considerao para se poder

determinar as causas e origens das patologias.

a) Trabalhabilidade

a.1) Concreto armado

O concreto armado um material moldvel, ou seja, assume qualquer forma

desejada desde que seja exequvel e estvel. Isso significa que o projetista tem maior

liberdade para definir formas mais criativas de acordo com sua vontade bastando apenas se

fazer o molde da pea. O melhor exemplo dessa plasticidade a cidade de Braslia, onde o

arquiteto Oscar Niemeyer explorou com sucesso essa caracterstica do concreto.

19

a.2) Ao

O ao um material geomtrico, no plstico. Se por um lado isso se torna um fator

limitante em termos de criatividade, por outro tem a vantagem de apresentar um novo

material de funes estruturais com grande potencial esttico. Observao: o fato de ser

no plstico no implica dizer que os perfis de ao no possam assumir uma determinada

curvatura. Estas curvaturas podem ser criadas com funo esttica ou estrutural, como no

caso das contra-flechas previstas no anexo C da NBR 8800/8608, ou ambas as funes,

desde que existam um procedimento de clculo e execuo criteriosos.

b) Homogeneidades / heterogeneidades

b.1) Concreto armado

O concreto armado um material heterogneo, composto de areia, brita, cimento,

gua, ferro redondo trefilado e, em alguns casos, aditivos misturados nas devidas

propores e adequadamente executado em campo. Qualquer tipo de problema, seja com

os materiais, seja com o mtodo construtivo (montagem das formas, posio das

armaduras, etc.), tem conseqncias em seu desempenho. Devido a estas imprecises, os

coeficientes de segurana do concreto so bem maiores que os que seriam necessrios se

houvesse um controle rigoroso durante sua execuo. O concreto no exatamente um

corpo totalmente rgido, e, apesar de seu aparente monolitismo, ele, muitas vezes,

apresenta trincas em sua superfcie quando submetido a tenses de trao ou compresso.

b.2) Ao

O ao um material homogneo. Isso implica maior preciso em termos de

dimensionamento do que o concreto pois as deformaes ocorridas na obra so muito

prximas daquelas verificadas no clculo. Conseqentemente qualquer variao de

sobrecarga tambm ter um efeito muito maior na estrutura de ao do que na de concreto.

Porm o fato de ser um material homogneo no implica em se trabalhar com fatores de

segurana menores, pois essa considerao j est implcita nas formulaes de

dimensionamento.

20

c) Concepo

c.1) Concreto armado

A concepo de um projeto em concreto armado muito mais simples do que em

ao. A menor quantidade de detalhes a serem observados e a possibilidade de se fazerem

modificaes durante a construo fazem com que as estruturas de concreto sejam muito

mais simples em sua concepo do que as estruturas de ao. No Brasil infelizmente ainda

so feitos projetos sem se verificar a interao entre eles. O concreto consegue se adaptar

falta de planejamento inerente a este sistema devido justamente ao fato de ser um material

plstico executado in loco, ou seja, at a hora da concretagem possvel se fazer

modificaes ou correes.

c.2) Ao

O projeto de arquitetura de um edifcio em ao tem que nascer em ao. Alm disso

preciso haver uma comunicao entre o projetista da arquitetura com os demais

projetistas em vistas de se alcanar um resultado timo. No obedecer esta premissa

certamente produzir algumas incompatibilidades entre eles. O projeto em ao exige um

nmero muito maior de homens/hora de trabalho para haver uma compatibilizao

adequada de projetos. Qualquer modificao deve ser pensada e planejada com

antecedncia pois as peas estruturais so produzidas em fbrica e somente montadas em

campo.

d) Projeto estrutural

d.1) Concreto armado

Na fase de desenvolvimento do anteprojeto estrutural faz-se um pr

dimensionamento dos elementos estruturais, obtm-se os esforos solicitantes e a partir

desses esforos faz-se o detalhamento das armaduras. As ligaes entre lajes, vigas e

pilares so quase sempre rgidas devido prpria natureza do sistema. A estrutura

21

normalmente calculada e detalhada como um prtico rgido, no dependendo normalmente

de nenhuma implementao de outros materiais ou elementos estruturais para ficar estvel

estaticamente. As vigas so consideradas contnuas na maioria das situaes. A extenso

das peas depende unicamente de parmetros de clculo pois a moldagem feita in loco. O

problema desse tipo de sistema estrutural que ele muito suscetvel ao erro humano. Nas

estruturas de concreto armado a preciso utilizada centimtrica.

d.2) Ao

A primeira coisa a se fazer ao se iniciar o anteprojeto estrutural o lanamento

estrutural e o detalhamento das ligaes dos elementos estruturais (rgida/flexvel,

soldada/parafusada). Os detalhes de ligao so impostos pelo engenheiro projetista

baseado em fatores como imposio da arquitetura, energia eltrica no local da obra,

economia devido ao tipo de ligao, qualidade de montagem e inspeo, transporte dos

perfis, sistema de estabilizao vertical (contraventamentos), problemas de fadiga, etc. S

ento se faz um pr dimensionamento dos perfis e a obteno dos esforos solicitantes. A

verificao dos perfis e das ligaes, diferentemente do concreto, feita comparando-se os

esforos solicitantes com a resistncia da pea ou ligao. As vigas de ao normalmente

so biapoiadas.

A padronizao de uma estrutura metlica uma das primeiras coisas que pode ser

percebida para quem trabalha com este sistema. Deve-se levar em considerao o

comprimento das peas devido a problemas com transporte. A estrutura de ao depende do

concreto para compor elementos estruturais como lajes mistas, vigas mistas e pilares

mistos. Tambm as fundaes e os reservatrios dos edifcios, em sua quase totalidade, so

executadas em concreto. A unidade de medida utilizada nas estruturas de ao o

milmetro.

e) Industrializao

e.1) Concreto armado

A edificao em concreto armado possui uma natureza de fabricao manufaturada

devido ao fato de ser um elemento plstico. Isso traz algumas desvantagens como uma

22

menor preciso da estrutura, perda de tempo, retrao, desaprumos, desnveis, etc. Todos

estes fatores dificultam a utilizao de outros componentes pr-fabricados tais como

fechamentos e instalaes que exigem certos requisitos para serem implementados. um

sistema que emprega mo de obra de baixa qualidade tcnica e sistemas convencionais de

produo. Tambm por isso gera uma grande perda de materiais que no aparece nas

planilhas de custo e fica incorporada na construo. Em nosso pas esse sistema ainda

uma vantagem pois os custos da mo de obra e desses materiais convencionais ainda

mais barato do que o correspondente industrializado.

e.2) Ao

Esta uma das mais importantes caracterstica do ao. A industrializao permite

racionalizar o processo de produo, no somente incrementando a velocidade de execuo

da estrutura, como tambm a implementao de outros componentes pr-fabricados na

edificao. Esse procedimento permite uma grande diminuio do prazo de construo,

aumenta a preciso, praticamente eliminando os desnveis e desaprumos e acaba com as

perdas de materiais na obra. Porm exige mo de obra qualificada em todas as faixas

tcnicas. Infelizmente este sistema , ainda hoje, mais caro do que o processo tradicional,

contudo permite uma amortizao do investimento num prazo bem mais curto.

f) Proteo superficial

f.1) Concreto armado

O concreto armado por si s no necessita de qualquer tipo de proteo externa.

Normalmente, a preocupao maior est relacionada com as barras de ao contidas na

estrutura e que so muito mais suscetveis a ataques dependendo das condies ambientais

e do prprio concreto. Uma estrutura bem projetada e executada pode permanecer sculos

sem qualquer tipo de problema. A prpria massa do concreto um elemento protetor e

poucos so os agentes que efetivamente a atacam, como por exemplo cidos, alguns sais e

aditivos incorporados e at mesmo a gua. Abrimos aqui um parnteses no caso do

incndio pois que, em determinadas situaes, necessrio se aumentar a camada de

recobrimento das armaduras a fim de se obter um maior tempo de resistncia ao fogo.

23

f.2) Ao

O ao um material que, na maioria das situaes, necessita de revestimento

protetor. Existem dois fatores que praticamente impem que se aplique tais revestimentos:

a corroso e o incndio. Os dois fenmenos podem provocar a perda de estabilidade da

estrutura e por isso devem ser prevenidos. Os meios mais usuais de preveno contra a

corroso so a pintura e a galvanizao ou ainda a adoo de aos com alta resistncia

corroso. J a proteo contra incndio utilizada em determinadas circunstncias como

medida de segurana da estrutura para lhe garantir um determinado tempo de resistncia ao

fogo em caso do sinistro. Muitas vezes os dois revestimentos fazem parte da esttica da

edificao.

g) Deslocabilidade estrutural

g.1) Concreto armado

A estrutura em concreto armado possui uma robustez muito maior que a estrutura

de ao. Essa robustez conseqncia principalmente de uma maior massividade estrutural

e do enrijecimento das ligaes entre os elementos estruturais. Apesar de ser calculada

como um prtico deslocvel, essa robustez garante pequenos deslocamentos estrutura

quando solicitada por carregamento lateral. A vantagem que esse sistema traz a

solidarizao da estrutura com a alvenaria de fechamento sem a necessidade de juntas de

dilatao.

g.2) Ao

Devido ao menor peso, as dimenses reduzidas das peas, ao tipo de ligao e ao

sistema de estabilizao vertical as estruturas de ao se tornam muito mais flexveis que as

estruturas de concreto. Quando a edificao solicitada por algum carregamento lateral o

deslocamento da estrutura bastante acentuado. Esse deslocamento provoca esforos

cisalhantes nos elementos de vedao que se no forem devidamente considerados podem

24

provocar fissuras e outros tipos de patologias. Uma das vantagens desta flexibilidade uma

melhor absoro de recalques e deslocamentos pela estrutura. Vigas de ao esto

submetidas ainda a um fenmeno chamado flambagem lateral que o fenmeno de

deslocamento lateral combinado com toro em uma viga submetida a momento fletor

maior que o admissvel.

25

CAPTULO III.

3. PATOLOGIAS DO AO

Este captulo visa apresentar os problemas patolgicos que acontecem nas

estruturas de ao. Quem aborda este tema percebe logo as diferenas entre os problemas

que acontecem com a estrutura metlica e a estrutura de concreto. Apesar de estarem

submetidas a condies estticas semelhantes, as caractersticas e propriedades da estrutura

so bastantes distintas, o que diferencia bastante os problemas especficos de cada uma.

Antes de cada patologia, feita uma abordagem terica sobre o assunto procurando

mostrar o seu mecanismo genrico para se estabelecer uma relao entre origem, causa e

diagnstico. Esta abordagem procura apresentar de uma forma simplificada um estudo

sobre o conhecimento existente a respeito do assunto especfico, procurando destacar o

ponto de vista do engenheiro civil, j que vrios dos assuntos so abordados genericamente

nas fontes pesquisadas.

3.1. CORROSO

Resolvemos abordar primeiramente a corroso devido ao fato de este ser o

fenmeno patolgico de maior conhecimento pblico. preciso desmistificar a estrutura

metlica como um elemento fadado ao desgaste por um processo corrosivo, e apresent-la

como uma estrutura resistente, no somente mecanicamente como a outros tipos de agentes

agressivos.

A maioria das pessoas conhece, ou j ouviu falar, de um fenmeno de deteriorao

de materiais ferrosos chamado ferrugem. Quem nunca se deparou com uma geladeira ou

26

fogo com suas partes tomadas por ferrugem, uma lmpada travada no soquete, um porto

de ferro emperrado, ou ainda aquele escapamento barulhento dos automveis? Todos estes

casos tm em comum a formao da ferrugem sobre a superfcie de cada material, dando

origem assim aos problemas mencionados. A ferrugem o mais difundido exemplo de um

fenmeno de degradao dos materiais denominado corroso.

Segundo GENTIL29, RAMANATHAN57 e PANOSSIAN52 corroso um processo

de deteriorao dos materiais produzindo alteraes prejudiciais indesejveis nestes. Este

fenmeno, ao entrar em ao, faz com que os materiais percam suas qualidades essenciais,

tais como resistncia mecnica, elasticidade, ductilidade, esttica, etc., j que o produto da

corroso um elemento que no possui as caractersticas do material original.

Alm de materiais ferrosos, a corroso tambm acontece nos demais metais, como

o zinco, o mangans, o alumnio, etc, e at em metais considerados nobres como a prata, o

ouro e a platina. Tambm a deteriorao de materiais no metlicos, como concreto,

borracha, polmeros e madeira, devido ao do meio ambiente considerado por alguns

autores como corroso.

Percebe-se ento que a corroso um fenmeno muito amplo e que aborda os mais

diferentes tipos de materiais. Mas com os metais que este fenmeno alcana uma

conotao de destaque. Devido grande aplicao deste nos mais diversos campos, as

conseqncias da ocorrncia deste fenmeno ocasionaram e ainda ocasionam os mais

diversos acidentes, causando enormes prejuzos at que se compreendesse melhor o seu

mecanismo de atuao. Como o fenmeno da corroso envolve vrios tipos de

mecanismos, importante conhec-los para que, no caso de sua ocorrncia, possamos

rapidamente estabelecer um diagnstico.

3.1.1. Mecanismo genrico

Genericamente podemos dizer que a corroso um processo inverso do processo de

fabricao dos metais no nobres. Neste, o metal obtido adicionando-se energia

(processos trmicos, qumicos, eltricos e mecnicos) ao minrio de ferro at reduzi-lo ao

estado metlico. Na corroso, o metal em estado metlico tende a reagir espontaneamente

com o meio em que est inserido, perdendo aquela energia introduzida na fabricao e

voltando a um estado no metlico.

27

Metal

Corroso

Metalurgia

Composto + Energia

Com exceo de alguns metais nobres, que podem ocorrer no estado elementar, os

metais so geralmente encontrados na natureza sob a forma de compostos, sendo comum

as ocorrncias de xidos e sulfetos metlicos. Os compostos que possuem contedo

energtico inferior aos dos metais so relativamente estveis. Deste modo, os metais

tendem a reagir espontaneamente com os lquidos ou gases do meio ambiente em que so

colocados.

Mas para que o fenmeno acontea necessrio que algumas condies estejam

presentes. A influncia do meio o principal fator condicionante para o desenvolvimento

do processo. Tambm as caractersticas qumicas e fsicas do metal afetam muito esse

fenmeno. Estas duas condies devem, necessariamente, estar atuando em conjunto para

que as reaes qumicas de corroso ocorram.

Existem materiais que se corroem em um determinado meio, sob determinadas

condies, e outros no. Os metais nobres podem permanecer anos sem perder o seu brilho

metlico, mas quando submetidos a determinadas condies ambientais acabam por se

corroer. O ouro e a platina, quando submetidos a ao da mistura de cido clordrico (HCl)

e cido ntrico (HNO3) se corroem, enquanto que o ferro no atacado. O cobre sofre

corroso acentuada quando sujeito ao de solues amoniacais. O alumnio, em

presena de cido clordrico, cal ou bases fortes rapidamente corrodo. O ferro, em

presena de cido sulfrico concentrado, no atacado. Conclumos ento que o fenmeno

da corroso leva em considerao o metal, o meio ambiente em que est inserido e as

condies de atuao deste meio.

Temos dois mecanismos bsicos que abrangem todos os processos corrosivos

existentes na natureza: a corroso qumica e a corroso eletroqumica. No primeiro caso a

oxidao do metal ocorre sem a transferncia de eltrons e um mecanismo restrito

basicamente a processos industriais submetidos a altas temperaturas, portanto sero

desconsiderados neste trabalho. O segundo se caracteriza basicamente pela transferncia de

eltrons do nodo para o ctodo atravs de uma ligao eltrica e um meio eletrlito que

envolve os eletrodos, e constitui praticamente quase todos os casos de formao da

28

corroso. As condies necessrias para a ocorrncia desse processo so:

i. Presena de gua lquida;

ii. temperatura relativamente baixa normalmente temperatura ambiente;

iii. formao de uma pilha eletroqumica.

Podemos comparar o fenmeno da corroso com o fenmeno da ocorrncia do

fogo. Para que este acontea necessria a presena de trs elementos: combustvel,

oxignio e calor. Basta eliminar qualquer um destes elementos e o fenmeno se extingue.

Com a corroso a situao semelhante. Basta eliminar qualquer um dos elementos citados

anteriormente para que o processo deixe de ocorrer. Por exemplo, nos desertos, onde a

presena de gua escassa, a corroso nula ou insignificante.

A corroso um fenmeno complexo e as suas formas de atuao podem assumir

vrios aspectos. As condies acima so observadas em um incontvel nmero de

situaes do nosso cotidiano. Tanto a gua como a temperatura so elementos cotidianos

naturais. Vamos ento analisar particularmente o fenmeno da pilha eletroqumica pois

justamente a que encontramos a razo da ocorrncia do fenmeno.

3.1.2. A pilha eletroqumica

A corroso eletroqumica s pode ocorrer se houver um deslocamento de eltrons

entre o nodo e o ctodo. Isso implica na existncia de um circuito eltrico com

caractersticas bastante peculiares para dar origem ao fenmeno. Destacamos ento a

existncia de quatro elementos fundamentais:

nodo: Elemento ou regio de maior potencial eltrico, em que a corrente

eltrica sai do material e onde ocorre o desgaste por corroso.

Ctodo: Elemento ou regio onde so promovidas as reaes catdicas

responsveis pela formao da fora eletromotriz. o responsvel

pela origem do fenmeno da corroso. No sofre desgaste por

corroso.

Eletrlito: Soluo condutora que envolve tanto a regio andica como a

catdica.

29

Ligao eltrica: Estabelece contato direto entre a regio andica e catdica

O mecanismo mostrado na figura 4 apresenta genericamente como ocorre o

processo da corroso, no falando nada sobre as causas e outros detalhes. Verifica-se assim

a necessidade de um estudo mais detalhado para explicar porque aparecem estas regies

andicas e catdicas, dando origem s correntes eltricas e ao circuito responsvel pelo

aparecimento do fenmeno. Questes como por que, em um mesmo pedao de metal,

surgem regies andicas e catdicas ou por que um determinado metal corrodo em

um determinado meio e outro no podem ser melhor compreendidas ao se analisar

aspectos da termodinmica e das heterogeneidades destes. Tambm devemos considerar

que muito comum a existncia de dois ou mais mecanismos responsveis pela ocorrncia

do processo.

Reaes catdicas

Existe um princpio fundamental da corroso que estabelece que a soma da

velocidade de todas as reaes andicas deve ser igual soma da velocidade das reaes

catdicas. Isso significa dizer que a velocidade de corroso no nodo est vinculada

unicamente ao nmero de reaes qumicas que ocorrem no ctodo de uma pilha

eletroqumica, ou seja, se no houver nenhuma reao catdica no eletrodo, no aparecer

nenhuma corrente eltrica responsvel pela formao da corroso no nodo e

conseqentemente o processo de corroso neste no ocorrer. Como esta reao a

responsvel pela fora eletromotriz que d origem corrente, temos, ento, identificada a

origem do fenmeno. Experimentalmente verifica-se que as duas principais reaes

Figura 4 Exemplo de uma pilha eletroltica genrica

30

catdicas em corroso aquosa so:

A reao de evoluo do hidrognio

2H+ +2e H2 (meios muito cidos ou meios fracamente cidos, neutros e alcalinos

desaerados)

A reao de reduo do oxignio

O2 + 4H+ + 4e 2H2O (meios fracamente cidos aerados)

O2 + 2H2O + 4e 4OH- (meios neutro e alcalinos aerados)

Embora existam outros tipos, as duas acima representam a quase totalidade dos

casos. Como a maioria das solues aquosas contm oxignio dissolvido, normalmente a

principal reao catdica a reduo do oxignio, apesar de as duas reaes acima

poderem ocorrer simultaneamente. Porm existem diversas situaes em que podemos ter

predomnio de um ou de outro.

a) A pilha de eletrodos metlicos diferentes

Figura 5 Exemplo de um par metlico

Submetendo-se vrios metais a uma anlise em laboratrio, sob diferentes

condies, verifica-se que cada um possui diferente tendncia para ceder ou receber

eltrons em relao a um eletrodo padro, de acordo com o meio. Isso implica na

31

existncia de uma ordem preferencial entre os metais para ocorrncia das reaes de

oxidao e reduo (e tambm da corroso). Segundo o desenho da figura 5, quando

colocamos dois metais diferentes em contato, devido a esta diferena, surge uma ddp

(diferena de potencial) entre os dois e, ao colocarmos estes metais junto a uma soluo

eletroltica, fecha-se um circuito eltrico no qual o metal com maior tendncia para ceder

eltrons (neste caso o ferro) funcionar como nodo e o outro metal (cobre) como ctodo.

Surge ento a pilha eletroqumica de eletrodos metlicos diferentes, tambm

conhecida como pilha galvnica. Quanto maior esta diferena entre os dois metais para

ceder ou receber eltrons, maior ser a ddp entre o nodo e o ctodo e maior ser a taxa de

corroso que ocorre no nodo. Sem nos preocuparmos com os aspectos da termodinmica e

eletroqumicos, temos na tabela 1 uma srie galvnica de materiais metlicos em gua do

mar.

Tabela 1 - Tabela prtica de nobreza em gua do mar - NUNES50, RAMANATHAN 57

1. Magnsio e sua ligas 2. Zinco 3. Alumnio comercialmente puro (1100) 4. Cdmio 5. Liga de alumnio (4,5 Cu; 1,5 Mg; 0,6 Mn) 6. Ao carbono 7. Ferro fundido 8. Ao inoxidvel 9. Ni-Resist (ferro fundido com alto nquel) 10. Ao inoxidvel (ativo) AISI-304 (18-8 Cr-Ni) 11. Ao inoxidvel (ativo) AISI-316 (18-10-2 Cr-Ni-Mo) 12. Liga de chumbo e estanho (solda) 13. Chumbo 14. Estanho 15. Nquel (ativo) 16. Inconel (ativo) 17. Lates (Cu-Zn) 18. Cobre 19. Bronze (Cu-Sn) 20. Cupro nqueis (60-90 Cu, 40-10 Ni) 21. Monel (70 Ni 30 Cu) 22. Solda prata 23. Nquel (passivo) 24. Inconel (passivo) 25. Ao inoxidvel ao cromo (11-13 Cr passivo) 26. Ao inoxidvel AISI-304 (passivo) 27. Ao inoxidvel AISI-316 (passivo) 28. Prata 29. Titnio 30. Grafite 31. Ouro 32. Platina

EXTREMIDADE CATDICA(reaes catdicas)

EXTREMIDADE ANDICA(onde ocorre corroso)

32

A tabela 1 nos apresenta a tendncia dos metais para se corroerem. Ela muito til

para se prever qual metal sofrer o ataque por corroso no caso de haver contato entre si (o

mais prximo da extremidade andica). Neste caso o eletrlito a gua do mar, que um

dos eletrlitos mais comuns e representativos encontrados na natureza. Contudo este no

o problema de corroso mais comum, e relativamente fcil de ser resolvido pois as

tcnicas para evitar o seu aparecimento so relativamente simples. Pode ser facilmente

prevenido desde que na etapa de projeto sejam tomadas as devidas precaues.

Nos edifcios metlicos relativamente comum encontrarmos situaes em que

dois metais estejam em contato caracterizando este tipo de pilha. A galvanizao de telhas,

parafusos, porcas e arruelas entre outros, constitui o maior exemplo de como este contato

entre metais (ao carbono e zinco) acontece. Isto sem levar em considerao as torres

metlicas de transmisso de energia e comunicaes que so inteiramente constitudas de

elementos galvanizados. Como o ao estrutural, ou ao carbono, mais nobre do que o

zinco utilizado no revestimento, o fenmeno de corroso ocorrer no zinco e no no ao, o

que a situao desejada nestes casos pois a vida til do elemento se prolonga

consideravelmente. Tambm possvel se encontrar situaes em que temos esquadrias

metlicas indevidamente em contato com a estrutura, o que tambm caracteriza este tipo de

fenmeno.

b) A pilha de ao local

a mais comum de ocorrer nos materiais que no formam pelcula apassivadora.

De acordo com RAMANATHAN57, este um tipo de pilha em que a ddp surge

principalmente devido as heterogeneidades do material. Estas heterogeneidades provocam

em um mesmo corpo regies andicas e catdicas. O interior do metal funciona como

ligao eltrica, bastando apenas a presena do eletrlito para ocorrer o processo de

corroso.

um dos tipos de corroso que acontecem normalmente em elementos de ao e na

pelcula de zinco que recobre o ao galvanizado. A corroso, ou se estende por toda a

superfcie exposta, ou se concentra em regies preferencialmente andicas dos elementos.

As principais heterogeneidades causadoras de uma ddp (diferena de potencial) entre dois

pontos de um metal so:

33

Incluses, segregaes, bolhas e trincas

Compostos normalmente presentes em metais comerciais e impurezas que surgem

por ocasio do resfriamento funcionam como microctodos no retculo cristalino,

provocando corroso localizada nos pontos de incrustao. Bolhas e trincas, pelo fato de

poderem armazenar gua em seu interior, criam condies para o surgimento de corroso

por concentrao ou aerao diferencial.

Estados diferentes de tenses

As regies tensionadas do metal apresentam um potencial diferente das demais,

funcionando normalmente como nodo em relao ao restante do elemento.

Polimento diferencial

Metais com diferena de rugosidade em sua superfcie apresentam tambm

diferentes potenciais. Quanto maior o polimento, maior ser o seu potencial, funcionando a

superfcie mais rugosa como nodo.

Diferena no tamanho e no contorno dos gros

Durante sua fabricao, ao se solidificar, o metal forma agrupamentos cristalinos

chamados gros. Estes gros podem possuir diversos tamanhos e orientaes que influem

no potencial de cada um. Gros menores funcionam como nodos enquanto que os maiores

como ctodos. J a regio de contorno dos gros apresenta imperfeies no retculo

cristalino em relao ao interior do gro. Geralmente esta regio funciona como nodo em

relao ao interior do gro.

Tratamentos trmicos diferentes

Se um metal sofre um processo de aquecimento localizado, tal como solda ou corte

por maarico, aquela regio aquecida pode apresentar potencial diferente do resto.

Normalmente a regio aquecida passa a funcionar como nodo enquanto que o resto do

34

metal como ctodo. Na solda, a regio que funciona como nodo no a do cordo e sim a

do entorno do cordo, conhecida como zona termicamente afetada, j que o metal de solda

normalmente mais nobre do que o metal base.

Materiais de diferentes pocas de fabricao

Com o passar dos anos novas tecnologias e produtos metlicos vo surgindo, de

modo que as caractersticas destes produtos se tornam diferentes das de seus antecessores.

Portanto os potenciais destes novos produtos, por vrios motivos, so diferentes,

ocasionando ento uma ddp entre eles.

Diferenas de temperatura e de iluminao

Diferenas de temperatura podem provocar um tipo de pilha conhecida como

termogalvnica. A regio andica se localiza onde a temperatura for mais alta, enquanto

que a catdica na mais baixa. Normalmente esta diferena de temperatura surge devido

diferena de temperatura existente no prprio eletrlito. J a iluminao faz com que a

regio iluminada funcione como ctodo, enquanto que a regio de sombra como nodo.

c) A pilha ativa-passiva

um tipo de pilha que ocorre em materiais que apresentam pelcula apassivadora.

Exemplos de metais em que ocorre este fenmeno so: alumnio, nquel, molibdnio,

titnio, zircnio, ao inoxidvel, cromo, etc. Se esta pelcula for rompida, seja por ao

mecnica, seja por ao desestabilizadora de ons halogenetos, surge ento uma pilha

formada pela pelcula (regio catdica) e pelo metal exposto no rompimento (regio

andica). A corroso neste caso se caracteriza basicamente pela formao de pequenos

pontos localizados de corroso chamados pites. Este tipo de corroso no se aplica para

o ao carbono e para o zinco.

d) A pilha de concentrao inica

uma pilha que surge sempre que um material metlico se encontra exposto a uma

35

soluo com concentraes diferentes de seus prprios ons e sem a presena de oxignio

dissolvido. Onde houver maior concentrao dos ons metlicos teremos uma regio

catdica e onde tivermos menor concentrao, teremos a regio andica. um tipo de

corroso que ocorre mais em equipamentos especficos sujeitos a ao deste tipo de

eletrlito. No um tipo de corroso muito comum na natureza j que a maioria das

solues aquosas encontra-se em contato com o oxignio atmosfrico, o que favorece a sua

dissoluo na soluo provocando um outro tipo de corroso chamada corroso por

aerao diferencial.

e) A pilha de aerao diferencial

Juntamente com a pilha de ao local, a que mais se aplica nas estruturas

metlicas. Semelhante pilha de concentrao inica, a pilha de aerao diferencial surge

devido diferena de concentrao do on oxignio na soluo. A regio de menor

concentrao funciona como nodo e a regio de maior concentrao como ctodo.

muito comum acontecer em peas que formem gotas de gua em sua superfcie, onde a

corroso acontece na regio mais interna das gotas devido menor concentrao de

oxignio e tambm no interior de frestas e trincas, onde a concentrao de oxignio

menor no interior da fresta.

3.1.3. O meio

Para haver corroso, preciso que os quatro elementos bsicos estejam presentes: o

nodo, o ctodo, a ligao eltrica e o eletrlito. O prprio metal, na maioria das situaes

reais, se torna o elemento de ocorrncia dos trs primeiros. Porm o quarto elemento, ou

seja o eletrlito, pode aparecer sob diferentes condies. Em edificaes, a origem do

eletrlito vem essencialmente de um dos seguintes meios:

i. atmosfera;

ii. gua;

iii. solo.

Existem vrios outros tipos de corroso baseados no meio. Porm estes mostrados

36

acima so responsveis pela grande maioria dos ataques nas estruturas metlicas em geral.

a) Corroso em atmosfera

Este o processo mais comum de ocorrncia de corroso nas estruturas metlicas.

A origem do eletrlito est relacionado com a localizao do empreendimento, com os

indices de umidade, com as caractersticas pluviomtricas, temperatura e outros.

Construes junto orla marinha esto sujeitas presena de ons cloretos e outros

halogenetos. J as zonas indstriais produzem essencialmente gases oriundos da queima de

combustveis com alto teor de enxofre, alm de diversos outros tipos de contaminantes.

Ambientes urbanos e semi-industriais se caracterizam basicamente pela queima de

combustvel de veculos automotores e gases industriais, com altos ndices de xidos de

enxofre e dixido de carbono. Apenas os ambientes rurais propiciam uma melhor condio

ambiental para a no ocorrncia do processo de corroso em virtude de sua atmosfera ser

relativamente limpa dos contaminantes.

Primeiro necessrio se fazer uma pequena anlise das partes que compem a

atmosfera para ento se entender como se forma o eletrlito. Alm dos gases comuns,

como o O2, o CO2, vapor dgua e o N2, a atmosfera tambm composta por xidos de

enxofre, amnia, ons cloreto, poeira, cinzas e outros de menor importncia. O eletrlito

neste caso se constitui basicamente da gua que se condensa na superfcie metlica (gua

de condensao de chuva, orvalho, neblina, etc.) juntamente com gases, sais de enxofre e

cloretos dissolvidos, alm de poeiras e outros poluentes diversos que podem acelerar o

processo corrosivo.

Pode-se caracterizar melhor os ambientes corrosivos ou as condies que

favorecem a corroso atmosfrica da seguinte forma:

i. Atmosfera marinha: sobre a orla marinha at 500m da praia com ventos

predominantes na direo da estrutura a ser pintada;

ii. atmosfera junto orla marinha: aquela situada alm de 500m da praia e at onde os

sais podem alcanar;

iii. atmosfera industrial: envolve regies com muitos gases provenientes de combusto,

particularmente gases oriundos de combustveis com alto teor de enxofre;

iv. atmosfera mida: locais com umidade relativa mdia acima de 60%;

37

v. atmosfera urbana e semi industrial: ocorre nas cidades onde se tem uma razovel

quantidade de gases provenientes de veculos automotores e uma indstria

razoavelmente desenvolvida;

vi. atmosfera rural e seca: locais, em geral no interior, onde no h gases industriais, sais

em suspenso e a umidade relativa do ar se apresenta com valores sempre mais

baixos.

A ao corrosiva da atmosfera depende fundamentalmente dos seguintes fatores:

Partculas slidas

As partculas slidas, sob a forma de poeira, existem na atmosfera e a tornam mais

corrosiva pois pode ocorrer:

i. Deposio de material no metlico como slica, que embora no atacando

diretamente o material metlico cria condies de aerao diferencial, ocorrendo

corroso localizada abaixo do depsito: as partes sujeitas poeira so as mais

atacadas em peas estocadas sem nenhuma proteo;

ii. deposio de substncias que retm umidade ou so higroscpicas: aceleram o

processo corrosivo, pois aumentam o tempo de permanncia de gua na superfcie

metlica. Como exemplo podem ser citados cloretos de clcio e cloreto de magnsio

que so substncias higroscpicas, e o xido de clcio;

iii. deposio de sais que so eletrlitos fortes, como sulfato de amnio, (NH4)2SO4, e

cloreto de sdio, NaCl; da a maior ao corrosiva de atmosferas marinhas devido

presena de nvoa contendo sais como NaCl e cloreto de magnsio MgCl2;

iv. deposio de material metlico: se o material metlico depositado for de natureza

qumica diferente daquele da superfcie em que estiver depositado, poder ocorrer

formao de pilhas de eletrodos metlicos diferentes com a conseqente corroso do

material mais ativo;

v. deposio de partculas slidas que, embora inertes para o material metlico, podem

reter sobre a superfcie metlica gases corrosivos existentes na atmosfera: caso de

partculas de carvo que, devido ao seu grande poder de adsoro, retiram por

exemplo, dixido de enxofre, SO2, de atmosferas industriais, o qual com a umidade

38

presente forma o cido sulfuroso, H2SO3, e tambm cido sulfrico, H2SO4,