UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAISESCOLA DE ENGENHARIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS E CONSTRUÇÃO
CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM CONSTRUÇÃO CIVIL
PATOLOGIA DAS ALVENARIAS
Causa / Diagnóstico / Previsibilidade
Belo Horizonte
2008
UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAISESCOLA DE ENGENHARIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS E CONSTRUÇÃO
CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM CONSTRUÇÃO CIVIL
PATOLOGIA DAS ALVENARIAS
Causa / Diagnóstico / Previsibilidade
JULIANA BORGES DE SENNA VALLE
Monografia apresentada à Escola de Engenharia da
Universidade Federal de Minas Gerais, como parte
dos requisitos para obtenção do título de
Especialização em Tecnologia da Construção Civil
Orientador: Abdias Magalhães Gomes
Belo Horizonte
2008
SUMÁRIO_______________________________________________
Lista de figuras..........................................................................................................
Lista de tabelas..........................................................................................................
Resumo ......................................................................................................................
1. Introdução............................................................................................................... 1
2. Conceitos fundamentais ......................................................................................... 2
2.1 – Definição de alvenaria ................................................................................... 2
2.2 – Classificação das paredes ............................................................................... 3
2.3 – Patologias das paredes não estruturais ........................................................... 3
2.4 – Fissuração das paredes de alvenaria não estrutural ........................................ 5
2.5 – Patologias em paredes estruturais .................................................................. 6
2.6 – Fissuração das paredes de alvenaria estrutural................................................ 7
3. Comportamento das alvenarias .............................................................................. 8
3.1 – Fissuração das alvenarias submetidas à compressão ..................................... 8
3.2 – Carga admissível de compressão .................................................................. 11
4. Mecanismo de formação de fissuras ...................................................................... 16
4.1 – Fissuras causadas por movimentações térmicas .......................................... 18
4.1.2 – Movimentação térmica da laje de cobertura sobre paredes ................... 19
4.2 – Fissuras causadas por movimentações higroscópicas................................... 22
4.3 – Fissuras causadas por atuação de sobrecargas ............................................. 28
4.4 – Fissuras causadas por recalques de fundação ............................................... 31
4.5 – Fissuras causadas pela retração de produtos à base de cimento ................... 42
5. Deformações estruturais ......................................................................................... 48
5.1 – Fissuras causadas por deformação estrutura de concreto armado................ 50
6. Fatores que alteram que a resistência final das alvenarias...................................... 56
7. Previsibilidade das fissuras .................................................................................... 61
8. Conclusão ............................................................................................................... 70
9. Referências bibliográficas ...................................................................................... 72
i
v
vi
i
LISTA DE FIGURAS_______________________________________________
Figura 2.3.1 – Síntese das ocorrências das patologias ............................................... 4
Figura 3.1.1- Solicitação flexo compressão no componente alvenaria....................... 8
Figura 3.1.2 – Interação bloco – argamassa ............................................................... 9
Figura 3.1.3 – Resistência à compressão da alvenaria em função da resistência à compressão da argamassa ..........................................................................................
10
Figura 3.2.1 - Deformação da parede x Tipo de argamassa ..................................... 11
Figura 3.2.2 – Tensões admissíveis na interação bloco – argamassa ......................... 11
Figura 3.2.3 – Excentricidades das reações ............................................................... 12
Figura 3.2.4 – Momentos fletores resultantes de excentricidades de cargas verticais e ou transversais .....................................................................................................
13
Figura 3.2.5 – Esforços de cisalhamento e flexão devido a cargas horizontais aplicadas na direção paralela ao plano da parede........................................................
13
Figura 3.2.6 – Fatores de majoração das tensões ao longo de janela presente numa parede (comp. parede/h parede =2 e comp. Parede/comp.janela= 2,8).................
14
Figura 3.2.7 – Fatores de majoração das tensões ao longo de janela presente numa parede (comp. parede/h parede =1 e comp. Parede/comp.janela= 2,9).................
14
Figura 3.2.8 – Fatores de majoração das tensões ao longo da porta (comp. parede/h parede =1 e porta no centro da parede)............................................
15
Figura 3.2.9 – Fatores de majoração das tensões ao longo da porta (comp. parede/h parede =1 e porta deslocada em relação ao centro da parede).....................
15
Figura 4.1 – Mecanismo de formação de fissura........................................................ 16
Figura 4.2 – Formação de fissura diagonal................................................................. 16
Figura 4.3 – Formação de fissuras escalonada............................................................ 17
Figura 4.4 – Combinação de fissuras.......................................................................... 17
Figura 4.5 – Modelos de ruptura por carga horizontal no plano da parede................ 17
Figura 4.6 – Propagação das tensões numa laje de cobertura com bordos vinculados devido a efeitos térmicos ......................................................................
19
Figura 4.7 – Movimentações que ocorrem numa laje de cobertura , sob ação da elevação da temperatura ..........................................................................................
20
Figura 4.8 – Trinca típica presente no topo da parede paralela ao comprimento da laje, a direção das fissuras são perpendiculares às resultantes de tração(δt) , indica o sentido da movimentação térmica ( no caso, da esquerda para direita ).................
20
Figura 4.9 – Fissura causada pela expansão térmica da laje de cobertura ............... 21
Figura 4.10 – Fissura causada pela expansão térmica da laje de cobertura................ 21
Figura 4.11 – Trincas de cisalhamento provocadas por expansão térmica da laje de cobertura.....................................................................................................................
21
Figura 4.12 – Fissura causada pela retração térmica da laje de cobertura.................. 22
Figura 4.13 – Propriedades higrotérmicas de alguns materiais de construção........... 24
Figura 4.14 – Gráfico retração x tempo em relação as movimentações reversíveis... 24
Figura 4.15 – A expansão dos tijolos por absorção de umidade provoca o fissuramento vertical da alvenaria no canto do edifício .............................................
25
Figura 4.16 – Parede externa assentada com juntas a prumo sem alinhamento vertical ocasionando aparecimento de ponto de penetração de umidade para
26
ii
interior do edifício.......................................................................................................Figura 4.17 – Trincas horizontais na alvenaria provenientes da expansão dos tijolos: o painel é solicitado à compressão na direção horizontal...............................
26
Figura 4.18 – Trinca vertical no terço médio da parede, causada por movimentações higroscópicas de tijolos de solo-cimento..........................................
27
Figura 4.19 – Destacamento entra argamassa e componentes de alvenaria................ 27
Figura 4.20 – Trinca horizontal na base da alvenaria por efeito da umidade do solo. 28
Figura 4.21 – Fissuração típica da alvenaria causada por sobrecarga vertical............ 29
Figura 4.22 – Trincas horizontais na alvenaria provenientes de sobrecarga ............. 29
Figura 4.23- Ruptura localizada da alvenaria sob o ponto de aplicação da carga e propagação de fissuras a partir desse ponto................................................................
30
Figura 4.24- Fissuração no entorno de abertura em parede solicitada por sobrecarga vertical......................................................................................................
30
Figura 4.25 – Fissuração típica nos cantos das aberturas sob atuação de sobrecargas .................................................................................................................
31
Figura 4.26 – Configurações das fissuras em algumas situações de recalques........... 32
Figura 4.27 – Gráfico pressão x recalque de sapatas apoiadas em areias ................. 33
Figura 4.28 – Gráfico pressão x recalque de sapatas apoiadas em argilas.................. 34
Figura 4.29 – variação dos recalques absolutos e diferenciados em edifícios assentados sobre argila ...............................................................................................
36
Figura 4.30 – Fundações contínuas solicitadas por carregamentos desbalanceados : o trecho mais carregado apresenta maior recalque , originando-se trincas de cisalhamento no painel................................................................................................
37
Figura 4.31 – Fundações contínuas solicitadas por carregamentos desbalanceados : sob as aberturas surgem trincas de flexão...................................................................
37
Figura 4.32 – Recalque diferenciado no edifício menor pela interferência no seu bulbo de tensões , em função da construção do edifício maior...................................
38
Figura 4.33 – Recalque diferenciado por consolidações distintas do aterro carregado.....................................................................................................................
38
Figura 4.34 – Fundações assentadas sobre seções de corte e aterro , trincas de cisalhamento nas alvenaria..........................................................................................
38
Figura 4.35 – Recalque diferenciado por falta de homogeneidade do solo................ 39
Figura 4.36 – Recalque diferenciado por rebaixamento do lençol freático. O terreno foi cortado à esquerda do edifício...................................................................
39
Figura 4.37 – Diferentes sistemas de fundação na mesma construção: recalques diferenciados entre os sistemas com presença de trincas de cisalhamento no corpo da obra............ ............................................................................................................
40
Figura 4.38 – Recalques diferenciados entre pilares: surgem trincas inclinadas na direção do pilar que sofreu maior recalque ................................................................
40
Figura 4.39 – Trinca provocada por recalque advindo da contração do solo, devida à retirada de água por vegetação próxima...................................................................
41
Figura 4.40 – Fissura de recalque vertical: as partes seccionadas da construção comportam-se individualmente como corpos rígidos.................................................
41
Figura 4.41 – Fissuras em paredes externa promovidas pela retração da laje de cobertura.....................................................................................................................
44
Figura 4.42 – Fissuras em paredes externas causadas pela retração de lajes intermediárias .............................................................................................................
44
Figura 4.43 – Destacamento provocado pelo encunhamento precoce da alvenaria ... 45
Figura 4.44 – Retração de paredes e blocos de concreto em função da idade e da vinculação...................................................................................................................
45
iii
.Figura 4.45 – Retração de blocos de concreto assentados com diferentes tipos de argamassa....................................................................................................................Figura 4.46 – Fissura de retração na alvenaria em seção enfraquecida pela presença de tubulação................................................................................................................
46
Figura 4.47 – Fissuração generalizada causada pela retração dos componentes de alvenaria e pelo excesso de aberturas ( janelas) na parede.........................................
47
Figura 4.48 – Fissura de retração em parede de concreto na seção enfraquecida pela presença do vão de janela....................................................................................
47
Figura 4.49 – Fissura em parede monolítica relativamente extensa provocada pela retração do concreto...................................................................................................
48
Figura 5.1 – Previsão de flechas em componentes fletidos ( paredes)........................ 49
Figura 5.2 - Componente fletido ocasionando a formação de bielas de compressão em paredes sem aberturas...........................................................................................
50
Figura 5.3 – Trincas em paredes de vedação: deformação do suporte maior que a deformação da viga superior.......................................................................................
51
Figura 5.4 – Trincas em parede de vedação: deformação do suporte inferior à deformação da viga superior ......................................................................................
51
Figura 5.5 – Trincas em parede de vedação : deformação do suporte idêntica à deformação da viga superior.......................................................................................
51
Figura 5.6 - Componente fletido ocasionando a formação de bielas de compressão em paredes com aberturas ( janelas)...........................................................................
52
Figura 5.7 – Configuração típica de fissuras em paredes com aberturas causadas pela deformação dos componentes estruturais ...........................................................
52
Figura 5.8 – Configuração típica de fissuras em paredes estruturais com aberturas . 52
Figura 5.9 - Componente fletido ocasionando a formação de bielas de compressão em paredes com aberturas ( portas).............................................................................
53
Figura 5.10- Componente fletido ocasionando a formação de bielas de compressão em região de balanço da viga......................................................................................
53
Figura 5.11 – Trincas na alvenaria provocadas por deflexão da região em balanço da viga.........................................................................................................................
54
Figura 5.12 – Exemplos de trincas na alvenaria em edifício provocadas por deflexão da região em balanço da viga.......................................................................
54
Figura 5.13 – Exemplos de trincas na alvenaria em edifício provocadas por deflexão da região em balanço da viga.......................................................................
54
Figura 5.14 – Trinca horizontal na base da parede provocada pela deformação excessiva da laje ( rotação da laje)..............................................................................
55
Figura 6.1 – Influência da execução na resistência final da parede............................ 56
Figura 6.2 – Assentamentos de blocos com preenchimento inadequado das juntas de assentamento..........................................................................................................
56
Figura 6.3 – Espessura da junta de assentamento variando entre 16 a 19 mm reduz a resistência final da parede .......................................................................................
57
Figura 6.4 – Amarração das paredes (correto e errado).............................................. 58
Figura 6.5 – Encontro das amarrações das paredes ................................................... 58
Figura 6.6. – Fissura causada por falha na concretagem e amarração incorreta......... 59
Figura 7.1 – Exemplo de edifício sobre pilotis. O edifício compõem-se de estrutura de concreto e as paredes de alvenaria tem função de vedação.....................
61
Figura 7.2 – Configuração de tensões de compressão e tração no componente estrutural ( viga superior) ...........................................................................................
62
Figura 7.3 – Configuração de tensões de tração no componente estrutural(viga superior) e formação de bielas de compressão( nas paredes) em direção a viga
62
iv
superior, onde está sendo tracionado, devido a deformação por flexão do suporte superior.......................................................................................................................Figura 7.4 – Configuração de tensões de compressão no componente estrutural( viga) e formação de bielas de compressão ( nas paredes ) em direção contrária a parte comprimida, devido a deformação por flexão do suporte inferior ....................
63
Figura 7.5 – Configuração de tensão axial provocado por recalque diferencial da fundação com formação de bielas de compressão no canto extremo do recalque .....
63
Figura 7.6 – A mesma configuração de tensão da figura anterior , porém observa-se quanto maior o comprimento da parede de alvenaria , maior será a magnitude das bielas de compressão............................................................................................
64
Figura 7.7. – Configuração de tensão de compressão em vão de alvenaria( janela) em balanço de viga , formando bielas de retração na alvenaria..................................
64
Figura 7.8 – Configuração de tensões de compressão em balanço de vigas sem aberturas de vãos de alvenaria. ...............................................................................
65
Figura 7.9 - Configuração de tensões de compressão em balanço de viga com aberturas nos vãos de alvenaria. .................................................................................
65
Figura 7.10 - Configuração de tensões de compressão em balanço de vigas sem aberturas de vãos de alvenaria , provocadas por deflexão da região do suporte inferior na extremidade dos cantos.............................................................................
66
Figura 7.11 - Configuração de tensões de compressão em balanço de viga com aberturas de vãos de alvenaria , provocadas por deflexão da região do suporte inferior na extremidade dos cantos ............................................................................
66
Figura 7.12 - Configuração de tensões de compressão em balanço de viga sem aberturas de vãos de alvenaria ...................................................................................
67
Figura 7.13 - Configuração de tensões de compressão em balanço de viga com abertura de vãos de alvenaria .....................................................................................
67
Figura 7.14 – Configuração de tensões provocada por movimentações térmicas na interação laje de cobertura sobre paredes de alvenaria que introduzem tensões de tração e de cisalhamento nas paredes..........................................................................
68
v
LISTA DE TABELAS_______________________________________________
Tabela 2.2.1 - Classificação das paredes ................................................................... 3
Tabela 2.3.2 – Causas e agentes de patologias não estruturais................................... 5
Tabela 2.4.1 – Classificação das principais causas de fissuração em paredes ........... 6
Tabela 6.1 – Distância máxima entre a juntas de controle ......................................... 59
Tabela 6.2 – Recomendação de juntas de controle em função da intensidade da contração esperada para alvenaria ..............................................................................
60
Tabela 6.3 – Distância máxima entre juntas de controle em alvenarias armadas e não armadas ................................................................................................................
60
vi
RESUMO_______________________________________________
Em função da grande procura de soluções sobre o tema justifica-se estudar o comportamento
das alvenarias estruturais e de vedação , os mecanismos que levam ao surgimento de
patologias. Permitir o diagnóstico das mesmas e a aplicação de medidas preventivas, baseado
em conhecimentos científicos e suas respectivas soluções para tratamento. Pretende –se aqui,
identificar e distinguir as patologias inerentes ao comportamento estrutural (aspectos
relacionados com concepção e construção) e patologias inerentes ao comportamento da
alvenaria como material, patologias oriunda da interação bloco - argamassa , com ênfase na
no mecanismo de formação de fissuras de origem térmica . Recorda-se que as variações
térmicas provocam a dilatação das paredes dos elementos construtivos e dos diversos
materiais que os compõem, gerando tensões significativas , não só nas ligações entre os
elementos construtivos, como também em relação as peças de concreto armado e as
argamassas , que apresentam o dobro da dilatação térmica linear do elemento bloco. Deste
modo, optou-se por restringir essa apresentação ao domínio da fissuração causadas por
movimentação térmicas, higroscópica, por atuação de sobrecargas, deformações geradas por
estruturas de concreto, recalques de fundação e fissuras causadas por retração de produtos
cimentícios.
1
1 - INTRODUÇÃO________________________________________________
Nos últimos anos, houve uma profunda mudança na maneira de construir, pois
antigamente as alvenarias eram utilizadas como elemento resistente e de vedação e a sua
estabilidade e resistência eram definidos em função de sua geometria.
Com advento do concreto armado, ocorreram profundas alterações no comportamento
das alvenarias. Hoje, os edifícios são mais altos e esbeltos, a concepção privilegia grandes
vãos, há menos pilares e as lajes apresentam espessura reduzida. Essas ,características, sem
dúvida, trouxeram implicações e tornaram as estruturas mais deformáveis, em paradoxo , com
o advento de blocos vazados , tanto de cerâmica como de concreto mais resistente e
dimensões maiores , o que reduziu a capacidade das alvenarias absorver as deformações. De
fato, isso colaborou para o surgimento das patologias sem que estas mudanças fossem
estudadas.
O processo de racionalização e aceleração da velocidade de execução de obras
trouxeram problemas , pois com o ritmo acelerado da obra pode fazer com que as fôrmas e
cimbramentos sejam retirados antes do momento adequado, e as deformações estruturais
iniciais tendem a ser maiores, reflete em períodos menores de escoramento e início antecipado
das alvenarias, sendo que as patologias mais comum relacionadas à deformação acabam se
manifestando na alvenaria na formação de fissuras em bielas de compressão , arqueamento,
indicando transmissão de cargas para os apoios e também podendo apresentar várias
ocorrência de esmagamento da argamassa de assentamento ocasionando rompimento do
revestimento.
Por todas essas razões, a execução torna-se uma etapa fundamental para minimizar
as patologias decorrentes de deformações estruturais. Já existe a consciência de que não se
deve carregar a estrutura precocemente e dar um tempo razoável para que ocorram as reações
do cimento. È necessário, portanto, repensar sobre a interação estrutura – vedações , para
ganhar em qualidade e produtividade.
2
2 – CONCEITOS FUNDAMENTAIS __________________________________________________
2.1 – DEFINIÇÃO DE ALVENARIA
Entende-se por “alvenaria” a associação de um conjunto de unidades de alvenaria
(tijolos, blocos, pedras, etc.) e ligante(s) que resulta num material que possuiu propriedades
mecânicas intrínsecas capaz de constituir elementos estruturais. Nas alvenarias antigas, as
unidades de alvenaria eram , vulgarmente, a pedra ou o tijolo cerâmico, eventualmente
reforçadas com estrutura interna de madeira.
As alvenarias de pedra tem uma diversificada constituição interna, dependente da
época, dos costumes e do local de construção. São caracterizadas por uma grande
irregularidade geométrica e falta de homogeneidade material, resultado da diversidade de
características (físicas, mecânicas e geométricas) dos materiais utilizados. A presença de
cavidades ou vazios interiores é uma característica destas alvenarias que aparecem, em
maiores ou menores percentagens.
Os tijolos cerâmicos, elaborados a partir de uma pasta de material argiloso, mais ou
menos homogenia, geralmente com formas paralelepípedo , eram cozidos, por exposição ao
sol – tijolos de adobe – ou em fornos de lenha, têm características mais regulares do que as
unidades de pedra natural. Como conseqüência, o uso de unidades de tijolo cerâmico, traduz-
se, também, numa maior regularidade e homogeneidade das suas alvenarias.
As estruturas de alvenaria resultaram, por processos empíricos de aprendizagem
(tentativa e erro), numa associação de elementos resistentes através dos quais a transmissão
das cargas se faz por “trajetórias” de tensões de compressão. Apesar da aparente falta de
ligação entre os elementos o fato é que, muitas destas estruturas, deram provas da sua
eficácia e mantiveram a sua forma durante séculos. Aliás, o sistema construtivo das
alvenarias, baseado na justaposição de unidades com uma fraca ligação entre si, permite o seu
fácil desmonte, o que se traduz numa maior facilidade de manutenção.
3
2.2 – CLASSIFICAÇÃO DAS PAREDES
A classificação tipológica tem como objetivo facilitar a percepção do
comportamento mecânico-estrutural e a origem das patologias. Para o efeito é possível
agrupar paredes com idênticas características morfológico-construtivas, com respeito,
nomeadamente, às unidades de alvenaria, às características de assentamento, às características
do(s) ligante(s) e, fundamentalmente, às características da secção transversal, para definir
tipologias de paredes. A análise da seção desempenha um papel fundamental no estudo das
propriedades e comportamento das alvenarias pelo que uma classificação mais geral apenas se
refere às características da secção transversal, nomeadamente, ao número de paramentos e ao
seu grau de sobreposição.
PAREDES DE VEDAÇÃO RELAÇÃO
AO
EDIFÍCIO
POSIÇÃO
RELAÇÃO A
ESTRUTURA
LIGAÇÃO
COM
ESTRUTURA
PROCESSO
DE PRODUÇÃO
Internas
Externas
Eixo
Face
Vinculada
desvinculada
Moldada “in loco”
Industrializada
PAREDES ESTRUTURAISSITUAÇÃO RELAÇÃO EDIFÍCIO SITUAÇÃO ESTRUTURAL
Internas
Externas
Não armada/ parcialmente armada /
armada / contraventamentos/ sismosTabela 2.2.1 - Classificação das paredes
2.3 – PATOLOGIAS DAS PAREDES NÃO ESTRUTURAIS
No caso das paredes, entenda-se pois, por agora, como patologia não-estrutural
aquela que corresponde a paredes das quais não depende diretamente a estabilidade de outros
elementos construtivos. Esta opção resulta menos clara, do ponto de vista da designação, para
as situações em que os defeitos das paredes não-estruturais resultam do deficiente
4
desempenho ou interação dos elementos estruturais confinantes ou de suporte e para as ações
mecânicas externas ou internas, a que está sujeita a parede, e que põem em causa a sua
própria estabilidade , sem que da sua eventual ruína resultem conseqüências para outros
elementos construtivos.
Figura 2.3.1 – Síntese das ocorrências das patologias
TIPO DE CAUSA FASE AGENTE
HUMANAS
Na fase de
concepção
e projeto
Na fase de
execução
Na fase de
utilização
-Ausência de projeto- Má concepção- inadequação ao ambiente (geotécnico , geofísico,Climático )- Inadequação a condições técnico-econômicos- Informação insuficiente- Escolha ou quantificação inadequada de ações- Modelos de análise ou de dimensionamento incorretos- Pormenorização deficiente-Erros numéricos ou enganos de representação
- Má qualidade dos materiais- Despreparo da mão de obra- Má interpretação do projeto- Ausência ou deficiência de fiscalização
- Ações excessivas face ao projeto- Alteração das condições de utilização- Remodelação e alterações mal estudadas- Degradação dos materiais (deterioração anormal)- Ausência, insuficiência ou inadequação da manutenção- Gravidade- Variações de temperatura
5
AÇÕES NATURAIS
Ações físicas
Ações químicas
Ações biológicas
- Temperaturas extremas- Vento (pressão, abrasão, vibração)
- Presença da água (chuva, neve, umidade do solo,...)-Efeitos diferidos (retração fluência, relaxação)
- Oxidação- Carbonatação- Presença de água- Presença de sais- Chuva ácida- Reações eletroquímicas- Radiação solar (ultra-violetas)
- Vegetais (raízes, trepadeiras, líquenes, bolores, fungos)- Animais (vermes, insetos, roedores, pássaros)
DESASTRES NATURAIS
- Sismo, ciclone, tornado- Trovoada, cheia, tempestade marítima, tsunami- Avalanche, deslizamento de terras, erupção
vulcânica
DESASTRES DE CAUSAS
HUMNAS
- Fogo, explosão, choques, inundações
Tabela 2.3.2 – Causas e agentes de patologias não estruturais
2.4 – FISSURAÇÃO DAS PAREDES DE ALVENARIA NÃO ESTRUTURAL
Na Tabela abaixo, resumem-se as causas técnicas da fissuração de paredes de
alvenaria não estruturais. Estas causas são observáveis em paredes correntes executadas com
os mais diversos materiais, mas é possível identificar um número reduzido de patologias que
são exclusivas - ou têm manifestações particulares - de alguns tipos de materiais. Assuntos
que serão detalhados posteriormente.
CAUSAS
DE FENÔMENOS DE
FISSURAÇÃO
ASPECTOS PRESENTES
Movimentos das fundações – recalques
diferenciais
- Acomodação diferenciais de fundações diretas- Variação do teor de umidade dos solos argilosos- Heterogeneidade e deficiente compactação de aterros
Ação de cargas externas – atuação de
sobrecargas
- concentração de cargas e esforços
6
Deformação da parede devido a
deformabilidade excessiva das estruturas
- Pavimento inferior mais deformável que o superior- Pavimento inferior menos deformável que o superior- Pavimento inferior e superior com deformação idêntica- Fissuração devida à deformação de consolos- Fissuração devida à rotação do pavimento no apoio
Variações térmicas
- Fissuração devida aos movimentos das coberturas- Fissuração devida aos movimentos das estruturas reticuladas- Fissuração devida aos movimentos da própria parede
Variações de umidade
- Movimentos reversíveis e irreversíveis- Fissuração devido à variação do teor de umidade por causas externas- Fissuração devido à variação natural do teor de umidade dos materiais- Fissuração devida à retração das argamassas- Fissuração devida à expansão irreversível do tijolo
Alterações químicas
- Hidratação retardada da cal- Expansão das argamassas por ação dos sulfatos- Corrosão de armaduras e outros elementos metálicos
Ação do gelo - Fissuração devido a condições climáticas muito desfavoráveis- Fissuração devida à vulnerabilidade dos materiais
Outros casos de fissuração
- Ações acidentais (sismo, incêndios e impactos fortuitos)- Retração da argamassa e expansão irreversível do tijolo- Choque térmico- Envelhecimento e degradação natural dos materiais e das estruturas- Paredes de blocos de betão (situações particulares)- Revestimentos - Paredes com funções estruturais
Tabela 2.4.1 – Classificação das principais causas de fissuração em paredes
2.5 – PATOLOGIAS EM PAREDES ESTRUTURAIS
Relativamente às patologias interessa identificar e distinguir entre patologias
inerentes ao comportamento estrutural (aspectos relacionados com a concepção/construção) e
patologias inerentes ao comportamento da alvenaria como material (dependente das
características dos materiais utilizados, das técnicas construtivas, da tipologia da secção, etc.).
No entanto, as patologias nas alvenarias estruturais manifestam-se, geralmente, como uma
combinação destas vertentes, sendo por vezes difícil atribuir-lhes uma origem específica.
As principais patologias das alvenarias, como material estrutural, relacionam-se
frequentemente com:
7
• fraca resistência à tração;
• resistência à compressão muito dependente, do volume de vazios e, no caso, de
paredes compostas, do grau de confinamento dos paramentos;
• fraca resistência ao corte;
• mecanismos de ruptura frágil.
As patologias em paredes, como elemento estrutural, relacionam-se com fenômenos
de instabilidade, local ou global, associados, geralmente, à:
• deficiente integridade estrutural (fraca ligação entre elementos estruturais);
• fraco embeiçamento na secção da parede;
• esbelteza excessiva;
• deficiente contraventamento;
• reduzida ductilidade.
Esses fatores explicam porque as fissuras constituem um estado patológico bastante comum
em estruturas de alvenaria.
2.6 – FISSURAÇÃO DAS PAREDES DE ALVENARIA ESTRUTURAL
Segundo GRIMM (1988 a 1997)a fissuração pode ser considerada como causa mais
freqüente de falha de desempenho da alvenaria. As fissuras , entretanto , prejudicam , a
estética , o conforto do usuário , a estanqueidade da construção , ou seja, as condições de
serviços deixam de ser atendidas.
Com base nas causas de fissuras em alvenarias apresentadas por GRIMM (1988),
PAGE (1993) e THOMAZ (1998) , pode classificá-las em basicamente em três tipos: efeitos
externos, mudanças volumétricas dos materiais e interação com outros elementos estruturais.
Os efeitos externos compreendem principalmente a atuação das cargas variáveis e
movimentação das fundações .
O segundo tipo de classificação, refere-se às mudanças volumétricas, provocadas
por retração, mudanças de temperatura e de umidade, etc. A interação da alvenaria com outros
8
elementos estruturais causam fissuras, quando tais elementos retraem-se ou dilatam, ou
quando induzem a deformações excessivas na alvenaria.
3 – COMPORTAMENTO DAS ALVENARIAS__________________________________________________
3.1 – FISSURAÇÃO DAS ALVENARIAS SUBMETIDAS À COMPRESSÃO
Do ponto de vista material a alvenaria pode considerar-se um compósito heterogenia,
intrinsecamente descontínuo, com boa resistência à compressão, fraca resistência à tração e,
que conta apenas com a ação coesiva da gravidade. Homogeneidade, isotropia e propriedades
mecânicas uniformes, são hipóteses vulgarmente assumidas na análise de estruturas
modernas que não podem aqui aplicar-se com rigor.
Figura 3.1.1- Solicitação flexo compressão no componente alvenaria
Nas alvenarias constituídas por tijolos maciços, em função da sua heterogeneidade(
forma, composição, etc.) e da diferença de comportamento entre tijolos e argamassa de
assentamento são introduzidas solicitações locais de flexão nos tijolos, podendo surgir
9
fissuras verticais na alvenaria.Ocorre que também na argamassa de assentamento,
apresentando deformações transversais mais acentuadas que os tijolos, introduz nos mesmos
tensões de tração nas duas direções do plano horizontal , que também pode levar ao
fissuramento vertical da alvenaria.
Figura 3.1.2 – Interação bloco – argamassa
No caso de alvenarias constituídas por blocos vazados, com furos retangulares,
disposto horizontalmente, a argamassa de assentamento apresentará deformações axiais mais
acentuadas sob s nervuras verticais do bloco, introduzindo –se como conseqüências
solicitações de flexão em suas nervuras horizontais , o poderá inclusive conduzir à ruptura do
bloco. De maneira geral, para os tijolos maciços , a fissuração típica das paredes axialmente
carregada é vertical.
Além da forma geométrica do componente de alvenaria,diversos outros fatores
intervêm na fissuração e na resistência final de uma parede a esforços axiais de compressão,
tais como : resistência mecânica dos componentes de alvenaria e da argamassa de
assentamento, módulos de deformação longitudinal e transversal dos componentes de
alvenaria e da argamassa , rugosidade superficial e porosidade dos componentes de alvenaria,
poder de aderência, retenção de água, elasticidade e retração da argamassa , espessura ,
regularidade e tipo de junta de assentamento e , finalmente, esbeltez da parede.
10
Em trabalho realizado sobre alvenarias de blocos sílico- calcários , SABBATINI
resume nas seguintes conclusões :
a) a resistência da alvenaria é inversamente proporcional à quantidade de
juntas de assentamento;
b) componentes assentados com juntas em amarrações produzem alvenarias
com resistência superior aquelas onde os componentes são assentados com
juntas verticais aprumadas;
c) a resistência da parede não varia linearmente com a resistência do
componente de alvenaria e nem com a resistência da argamassa de
assentamento;
d) a espessura ideal da junta de assentamento situa-se em torno de 10mm.
O principal fator que influi na resistência à compressão da parede é a resistência à
compressão do componente de alvenaria, a influência da resistência da argamassa de
assentamento é ao contrário do que se poderia intuir , bem menos significativa.
Figura 3.1.3 – Resistência à compressão da alvenaria em função da resistência à compressão da argamassa
Pesquisas desenvolvidas no BRE, tomando como referência a resistência à
compressão de uma argamassa 1:3( cimento e areia em volume), revelam que o emprego de
argamassa 90% menos resistentes que a de referência redundam em alvenarias apenas 20%
menos resistente que a de referência, assentada com argamassa 1:3.
11
Como regra geral, de acordo com SAHLIN, a resistência da parede em situações
normais ficará compreendida entre 25% e 50% da resistência do componente da alvenaria.
3..2 – CARGA ADMISSÍVEL DE COMPRESSÃO
As alvenarias autoportantes devem ser projetadas para resistirem a compressão
vertical , momentos fletores resultantes de excentricidades de cargas verticais e / ou
transversais e esforços de cisalhamento e flexão devido a cargas horizontais aplicadas na
direção paralela ao plano da parede.
Figura 3.2.1 - Deformação da parede x Tipo de argamassa
Figura 3.2.2 – Tensões admissíveis na interação bloco – argamassa
12
Considerando-se o coeficiente de segurança igual a 5 , normalmente adotado pelas
diversas normas para determinação da tensão admissível da alvenaria submetida `a
compressão axial.
Fcpa = 0,20 f”m[ 1 – (h/40t)3 ]
Onde : fcpa – tensão admissível da parede comprimida
h- altura da parede
t – espessura da parede
f”m – resistência média à compressão de no mínimo 5 prismas constituídos por
dois blocos, assentados com argamassa a ser empregada na obra , em função da relação entre
altura (h) e a largura (d) , o valor de f’m deve ser multiplicado pelos seguintes fatores :
- 0,86 para h/d = 1,5
- 1,00 para h/d = 2,0
- 1,20 pra h/d = 3,0
- 1,30 para h/d = 4,0
- 1,37 para h/d = 5,0
A introdução de uma taxa mínima de armadura (0,2%) na alvenaria não chega a
aumentar significativamente a resistência à compressão da parede , entretanto, tal armadura
melhora substancialmente o comportamento da alvenaria quanto à fissuração, normalmente
provocada por atuação de cargas excêntricas, ocorrência de recalques diferenciados ou
concentração de tensões.
Figura 3.2.3 – Excentricidades das reações
13
Figura 3.2.4 – Momentos fletores resultantes de excentricidades de cargas verticais e ou transversais
Quando à presença na alvenaria de aberturas de portas e janelas, em cujos os cantos
ocorre acentuada concentração de tensões pela perturbação no andamento isostáticas.
Figura 3.2.5 – Esforços de cisalhamento e flexão devido a cargas horizontais aplicadas na direção paralela ao plano da parede
14
UTKU simulou, através de um programa baseado na teoria dos elementos finitos, a
atuação de cargas verticais e horizontais atuando à altura do respaldo de paredes com
aberturas, supondo a parede constituída por material perfeitamente isotrópico e elástico.
Verificou-se que as concentrações de tensões variam em função do tamanho e da localização
da abertura da parede.
Para o caso de cargas verticais uniformemente distribuídas, , por exemplo, tensões
unitárias aplicadas no topo da parede chegam a triplicar-se ou mesmo quadruplicar-se nas
proximidades dos cantos superiores da abertura, podendo duplicar-se na região dos cantos
inferiores. Nas figuras abaixo, são apresentados alguns fatores de majoração das tensões
principais, obtidos por UTKU, através das quais pode-se visualizar a importância da
localização da abertura e de seu tamanho em relação a parede.
Figura 3.2.6 – Fatores de majoração das tensões ao longo de janela presente numa parede (comp. parede/h parede =2 e comp. Parede/comp.janela= 2,8)
Figura 3.2.7 – Fatores de majoração das tensões ao longo de janela presente numa parede (comp. parede/h parede =1 e comp. Parede/comp.janela= 2,9)
15
Figura 3.2.8 – Fatores de majoração das tensões ao longo da porta(comp. parede/h parede =1 e porta no centro da parede)
Figura 3.2.9 – Fatores de majoração das tensões ao longo da porta(comp. parede/h parede =1 e porta deslocada em relação ao centro da parede)
16
4 – MECANISMO DE FORMAÇÃO DAS FISSURAS__________________________________________________
Os elementos e componentes de uma construção estão sujeitos a variações que
repercutem numa variação dimensional dos materiais de construção( dilatação ou contração),
os movimentos de dilatação e contração são tensões que poderão provocar o aparecimento de
fissuras.
Figura 4.1 – Mecanismo de formação de fissura
Em painéis de alvenaria as fissuras podem se apresentar nas direções horizontal ,
vertical, diagonal , ou uma combinação destas. Quando verticais ou diagonais, elas podem ser
retas, atravessando unidades e juntas , ou podem ter aspecto escalonado, passando apenas
pelas juntas . A forma da fissura é influenciada por vários fatores, incluindo a rigidez relativa
das juntas com relação às unidades, a presença de aberturas ou outros pontos de fragilidade,
as restrições da parede e a causa da fissura.
Figura 4.2 – Formação de fissura diagonal
17
Figura 4.3 – Formação de fissuras escalonada
Figura 4.4 – Combinação de fissuras
Figura 4.5 – Modelos de ruptura por carga horizontal no plano da parede
18
4.1 – FISSURAS CAUSADAS POR MOVIMENTAÇÕES TÉRMICAS
As movimentações térmicas de um material estão relacionadas com as propriedades
físicas do mesmo e com a intensidade da variação da temperatura, a magnitude das tensões
desenvolvidas é função da intensidade da movimentação , do grau de restrição imposto pelos
vínculos a esta movimentação e das propriedades elásticas do material.
As trincas de origem térmica podem também surgir por movimentações diferenciadas
entre componentes de um elemento , entre elementos de um sistema e entre regiões distintas
de um mesmo material. As principais movimentações diferenciadas , ocorrem em função de :
- junção de materiais com diferentes coeficientes de dilatação térmica, sujeito às
mesmas variações de temperatura ( por exemplo, movimentações diferenciadas entre
argamassa de assentamento e componentes de alvenaria);
- exposição de elementos a diferentes solicitações térmicas naturais ( por exemplo,
cobertura em relação as paredes de uma edificação);
- gradiente de temperatura ao longo de um mesmo componente ( por exemplo,
gradiente entre a face exposta e a face protegida de uma laje de cobertura).
No caso das movimentações térmicas diferenciadas é importante considerar-se não só
a amplitude da movimentação, como também a rapidez com que esta ocorre. Se ela for
gradual e lenta muitas vezes um material que apresenta menor resposta ou que é menos
solicitado às variações da temperatura pode absorver movimentações mais intensas do que
um material ou componente a ele justaposto, o mesmo pode não ocorrer se a movimentação
for brusca.
Por outro lado, alguns materiais também podem sofrer fadiga pela ação de ciclos
alternados de carregamento – descarregamento ou por solicitações alternadas de tração –
compressão.
Todos os materiais empregados nas construções estão sujeitos a dilatações com o
aumento de temperatura , e as contrações com a sua diminuição.A intensidade desta variação
dimensional , para uma dada variação de temperatura , varia de material para material. Para
quantificarem-se as movimentações sofridas por um componente, além de suas propriedades
19
físicas, deve se conhecer o ciclo de temperatura a que está sujeito e determinar também a
velocidade de ocorrência das mudanças térmicas , como no caso de alguns selantes que
possuem pouca capacidade de acomodação a movimentos bruscos.
4.1.2 – MOVIMENTAÇÃO TÉRMICA DA LAJE DE COBERTURA SOBRE PAREDES
Em geral , as coberturas planas estão mais expostas às mudanças térmicas naturais
do que os paramentos verticais das edificações , ocorrem , portanto, movimentos
diferenciados entre os elementos horizontais e verticais.
Além disso, podem ser mais intensificados pelas diferenças nos coeficientes de
expansão térmica dos materiais construtivos desses componentes. Segundo CHAND, o
coeficiente de dilatação térmica linear do concreto é aproximadamente duas vezes maior que
o das alvenarias de uso corrente, considerando-se aí a influência das juntas de argamassa.
Deve-se considerar também que ocorrem diferenças significativas de movimentação
entre as superfícies superiores e inferiores das lajes de cobertura , sendo que normalmente as
superfícies superiores são solicitadas por movimentações mais bruscas e de maior intensidade.
Por estas razões , e devido ao fato de que as lajes de cobertura normalmente
encontram-se vinculadas às paredes de sustentação, surgem tensões tanto no corpo das
paredes , quanto nas lajes .
Teoricamente, as tensões de origem térmica são nulas nos pontos centrais das lajes ,
crescendo proporcionalmente em direção aos bordos onde atingem seu ponto máximo.
Figura 4.6 – Propagação das tensões numa laje de cobertura com bordos vinculados devido a efeitos térmicos
20
A dilatação plana das lajes e o abaulamento provocado pelo gradiente de temperatura
ao longo de suas alturas, introduzem tensões de tração e de cisalhamento nas paredes das
edificações. As trincas se desenvolvem quase que exclusivamente nas paredes, apresentando
tipicamente as configurações.
Figura 4.7 – Movimentações que ocorrem numa laje de cobertura , sob ação da elevação da temperatura
Figura 4.8 – Trinca típica presente no topo da parede paralela ao comprimento da laje, a direção das fissuras são perpendiculares às resultantes de tração(δt) , indica o sentido da movimentação térmica ( no caso, da esquerda para direita )
A presença de aberturas nas paredes , propiciará o aparecimento de regiões
naturalmente enfraquecidas ( ao nível do peitoril e ao nível do topo de caixilhos) ,
desenvolvendo –se as fissuras preferencialmente nessas regiões. Assim, em função das
dimensões da laje , da natureza dos materiais que constituem as paredes , do grau de aderência
entre paredes e laje e da eventual presença de aberturas , poderão desenvolver trincas
inclinadas próximos ao topo das paredes.
21
Figura 4.9 – Fissura causada pela expansão térmica da laje de cobertura
Figura 4.10 – Fissura causada pela expansão térmica da laje de cobertura
Figura 4.11 – Trincas de cisalhamento provocadas por expansão térmica da laje de cobertura
22
Figura 4.12 – Fissura causada pela retração térmica da laje de cobertura
4.2 – FISSURAS CAUSADAS POR MOVIMENTAÇÕES HIGROSCÓPICAS
As mudanças higroscópicas provocam variações dimensionais nos materiais porosos
que integram os elementos e componentes da construção, o aumento do teor de umidade
produz uma expansão do material enquanto a diminuição desse teor provoca uma contração.
No caso da existência de vínculos que impeçam ou restringem essas movimentações poderão
ocorrer fissuras nos elementos e componentes construtivos. A umidade pode ter acesso aos
materiais de construção através de diversas vias :
a) Umidade resultante da produção dos componentes: Na fabricação de
componentes construtivos à base de ligantes hidráulicos emprega-se
geralmente uma quantidade de água superior à necessária para que ocorram
as reações químicas de hidratação. A água em excesso permanece em estado
livre no interior do componente e ao se evaporar, provoca a contração do
material.
b) Umidade proveniente da execução da obra: è usual umedecerem-se
componentes de alvenaria no processo de assentamento, ou mesmo painéis
de alvenaria que receberão argamassas de revestimento. Esta prática é
correta, pois visa impedir a saída brusca de água das argamassas, o que viria
prejudicar a aderência com os componentes de alvenaria ou mesmo as
reações de hidratação do cimento. Ocorre que nesta operação de
23
umedecimento poderá elevar o teor de umidade dos componentes de
alvenaria a valores muito acima da umidade higroscópica de equilíbrio,
originando-se uma expansão do material, a água em excesso tenderá a
evaporar-se , provocando uma contração do material.
c) Umidade do ar ou proveniente de fenômenos meteorológicos: O material
poderá absorver água de chuva antes mesmo de ser utilizado na obra,
durante o transporte até a obra ou por armazenagem desprotegida no
canteiro.Também a umidade presente no ar pode ser absorvida pelos
materiais de construção, quer sob forma de vapor, quer sob a de água
líquida( condensação do vapor sobre as superfícies mais frias da
construção).
d) Umidade do solo: A água presente no solo poderá ascender por capilaridade
à base da construção, desde que os diâmetros dos poros capilares e o nível
do lençol d’água assim o permitem.
A quantidade de água absorvida por um material de construção depende de dois
fatores: porosidade e capilaridade. O fator mais importante que rege a variação do teor de
umidade dos materiais é a capilaridade. Na secagem de materiais porosos, a capilaridade
provoca o aparecimento de forças de sucção, responsáveis pela condução da água até a
superfície do componente , onde ela será posteriormente evaporada.
Deve-se considerar também que estas forças de sucção são inversamente
proporcionais às aberturas dos poros , desta maneira quando dois materiais diferentes são
colocados em contato, o material dos poros mais fechados, teoricamente, absorverá água do
material com poros mais abertos. . Na prática, os materiais normalmente contem poros de
variadas aberturas, sendo o sentido de percolação da água dos mesmos determinado pela
diferença do teor de umidade dos materiais em contato, variando a sucção por capilaridade
com o teor de umidade dos materiais.
Se um material poroso é exposto por tempo suficiente a condições constantes de
umidade e temperatura , seu teor de umidade acabará estabilizando-se, atinge-se , então a
umidade higroscópica de equilíbrio do material.
24
Figura 4.13 – Propriedades higrotérmicas de alguns materiais de construção
As variações no teor de umidade provocam movimentações de dois tipos: irreversíveis
e reversíveis . As movimentações irreversíveis são aquelas que ocorrem geralmente logo após
a fabricação do material e originam-se pela perda ou ganho de água até que se atinja a
umidade higroscópica de equilíbrio do material fabricado. As movimentações reversíveis
ocorrem por variações do teor de umidade do material, ficando delimitadas a um certo
intervalo, mesmo no caso de secar-se ou saturar-se completamente o material.
Figura 4.14 – Gráfico retração x tempo em relação as movimentações reversíveis
25
As movimentações higroscópica em materiais cerâmicos, normalmente apresentam
pequenas movimentações reversíveis com as variações de umidade e de temperatura. As
expansões irreversíveis começam a ocorrer imediatamente após a queima do produto e podem
processar-se durante longos períodos , dependerão da natureza dos argilo minerais presentes
ma matéria – prima e das condições de queima do tijolo.
Grande parte da movimentação irreversível , no caso da expansão, ocorre nos
primeiros meses de idade. A duração deste ciclo estará condicionada não só às propriedades
do corpo cerâmico , mas também às condições de umidade a que estará submetido. Pesquisas
revelam , que a expansão de tijolos cerâmicos pode variar de 0,04% a 0,12% , sendo que
metade da expansão é verificada nos primeiros seis meses de idade. Conclui-se ainda que os
tijolos mal queimados apresentam dilatação bastante superior aos bem queimados , todavia , o
módulo de deformação dos tijolos mal queimados é geralmente pequeno, o que lhes confere
maior poder de acomodação.
As trincas provocadas por variação de umidade dos materiais de construção são muito
semelhante aquelas provocadas pelas variações de temperatura ou de umidade.
Segue abaixo , alguns registros de ocorrências de alguns casos de trincas provocadas
pela expansão de tijolos cerâmicos com elevada resistência à compressão.
Figura 4.15 – A expansão dos tijolos por absorção de umidade provoca o fissuramento vertical da alvenaria no canto do edifício
26
Figura 4.16 – Parede externa assentada com juntas a prumo sem alinhamento vertical ocasionando aparecimento de ponto de penetração de umidade para interior do edifício.
Figura 4.17 – Trincas horizontais na alvenaria provenientes da expansão dos tijolos: o painel é solicitado à compressão na direção horizontal
Para tijolos maciços de solo-cimento , constata-se que na prática um tipo de fissura
bastante característico, ou seja, fissura vertical que ocorre no terço médio da parede. Essa
trinca geralmente aparece em paredes relativamente longas ( com cerca de 6 a 7 metros) e
pode ser causada tanto pela contração de secagem do produto quanto por suas movimentações
reversíveis , ressalta-se que o solo-cimento é um material altamente suscetível às variações de
umidade , particularmente quando a argila contiver argilominerais da família das
montmorilonitas.
27
Para paredes monolíticas construídas com solo estabilizado ( solo-cimento ou solo-cal)
são altamente suscetíveis à formação de fissuras, tanto pela retração inicial quanto pelas
movimentações higroscópicas reversíveis do material. Até mesmo a adição de saibro à
argamassa para a construção de paredes monolíticas tem conduzido a experiências muito mal
sucedidas , exatamente em função das grandes variações volumétricas que a argila apresenta
ao variar seu teor de umidade.
Figura 4.18 – Trinca vertical no terço médio da parede, causada por movimentações higroscópicas de tijolos de solo-cimento
Movimentações reversíveis ou irreversíveis podem originar também destacamentos
entre componentes de alvenaria e argamassa de assentamento. Esses destacamentos ocorrem
em função de inúmeros fatores , sendo os mais importantes : aderência entre a argamassa e
componente de alvenaria, tipo de junta adotada, módulo de deformação dos materiais em
contato, propriedades higroscópicas desses materiais e intensidade da variação da umidade.
Figura 4.19 – Destacamento entra argamassa e componentes de alvenaria
28
Trincas horizontais podem aparecer também na base de paredes , onde a
impermeabilização dos alicerces foi mal executada. Nesse caso , os componentes de alvenaria
que estão em contato direto com o solo absorvem sua umidade, apresentando movimentações
diferenciadas em relação as fiadas superiores que estão sujeitas à insolação direta e a perda de
água por evaporação . Essas trincas quase sempre são acompanhadas por eflorescência .
Figura 4.20 – Trinca horizontal na base da alvenaria por efeito da umidade do solo
4.3 – FISSURAS CAUSADAS PELA ATUAÇÃO DE SOBRECARGAS
A atuação de sobrecargas pode produzir a fissuração de componentes estruturais , tais
como pilares, vigas e paredes. Considerando-se como sobrecarga uma solicitação externa ,
prevista ou não em projeto, capaz de provocar a fissuração de um componente com ou sem
função estrutural.
Em trechos contínuos de alvenarias solicitadas por sobrecargas, uniformemente
distribuídas , dois tipos característicos de trincas podem surgir :
a) Trincas verticais provenientes da deformação transversal da argamassa sob
ação das tensões de compressão, ou de flexão local dos componentes de
alvenaria.
b) Trincas horizontais provenientes da ruptura por compressão dos
componentes de alvenaria da própria argamassa de assentamento ou ainda
de solicitações de flexo compressão da parede.
29
Figura 4.21 – Fissuração típica da alvenaria causada por sobrecarga vertical
Figura 4.22 – Trincas horizontais na alvenaria provenientes de sobrecarga
Além da fissuração da parede carregada , outros fenômenos poderão ocorrer : mo caso
de alvenarias constituídas por blocos cerâmicos estruturais, com furos dispostos
verticalmente , a deformação transversal da argamassa de assentamento poderá provocar a
ruptura por tração de nervuras internas dos blocos . Nesse caso , além de fissuras verticais,
ocorrerão destacamentos de paredes externas dos blocos .
A atuação de sobrecargas localizadas ( concentradas) também pode provocar a ruptura
dos componentes de alvenaria na região de aplicação da carga e ou o aparecimento de fissuras
inclinadas a partir do ponto de aplicação. Em função da resistência à compressão dos
componentes de alvenaria é que poderá predominar uma ou outra das anomalias.
30
Figura 4.23- Ruptura localizada da alvenaria sob o ponto de aplicação da carga e propagação de fissuras a partir desse ponto
Nos painéis de alvenaria onde existem aberturas , as trincas formam-se a partir dos
vértices dessa abertura e sob o peitoril, teoricamente, em função do caminhamento das
isostáticas de compressão.
Figura 4.24- Fissuração no entorno de abertura em parede solicitada por sobrecarga vertical
Essas trincas , entretanto, podem se manifestar segundo diversas configurações , em
função da influência de uma gama de fatores, tais como : dimensões do painel de alvenaria ,
dimensões da abertura , posição que a abertura ocupa no painel , anisotropia dos materiais que
constituem alvenaria dimensões e rigidez de vergas e contravergas etc. A maior deformação
da alvenaria e a eventual deformação do suporte nos trechos mais carregados da parede ( fora
das aberturas), contudo, originam nos casos reais de trincas com as configurações indicadas
na figura abaixo.
31
Figura 4.25 – Fissuração típica nos cantos das aberturas sob atuação de sobrecargas
4.4 – FISSURAS CAUSADAS POR RECALQUES DE FUNDAÇÃO
Ate´ há pouco tempo as fundações dos edifícios eram dimensionadas pelo critério de
ruptura do solo, apresentando as construções , cargas que geralmente não excediam a
500tf.Ao mesmo tempo que as estruturas iam ganhando esbeltez , iam ganhando maior altura,
chegando-se atingir 20.000tf. Dentro desse, é imprescindível uma mudança de postura para o
cálculo e dimensionamento das fundações dos edifícios.
Embora seja difícil impedir o aparecimento de fissuras em edifícios , medidas
preventivas adotadas ainda na fase de projeto podem minimizá-las. Se a movimentação da
fundação puder ser prevista , PAGE(1993) afirmou que ela deve então ser dimensionada
rígida o suficiente para acomodar esses movimentos , evitando assim deformações excessivas
na alvenaria. A norma australiana limita a curvatura de vigas e lajes que suportam paredes de
alvenaria a vão/500. quando se tomam providências para minimizar os efeitos da
movimentação, ou vão/1000, no caso contrário. Alternativamente, a alvenaria pode ser
projetada para atuar como viga- parede , cujo vão seria o da região do recalque. Todavia, se
houver fissuração neste caso, ela tende a ser excessiva. Se forem projetadas juntas de controle
de fissuração , de forma que a alvenaria possa tolerar algum movimento da fundação, a
rigidez desta última pode ser reduzida.
THOMAZ(1998) ressaltou a prática da inserção de juntas nas estruturas como forma
eficiente de evitar fissuras provocadas por acomodações da fundação. Foram citados alguns
casos em que se recomendam juntas: edifícios com forma muito alongada, plantas recortadas,
carregamentos muito diferenciados, fundações apoiadas em cotas diferentes , diferentes tipo
de fundação e diferentes etapas de construção.
32
Figura 4.26 – Configurações das fissuras em algumas situações de recalques
Em se tratando sobre a deformabilidade dos solos e a rigidez dos edifícios , de acordo
com VITOR MELLO , apenas em argilas de baixa plasticidade o critério de cálculo
condicionantes é de ruptura, já em argilas de alta plasticidade os recalques acentuam-se ,
passando em geral a ser condicionante o critério recalques admissíveis. Em siltes e areias,
solos com coeficiente de atrito interno, o critério de ruptura só pode ser condicionante para
sapatas muito pequenas, em construção de maior porte automaticamente passa a ser
condicionante o critério de recalques.
A capacidade de carga e a deformabilidade dos solos não são constantes , sendo
função dos seguintes fatores mais importantes :
- Tipo e estado do solo( areia nos vários estados de compacidade ou argilas nos vários
estados de consistência);
- Disposição do lençol freático;
- Intensidade da carga , tipo de fundação( direta ou profunda) e cota de apoio da
fundação;
33
- Dimensões e formato da placa carregada( placas quadradas, retangulares, circulares);
- Interferência de fundações vizinhas.
Os solos são constituídos basicamente por partículas sólidas , água , ar e material
orgânico. Sob efeitos de cargas externas, todos os solos, em maior ou menor proporção se
deformam. No caso em que estas deformações sejam diferenciadas ao longo do plano das
fundações de uma obra, tensões de grande intensidade serão introduzidas na estrutura da
mesma , podendo gerar o aparecimento de trincas. Se o solo for uma argila dura ou uma areia
compacta, os recalques decorrem essencialmente de deformações por mudança de forma,
função da carga atuante e do módulo de deformação do solo. No caso de solos fofos e moles
os recalques são basicamente provenientes da sua redução de volume, já que a água presente
no bulbo de tensões das fundações tenderá a percolar para regiões sujeitas a pressões
menores.
Ao fenômeno de mudança de volume do solo por percolação da água , denomina-se
consolidação. Para os solos altamente permeáveis como as areias, a consolidação, ou seja , os
recalques acontecem em períodos de tempo relativamente curtos após serem solicitados . Já
para os solos menos permeáveis , como as argilas , a consolidação ocorre de maneira bastante
lenta , ao longo de vários anos.
Para fundações diretas , a intensidade dos recalques dependerá não só do tipo de solo,
mas também das dimensões do com componente da fundação. Para as areias, onde a
capacidade de carga e o módulo de deformação aumentam rapidamente com a profundidade,
existe a tendência de que os recalques ocorram com a mesma magnitude , tanto para as placas
estreitas quanto para placas mais largas.
Figura 4.27 – Gráfico pressão x recalque de sapatas apoiadas em areias
34
Para solos com grande coesão , onde os parâmetros de resistência e deformabilidade
não variam tanto com a profundidade , pode-se raciocinar hipoteticamente que uma sapata
com maior área apresentará maiores recalques que uma outra , menor, submetida à mesma
pressão , pois o bulbo de pressões induzidas no terreno na primeira sapata alcança maior
profundidade, como mostra o gráfico abaixo.
Figura 4.28 – Gráfico pressão x recalque de sapatas apoiadas em argilas
Para as fundações profundas podem ocorrer recalques bastante significativos.
MELLO , cita como exemplo dessas situações o efeito de agrupamento de estacas , as estacas
flutuantes e as estacarias muito profundas , lembra que ainda que o máximo atrito lateral
mobilizado ocorre para pequenos recalques , independentemente do diâmetro do componente
de fundação, ou seja, ultrapassado esses pequenos limites haverá uma grande probabilidade de
ocorrer recalques intensos.
Um outro fator importante que regula o comportamento das fundações profundas é o
atrito negativo, nas construções que se assentam sobre seções mistas de cortes e aterro, a este
fenômeno pode dar origem a recalques diferenciados de considerável intensidade. Quando as
estacas atravessam uma camada de solo em vias de adensamento e apóiam-se em terrenos
subjacentes pouco compressíveis , elas irão recebendo , a medida que se processa o recalque ,
um acréscimo de carga proveniente do peso do solo em movimento descendente , traduzido
por tensões de atrito ao longo das paredes das estacas.
O adensamento da camada de argila pode provir, além do lançamento de aterros , de
outras fontes: construção de novos edifícios adjacentes à estacaria e apoiados em fundações
35
rasas, acréscimo de pressões efetivas devido a um rebaixamento do lençol freático , etc.
Convém frisar ainda que mesmo sem qualquer desses carregamentos externos, o simples
amolgamento provocado pela própria cravação das estacas pode ser responsável pelo atrito
negativo, visto que as argilas pouco consistentes tornam a adensar sob seu peso próprio após
amolgadas.
O comportamento do edifício depende de interações extremamente complexas entre a
sua estrutura, a estrutura da fundação e o solo de suporte. Nesse sentido, uma estrutura poderá
ter comportamento flexível quando apoiada sobre um solo pouco deformável , ao passo que
tenderá a comporta-se como um corpo rígido se apoiada em solo muito deformável. Em geral,
há grande probabilidade das estruturas lineares desempenharem-se de maneira flexível ,
predominando nas paredes de fechamento, enquanto que as alvenarias portantes, apresentam
comportamento muito mais próximo da rigidez.
Em estudo sobre as tensões e deformações em edifícios com 4 pavimentos em
alvenaria não armada e fundação por sapatas corridas, foram obtidos algumas conclusões
importantes :
- a falta de homogeneidade do solo ao longo de edifícios muitos extensos , com
carregamento uniformemente distribuído, é provavelmente o fator mais importante na
ocorrência de recalques diferenciados que provocarão a fissuração das paredes.
- em paredes com altura “h” e comprimento “b” entre contraventamentos , providas de
janelas com altura “hw” e comprimento “bw” , relações hw/h >0,4 ou bw/b>0,4 , farão com
que os trechos de alvenaria sobre as aberturas comportam-se como vigas , predominando as
tensões de tração no centro das aberturas e as tensões de cisalhamento nas proximidades do
apoio.
- para essa configuração de aberturas em edifícios uniformemente carregados apoiados
sobre solos homogêneos , as tensões máximas ocorrerão nas vigas superiores , nas
extremidades (regiões onde aparecem os maiores esforços cortantes), se o edifício apresentar
um carregamento maior na sua região central, as tensões máximas vão se desenvolver nas
vigas centrais.
- o comportamento do edifício só se torna mais flexível ( tendo , portanto melhor
absorção das tensões introduzidas pelos recalques), mediante o aumento do seu comprimento ,
a adoção de aberturas com grandes dimensões ( hw/h>0,4 ou bw/b>0,4), o que aparentemente
diminui a rigidez da obra , torna-se ainda mais suscetível às tensões de cisalhamento que se
desenvolve ao redor das aberturas.
36
- a introdução de armaduras na alvenaria pode melhor sensivelmente seu
comportamento frente às tensões de tração e de cisalhamento.
Analisando diversos casos de recalques ocorridos em edifícios, uniformemente
carregados apoiados sobre camadas de solo com alturas bem regulares, BJERRUM verifiocou
que , para as areias, os recalques diferenciados são da mesma ordem de grandeza dos
recalques absolutos , já para as argilas este comportamento é distinto, o que mostra o gráfico
abaixo.
Figura 4.29 – variação dos recalques absolutos e diferenciados em edifícios assentados sobre argila
De maneira geral, as fissuras provocadas por recalques diferenciados são inclinadas ,
confundindo-se às vezes com as fissuras provocadas por deflexão de componentes estruturais.
Em relação as trincas provocadas por recalques de fundação, apresentam-se aberturas
geralmente maiores , inclinando-se em direção ao ponto onde ocorreu o maior recalque. Outra
característica das fissuras é a presença de esmagamentos localizados , em forma de escamas,
dando início as tensões de cisalhamento que as provocaram. Além disso, quando os recalques
são acentuados, observa-se nitidamente uma variação na abertura da fissura.
Os recalques diferenciados podem provir de carregamentos desbalanceados, nesse
caso , as trincas apresentarão as configurações indicadas nas figuras abaixo.
37
Figura 4.30 – Fundações contínuas solicitadas por carregamentos desbalanceados : o trecho mais carregado apresenta maior recalque , originando-se trincas de cisalhamento no painel
Figura 4.31 – Fundações contínuas solicitadas por carregamentos desbalanceados : sob as aberturas surgem trincas de flexão
Para edifícios uniformemente carregados, são diversos fatores que podem conduzir aos
recalques diferenciados e consequentemente a fissuração. Nas figuras abaixo são ilustrados
alguns desses casos.
38
Figura 4.32 – Recalque diferenciado no edifício menor pela interferência no seu bulbo de tensões , em função da construção do edifício maior
Figura 4.33 – Recalque diferenciado por consolidações distintas do aterro carregado
Figura 4.34 – Fundações assentadas sobre seções de corte e aterro , trincas de cisalhamento nas alvenaria
39
Figura 4.35 – Recalque diferenciado por falta de homogeneidade do solo
Figura 4.36 – Recalque diferenciado por rebaixamento do lençol freático. O terreno foi cortado à esquerda do edifício
A construção de edifícios dotados de um corpo principal ( mais carregado) e de um
corpo secundário ( menos carregado) , com um mesmo sistema de fundação , conduz a
recalques diferenciados entre as duas partes, surgindo fissuras verticais entre elas e fissuras
inclinadas no corpo menos carregados. A adoção de sistemas diferentes de fundação numa
mesma obra provoca o mesmo problema., como mostra a figura abaixo.
40
Figura 4.37 – Diferentes sistemas de fundação na mesma construção: recalques diferenciados entre os sistemas com presença de trincas de cisalhamento no corpo da obra
Em edifícios com estrutura reticulada , os recalques diferenciados da fundação
induzem a fissuração por tração diagonal das paredes de vedação. As trincas inclinam-se na
direção do pilar que sofreu maior recalque, como mostra a figura abaixo.
Figura 4.38 – Recalques diferenciados entre pilares: surgem trincas inclinadas na direção do pilar que sofreu maior recalque
41
As variações de umidade do solo , principalmente no caso das argilas, provocam
alterações volumétricas e variações no seu módulo de deformação, com possibilidade de
ocorrência de recalques localizados. Segundo BRE, estes recalques , bastante comuns por
causa da saturação do solo pela penetração de água de chuvas nas vizinhanças da fundação,
podem ocorrer pela absorção de água por vegetação localizada próxima à obra , conforme
figura abaixo.
Figura 4.39 – Trinca provocada por recalque advindo da contração do solo, devida à retirada de água por vegetação próxima
Figura 4.40 – Fissura de recalque vertical: as partes seccionadas da construção comportam-se individualmente como corpos rígidos
42
4.5 – FISSURAS CAUSADAS PELA RETRAÇÃO DE PRODUTOS À BASE DE
CIMENTO
A hidratação do cimento consiste na transformação de compostos anidros mais
solúveis em compostos hidratados menos solúveis , ocorrendo na hidratação a formação de
uma camada de gel em torno dos grãos dos compostos anidros. De acordo com HELENE,
para que ocorra a reação química completa entre a água e os compostos anidros é necessária
cerca de 22 a 32% de água em relação à massa do cimento. Para a constituição do gel é
necessária uma quantidade adicional em torno de 15 a 25%. Em média , uma relação
água/cimento de aproximadamente 0,40 é suficiente para que o cimento se hidrate
completamente.
Em função da trabalhabilidade necessária , os concretos e argamassas normalmente
são preparados com água em excesso , o que vem acentuar a retração. Na realidade , é
importante distinguir as três formas de retração que ocorrem no produto preparado com
cimento:
a) Retração química: a reação química entre o cimento e a água se dá com
redução de volume, devido às grandes forças interiores de coesão, a água
combina quimicamente (22 a 32%) e sofre uma contração de cerca de 25%
de seu volume original;
b) Retração de secagem: a quantidade excedente de água empregada na
preparação do concreto ou argamassa , permanece livre no interior da massa
, evaporando –se posteriormente. Tal evaporação gera forças capilares
equivalentes a uma compressão isotrópica da massa , produzindo a redução
do seu volume;
c) Retração por carbonatação: a cal hidratada liberada nas reações de
hidratação do cimento reage com gás carbônico presente no ar , formando
carbonato de cálcio. Esta reação é acompanhada de uma redução de volume
, gerando a chamada retração por carbonatação.
Os três tipos de retração ocorrem com o produto endurecido, ou em processo de
endurecimento, em períodos longos.Porém existe um quarto tipo de retração, que ocorre com
a massa no estado plástico, e que provém da evaporação da água durante a pega ou da
percolação da água de regiões mais pressionadas para regiões menos pressionadas. Essa
43
retração plástica explica o adensamento das juntas de argamassas de uma alvenaria recém –
construídas e a exsudação de água num concreto recém – vibrado.
Inúmeros fatores intervêm na retração de um produto à base de cimento, sendo os
principais:
a) Composição química e finura do cimento: a retração aumenta com a finura
do cimento e com o seu conteúdo de cloretos (CaCl2) e álcalis ( NaOH,
KOH);
b) Quantidade de cimento adicionada à mistura : quanto maior o consumo de
cimento, maior a retração;
c) Natureza do agregado: quanto menor o módulo de deformação do agregado,
maior sua suscetibilidade à compressão isotrópica e portanto, maior
retração do cimento e também maior retração dos agregados com maior
poder de absorção de água;
d) Granulometria dos agregados : quanto maior finura dos agregados , maior
será a quantidade necessária de pasta de cimento para recobri-los , portanto ,
maior será a retração;
e) Quantidade de água na mistura: quanto maior a relação água/cimento, maior
retração de secagem;
f) Condições de cura: se a evaporação da água iniciar-se antes do términio da
pega do aglomerante, isto é, antes de começarem os primeiras reações entre
os cristais desenvolvidos com a hidratação, a retração poderá ser
acentuadamente aumentada.
Sem dúvida a relação água/ cimento é a que mais influencia a retração de um produto
à base de cimento. A retração da laje de concreto armado poderá provocar o aparecimento de
fissuras na própria laje, contudo, o efeito mais nocivo da retração de lajes será a fissuração de
paredes solidárias à laje. Estudos desenvolvidos na Suécia, indicam que fissuras horizontais,
oriundas da retração de lajes, poderão aparecer também em paredes de andares intermediários,
de edifícios constituídos por alvenaria estrutural, nesse caso , as fissuras poderão surgir
imediatamente abaixo da laje ou nos cantos superiores de caixilhos, conforme figura abaixo.
44
Figura 4.41 – Fissuras em paredes externa promovidas pela retração da laje de cobertura
Figura 4.42 – Fissuras em paredes externas causadas pela retração de lajes intermediárias
O problema mais significativo decorrente da retração de argamassas de assentamento
de alvenarias , é onde há penetração de água através de fissuras ou destacamentos , oriundas
do mau proporção da argamassa e ou da inadequada execução do serviço , em geral dão
origem a microfissuras quase imperceptível a olho nu .
O retração plástico da argamassa de assentamento provocará o abatimento da
alvenaria recém – construída , caso o encunhamento da parede com o componente estrutural
superior tenha sido carregado de maneira precoce , ocorrerá o destacamento entre a alvenaria
e o componente superior( viga ou laje), conforme figura abaixo.
45
Figura 4.43 – Destacamento provocado pelo encunhamento precoce da alvenaria
Experiências realizadas pela PCA – Portland Cement Association com blocos vazados
de concreto revelam que a qualidade dos blocos e da argamassa de assentamento, além do
grau de restrição imposto à parede , exercem grande influência nas acomodações finais dos
componentes de alvenaria.A figura abaixo ilustra um caso de paredes constituídas por bloco
curados a vapor , assentados com argamassa mista de cimento, cal e areia.
Figura 4.44 – Retração de paredes e blocos de concreto em função da idade e da vinculação
46
Conclui-se também que as alvenarias executadas com argamassas mais pobres em
cimento, despeito da maior retração, apresentam melhor comportamento global,
caracterizando-se essas argamassas pelo grande poder de acomodar deformações e redistribuir
tensões. As retrações desenvolvidas tanto nos blocos quanto nas paredes são muito
influenciadas pela quantidade de argamassa.
Figura 4.45 – Retração de blocos de concreto assentados com diferentes tipos de argamassa
A retração de alvenarias, além de destacamentos nas regiões de ligação com
componentes estruturais, induzirá a formação de fissuras no próprio corpo da parede. Estas
poderão ocorrer nos encontros entre paredes, no terço médio de paredes muito extensas , em
regiões onde ocorra uma abrupta mudança na altura ou na largura da parede ou mesmo em
seções enfraquecidas pela presença de tubulações .
Figura 4.46 – Fissura de retração na alvenaria em seção enfraquecida pela presença de tubulação
47
Em casos onde se pode verificar em só tempo acentuada retração dos próprios
componentes de alvenaria ( blocos mal curados ) e grande incidência de aberturas na parede,
haverá possibilidade de ocorrência de fissuração generalizada, como mostra a figura abaixo.
Figura 4.47 – Fissuração generalizada causada pela retração dos componentes de alvenaria e pelo excesso de aberturas ( janelas) na parede
Em paredes constituídas por painéis de concreto pré – fabricados, rejuntado com
argamassa rígida , a retração da argamassa provocará destacamentos entre os painéis
adjacentes , tais destacamentos ocorrerão segundo linhas bem regulares.
Em paredes de concreto moldados “in loco” com emprego de formas metálicas , sendo
utilizado o concreto auto - adensável , a fissuração dessas paredes são bastante suscetível a
fissuração pela retração do concreto. Nesse casos,as fissuras de retração geralmente ocorrem
em seções enfraquecidas pela presença de aberturas de portas e janelas e também poderão
ocorrer fissuras em paredes cegas relativamente extensas, como mostra as figuras abaixo.
Figura 4.48 – Fissura de retração em parede de concreto na seção enfraquecida pela presença do vão de janela
48
Figura 4.49 – Fissura em parede monolítica relativamente extensa provocada pelaretração do concreto
5 – DEFORMAÇÕES ESTRUTURAIS __________________________________________________
Vigas e lajes deformam-se naturalmente sob ação do seu peso próprio, das demais
cargas permanentes e acidentais e mesmo sob efeito da retração e da deformação lenta do
concreto. Os componentes estruturais admitem flechas que podem não comprometer em nada
sua própria estética , a estabilidade e a resistência da construção. Tais flechas , entretanto,
podem ser incompatíveis com a capacidade de deformação de paredes ou outros componentes
que integram os edifícios.
A norma brasileira para projetos execução de obras de concreto armado estipula as
máximas flechas permissíveis para vigas e lajes :
a) “ as flechas medidas a partir do plano que contém os apoios , quando atuarem todas
as ações , não ultrapassarão 1/300 do vão teórico, exceto no caso de balanços , para os quais
não ultrapassarão 1/150 do seu comprimento teórico”;
b) “ o deslocamento causado pelas cargas acidentais não será superior a 1/500do vão
teórico e 1/250 do comprimento teórico dos balanços”
49
A NBR 6118 estipula que no cálculo das flechas deverão ser levadas em conta a
retração e a deformação lenta do concreto, a fim de que as deformações não possam ser
prejudiciais à estrutura ou a outras partes da construção.
Figura 5.1 – Previsão de flechas em componentes fletidos ( paredes)
Ao tudo indica ,as alvenarias são os componentes da obra mais suscetíveis à
ocorrência de fissuras pela deformação do suporte. PFEFFERMANN realizou estudos com
alvenarias de tijolos de barros( paredes com 7,50m de comprimento e 2,50m de altura),
constatando o aparecimento das primeiras fissuras na alvenaria quando a flecha da viga
suporte era de apenas 6,54mm, ou seja , 1/1150. O autor cita ainda que tem constatado o
aparecimento de fissuras nas alvenarias mesmo com flechas da ordem de 1/1500.
Na previsão da flecha de um componente fletido é essencial que sejam distinguidos:
a) a parcela da flecha que se manifesta antes da fissuração do concreto e a
parcela que se manifesta após a fissuração;
b) a parcela da flecha que se manifesta imediatamente após o carregamento (
flecha instantânea) e a parcela da flecha que se manifesta ao longo do
tempo, pela deformação lenta do concreto.
50
A variação da flecha ao longo do tempo está associada à retração e a deformação lenta
do concreto. O mecanismo da deformação lenta é bastante complexo, nele intervêm , por
exemplo,as deformações diferenciadas entre a pasta de cimento e os agregados , a intensidade
e a natureza das cargas aplicadas , a presença ou não da armadura na zona comprimida das
peças ,as condições de umidade e temperatura a que estão sujeitas as peças , a retração do
concreto( que por sua vez é função da relação água/cimento empregada e das condições de
cura).etc.
5.1 – FISSURAS CAUSADAS POR DEFORMAÇÃO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO
ARMADO
Os componentes do edifício mais suscetíveis à flexão de vigas e lajes são as
alvenarias. Veja abaixo a formação de bielas de compressão devido a deformação das vigas.
Figura 5.2 - Componente fletido ocasionando a formação de bielas de compressão em paredes sem aberturas
Para paredes de vedação sem aberturas de portas e janelas existem três configurações
típicas de trincas:
a) O componente de apoio deforma-se mais que o componente superior, dando o
surgimento de trincas inclinadas nos cantos superiores da parede , oriundas do carregamento
não uniforme da viga superior sobre o painel, já que existe a tendência de ocorrer maior
carregamento junto aos cantos das paredes. Na parte inferior do painel , normalmente surge
um trinca horizontal, quando o comprimento da parede é superior `a sua altura , aparece o
efeito de arco e a trinca horizontal desvia-se em direção aos vértices inferiores do painel .
51
Figura 5.3 – Trincas em paredes de vedação: deformação do suporte maior que a deformação da viga superior
b) O componente de apoio deforma-se menos que o componente superior. Nesse caso ,
a parede comporta-se como viga , resultando fissuras semelhantes ao caso de flexão de vigas
de concreto armado.
Figura 5.4 – Trincas em parede de vedação: deformação do suporte inferior à deformação da viga superior
c) O componente de apoio e o componente superior apresentam deformações
aproximadamente iguais. Nessa circunstância a parede é submetida
principalmente a tensões de cisalhamento . As fissuras iniciam-se nos
vértices inferiores do painel, propagando aproximadamente a 45º, conforme
mostra a figura abaixo.
Figura 5.5 – Trincas em parede de vedação : deformação do suporte idêntica à deformação da viga superior
52
Nas alvenarias de vedação com presença de aberturas , as fissuras poderão ganhar
configurações diversas , em função da extensão das paredes , da intensidade da movimentação
do tamanho e da posição dessas aberturas.
Figura 5.6 - Componente fletido ocasionando a formação de bielas de compressão em paredes com aberturas ( janelas)
Figura 5.7 – Configuração típica de fissuras em paredes com aberturas causadas pela deformação dos componentes estruturais
Figura 5.8 – Configuração típica de fissuras em paredes estruturais com aberturas
53
Figura 5.9 - Componente fletido ocasionando a formação de bielas de compressão em paredes com aberturas ( portas)
Um caso bastante típico de fissuração provocada pela falta de rigidez estrutural é
aquele que se observa nas regiões em balanço de vigas, problema importante em edifícios
sobre pilotis, onde o balanço é intencionalmente utilizado para alívio dos momentos
positivos.A deflexão da viga na região em balanço normalmente provoca o aparecimento de
fissuras de cisalhamento na alvenaria e ou destacamentos entre a parede e a estrutura.
Figura 5.10- Componente fletido ocasionando a formação de bielas de compressão em região de balanço da viga
54
Figura 5.11 – Trincas na alvenaria provocadas por deflexão da região em balanço da
viga
Figura 5.12 – Exemplos de trincas na alvenaria em edifício provocadas por deflexão da região em balanço da viga
Figura 5.13 – Exemplos de trincas na alvenaria em edifício provocadas por deflexão da região em balanço da viga
55
Outro caso típico de fissuração, em alvenarias estruturais , é aquela provocado pela
excessiva deformação de lajes ancoradas nas paredes , introduzindo nas mesmas esforços de
flexão lateral . Sob essa solicitação, desenvolve-se próxima à base da parede uma trinca
horizontal , que se estende praticamente por toda a parede, como mostra a figura abaixo.
Figura 5.14 – Trinca horizontal na base da parede provocada pela deformação excessiva da laje ( rotação da laje)
Ainda para as alvenarias estruturais há um risco potencial da sua fissuração pela
deformabilidade de vigas de fundação e de transição( nos prédios sobre pilotis). Aliás, a
concepção de edifícios em alvenaria estrutural sobre pilotis parece ser tecnicamente um
contra-senso , na medida em que poderão ser introduzidas nas paredes solicitações distintas às
de compressão, frente as quais as alvenarias não apresentam bom comportamento.Ocorrendo,
deformação significativa da viga de suporte, a parede solicitada à flexão passa a comportar-se
como viga alta, podendo surgir fissuras verticais de tração a partir de sua base.
56
6 – FATORES QUE ALTERAM A RESISTÊNCIA FINAL DAS
ALVENARIAS
__________________________________________________
As alvenarias apresentam em geral bom comportamento às solicitações de compressão
axial, o mesmo não ocorrendo com os outros tipos de esforços( tração e
cisalhamento).Portanto, sempre que possível , as cargas excêntricas deverão ser evitadas, as
concentrações deverão ser distribuídas por meio de coxins, as concentrações de tensões nas
aberturas deverão ser absorvidas por vergas e contravergas. As cargas excêntricas influenciam
na resistência final da parede, como mostra a figura abaixo , quando a excentricidade (e) da
ardem de 12 a 20 mm reduzem 13 a 15% a resistência final da parede comparada com (e=0).
Figura 6.1 – Influência da execução na resistência final da parede
Outro fator que influencia a resistência final da parede , é o assentamento dos blocos ,
fato que , o preenchimento incompleto da juntas de assentamento reduz em 33% ou mais a
resistência final da parede e a espessura da junta variando entre 16 a 19 mm resulta em perda
de resistência da ordem de 30% quando comparada com junta de 10mm.
57
Figura 6.2 – Assentamentos de blocos com preenchimento inadequado das juntas de assentamento
Figura 6.3 – Espessura da junta de assentamento variando entre 16 a 19 mm reduz a resistência final da parede
Os cuidados com a execução das alvenarias deverão iniciar-se pelo controle de
recepção a estocagem dos blocos , atentando –se para os seguintes detalhes:
- componentes com grandes variações dimensões exigirão maior consumo de
argamassa, darão origem a juntas horizontais irregulares, gerando concentração de tensões em
determinados blocos;
- componentes mal curados apresentarão retração intensa na parede acabada;
- componentes não armazenados em locais fechados, absorverão água de chuva ,
contraindo-se na parede , quando esta evaporar-se;
- a perda de umidade precoce da argamassa pode reduzir em cerca de 10% a
resistência final da parede devido a má hidratação do cimento( perda de aderência).
58
- a perda rápida de água da argamassa para o bloco confere uma forma arredondada `a
junta , reduzindo a área de contato. Em paredes esbeltas a redução da a resistência final pode
chegar a 50%.
O comportamento das alvenarias será condicionado pela efetividade da ligação
componente / argamassa . De acordo com SABBATINI , poder de sucção do bloco é de
fundamental importância , pois dele depende a aderência da argamassa e a resistência da junta
contra a penetração de água de chuva nas alvenarias aparentes. Os blocos ,
independentemente do tipo de material, deverão portanto, apresentar poder de absorção dentro
de uma determinada faixa, se a absorção for muito pequena , não haverá boa penetração dos
cristais hidratados do aglomerantes nos poros do bloco, prejudicando-se , portanto a aderência
mecânica. Se , por outro lado , a absorção for muito grande, não haverá água suficiente para a
hidratação do aglomerante , prejudicando-se a aderência .
Independentemente do tipo ou do poder de sucção do bloco, todavia, a escolha do tipo
de argamassa de assentamento é que influirá decisivamente no melhor ou pior
comportamento da alvenaria. Assim sendo, praticamente todas as especificações técnicas
recomendam argamassas proporcionadas com um volume de aglomerante( cimento e cal
misturados) para três volumes de areia, relação esta que parece ser ideal para os grãos de areia
sejam totalmente recobertos pela pasta de aglomerantes.
Além dos cuidados referentes à escolha dos materiais , a qualidade da alvenaria
dependerá fundamentalmente da qualidade do serviço ( amarração, nível, prumo, regularidade
das juntas etc.). O adensamento da argamassa das juntas verticais e horizontais, conseguido
mediante a pressão e um bloco contra outro na operação de assentamento, e o não
realinhamento do bloco assentado após o início de pega da argamassa são cuidados
imprescindíveis para que se obtenham juntas estanques .
59
Figura 6.4 – Amarração das paredes (correto e errado)
Figura 6.5 – Encontro das amarrações das paredes
Figura 6.6. – Fissura causada por falha na concretagem e amarração incorreta
Independentemente da qualidade do serviço e da intensidade das movimentações da
fundação e ou da estrutura ,as alvenarias estarão sujeitas a movimentações próprias, caudas
por fenômenos higrotérmicos, pela retração dos componentes de alvenaria e ou da argamassa
de assentamento etc. Para evitar-se a fissuração das paredes , as tensões provenientes dessas
movimentações deverão ser aliviadas pela introdução de juntas de controle, normalmente
localizadas nas seções onde ocorre concentração de tensões ( mudança brusca na altura ou na
espessura da parede etc.).
60
Tabela 6.1 – Distância máxima entre a juntas de controle
. Juntas de controle deverão ser previstas em paredes muito longas , ou em paredes
muito enfraquecidas pela presença de aberturas de portas e janelas. Para alvenarias com
juntas de amarração, com desempenho bastante superior aquelas com juntas a prumo o CSTC
limita o comprimento da parede ou a distância entre juntas de controle em função da presença
de aberturas , da largura da parede (b) e da contração específica (ε) esperada para alvenaria
(decorrente da retração e ou de movimentações higrotérmicas). Os valores recomendados
pelo CSTC encontram-se apresentados na tabela abaixo
Tabela 6.2 – Recomendação de juntas de controle em função da intensidade da contração esperada para alvenaria
É consenso que as armaduras melhoram substancialmente o comportamento da
alvenaria quanto a à fissuração, contrabalanceando sua deficiência natural de absorver tensões
de tração e cisalhamento. Por esta razão, todas as especificações sobre cálculo e execução de
alvenarias armadas estabelecem limites mínimos de armaduras nas paredes , variando as taxas
61
geométricas mínimas entre 0,2% e 0,4%. As prescrições americanas estabelecem, como
mínimo , a colocação nas juntas de assentamento de armadura com 4mm de diâmetro , com
espaçamento não superior a 40cm.
Tabela 6.3 – Distância máxima entre juntas de controle em alvenarias armadas e não
armadas
As alvenarias poderão ser armadas através de cintas de concreto, de grauteamento
vertical executado nos furos dos blocos vazados , ou ainda através de ferros corridos dispostos
nas juntas de assentamento. Nesse último caso, o diâmetro das armaduras não deverá exceder
a metade da espessura da junta e em qualquer caso, as armaduras deverão se
convenientemente cobertas para que não haja risco de corrosão.
7 – PREVISIBILIDADE DAS FISSURAS
______________________________________________
Neste capítulo será apresentado as várias causas que levam a formação de
fissuras nos edifícios . Tenta-se analisar os mecanismos de formação de fissuras , assim como
fornecer alguns elementos para sua previsão sobre as origens dos problemas patológicos,
dando enfoque e levando-se em consideração que as fissuras são provocadas por tensões
oriundas de atuação de cargas ou de movimentações de materiais e ou dos componentes
estruturais.
Analisaremos as figuras de acordo com a literatura proposta desse trabalho sobre
fissuração das alvenarias , baseando exclusivamente nos aspectos teóricos fundamentais e
conceituais da publicação do livro “Trincas em Edifícios “ , do engenheiro Ércio Thomaz.
62
Para facilitar a apresentação , será exposto figuras e logo em seguida a explicação do
comportamento da alvenaria a nível de tensões em estruturas isostática, utilizando a
metodologia de análise citada.
Figura 7.1 – Exemplo de edifício sobre pilotis. O edifício compõem-se de estrutura de
concreto e as paredes de alvenaria tem função de vedação.
Figura 7.2 – Configuração de tensões de compressão e tração no componente estrutural ( viga
superior)
63
Figura 7.3 – Configuração de tensões de tração no componente estrutural(viga superior) e
formação de bielas de compressão( nas paredes) em direção a viga superior, onde está sendo
tracionado, devido a deformação por flexão do suporte superior.
Figura 7.4 – Configuração de tensões de compressão no componente estrutural( viga) e
formação de bielas de compressão ( nas paredes ) em direção contrária a parte comprimida,
devido a deformação por flexão do suporte inferior .
64
Figura 7.5 – Configuração de tensão axial provocado por recalque diferencial da fundação
com formação de bielas de compressão no canto extremo do recalque .
Figura 7.6 – A mesma configuração de tensão da figura anterior , porém observa-se quanto
maior o comprimento da parede de alvenaria , maior será a magnitude das bielas de
compressão.
65
Figura 7.7. – Configuração de tensão de compressão em vão de alvenaria( janela) em balanço
de viga , formando bielas de retração na alvenaria.
Figura 7.8 – Configuração de tensões de compressão em balanço de vigas sem aberturas de
vãos de alvenaria. Observa-se a formação de bielas de compressão em pontos de
excentricidades de cargas, devido momentos fletores maiores . Ao centro do painel, a
formação de bielas de compressão é de dimensão menor, devido o momento fletor ser nulo.
66
Figura 7.9 - Configuração de tensões de compressão em balanço de viga com aberturas nos
vãos de alvenaria. Observa-se que, na janela de maior vão, a relação do comprimento da
parede com o comprimento da janela , o coeficiente é maior se comparando com a janela de
vão menor, onde o coeficiente é menor. Verifica-se que na janela de vão maior há um uma
concentração de tensões aos cantos inferiores que podem variar em função do tamanho e da
localização das aberturas. Permitir analisar que a deflexão é da viga inferior na região de
balanço.Verifica-se também, forças de tração atuando no plano horizontal no vão da alvenaria
mais a tensão axial que pode gerar tensões de cisalhamento ao centro do vão.
Figura 7.10 - Configuração de tensões de compressão em balanço de vigas sem aberturas de
vãos de alvenaria , provocadas por deflexão da região do suporte inferior na extremidade dos
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cantos . Observa-se que a magnitude das bielas aumentam conforme o afastamento dos
extremos inferiores ao centro do painel.
Figura 7.11 - - Configuração de tensões de compressão em balanço de viga com aberturas de
vãos de alvenaria , provocadas por deflexão da região do suporte inferior na extremidade dos
cantos . Observa-se que a presença de aberturas, as bielas se formam na região onde há maior
concentração de tensões .
Figura 7.12 - Configuração de tensões de compressão em balanço de viga sem aberturas de
vãos de alvenaria . A deflexão da viga superior na região em balanço provoca normalmente o
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introdução de esforços de flexão nas paredes induzindo linhas horizontais de fissuras por
cisalhamento na alvenaria .
Figura 7.13 - Configuração de tensões de compressão em balanço de viga com abertura de
vãos de alvenaria . Observa-se a formação de bielas de compressão na região onde ocorre
acentuada concentração de tensões. Ocorre a deformação do suporte superior , solicitando a
parede à compressão.
Figura 7.14 – Configuração de tensões provocada por movimentações térmicas na interação
laje de cobertura sobre paredes de alvenaria que introduzem tensões de tração e de
cisalhamento nas paredes. Observa-se que as movimentações ocorrem no plano horizontal
nos respaldo das paredes e também ocorrem nos encontros da amarrações das alvenarias ,
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devido a paredes muito extensas. Isso explica o fato de que as lajes de coberturas se
encontrarem vinculadas às paredes de sustentação.
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8 - CONCLUSÃO__________________________________________________
Neste trabalho foram abordados aspectos importantes relativo à patologia das
alvenarias com o auxílio de fontes bibliográficas sobre o tema , principalmente a obra editada
em sua 12º tiragem do livro “Trincas em Edifícios “ do Eng. ÉRCIO THOMAZ, e também
alguns artigo tirados do curso de “Patologia das Alvenaria” do Eng. ROBERTO ARAÚJO
COELHO , Mestre em construção civil e estruturas e consultor técnico na área de patologias e
recuperação de estruturas e alvenarias.
Dentre as causas de fissuração das alvenarias, focalizou-se nos seguintes fenômenos :
movimentações provocadas por variações térmicas e de umidade, atuação de sobrecargas,
deformabilidade excessiva das estruturas de concreto, recalques diferenciados das fundações e
a retração de produtos à base de cimento.
A fissuração decorrente por movimentações térmicas estão sujeitos as variações de
temperatura que repercutem em variações dimensionais, ou seja, movimentos de dilatação e
contração dos materiais que desencadeiam tensões que poderão provocar o aparecimento de
fissuras . Em geral , as lajes de coberturas estão mais propensas às mudanças térmicas naturais
do que as alvenarias das edificações, porém , o fato das lajes estarem ancoradas nas paredes ,
as tensão são introduzidas nas alvenarias, surgindo assim as fissuras. Vale ressaltar que as
alvenarias são os componentes da obra mais suscetíveis a ocorrência de fissuras pela
deformação do suporte,de modo que , são as que mais realçam aos usuários.
Fissuras provocadas por movimentação higroscópica provocam variações
dimensionais nos materiais , igualmente aquelas decorrentes de movimentações térmicas. O
teor de umidade provoca movimentação de contração e expansão, e se no caso há vínculos
que impeçam ou restrinjam essas movimentações , poderão ocorrer fissuras nos componentes
de alvenaria.
O comportamento das alvenarias quando solicitada por sobrecargas, altera a
resistência final à compressão, porque as resistência mecânica dos componentes de alvenaria
não varia na mesma proporcionalidade que a resistência da parede acabada . Então , a
fissuração em alvenarias devidas a sobrecargas é proveniente da deformação da argamassa
sob ação das tensões de compressão.
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Em relação as fissuras causadas por deformação das estruturas de concreto , tem se
observado , em geral , os problemas decorrentes de deformações , como ocorrência de flechas
em componentes fletidos, onde não há capacidade de absorção por parte das alvenarias ,
comportando-se como corpo rígido, pois não se deforma conforme é solicitado. A norma
brasileira para execução de obras e projetos de concreto armado estipula flechas máximas
admissíveis, mas na prática , os casos de fissuras em alvenaria provocadas pelas flechas dos
componentes estruturais , são verificadas apenas no regime elástico , sem considerar a
fissuração das peças e a deformação lenta do concreto. Na verdade , não existe na prática
qual é o valor admissível das flechas , para vigas ou lajes , onde se apoiarão as alvenarias. Um
exemplo prático, as prescrições belgas , são bastante severas quanto as recomendações de
valores admissíveis das flechas , para lajes sobre as quais se apóiam paredes não ultrapasse
de 1/2.500, em comparação com as normas brasileiras que estipula que “ as flechas
permissíveis para vigas e lajes não ultrapassarão 1/300 do vão teórico” e inclui que no
cálculo das flechas deverá ser levada em conta a a retração e a deformação lenta do concreto.
Na realidade , tem-se a necessidade de pesquisar e elaborar estudos que mostram na prática
as deformações das estruturas com os demais componentes da obra.
Para prevenir a fissuração devida a recalques diferenciados, deve-se ter um
conhecimento sobre as propriedades do solo e analisar interação solo e edifício. Deve-se
considerar recalques admissíveis em função da rigidez da superestrutura. Como regra geral ,
as fissuras provocadas por recalques diferenciais geram tensões de cisalhamento quando as
propriedades do solo são diferentes , a falta de homogeneidade, é o fator mais importante na
ocorrência de recalques .
Em se tratando das fissuras causadas pela retração de produtos à base de cimento , a
retração de lajes de concreto armado transmite esforços no componente de alvenaria , que
podem causar fissuras.A retração das alvenarias também podem causar destacamentos nas
regiões de ligação com componentes estruturais.
De modo geral , foram citados os mecanismo de formação que levam a fissuração nas
alvenarias e os fatores que influenciam na resistência final das paredes na fase de execução de
edifícios. No último capítulo desse trabalho, no item 7 , sobre a previsibilidade de fissuras ,
houve a intenção de analisar a previsão de fissuras de acordo como comportamento das
alvenarias no que tange aos esforços axiais de compressão em relação as deformações
estruturais.
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9 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS__________________________________________________
THOMAZ, E. Trincas em edifícios . São Paulo,2007. (Escola Politécnica da Universidade de São Paulo - Instituto de Pesquisas Tecnológicas – 1989).
COELHO, R.A. Patologias das alvenarias. Belo Horizonte, 2008 ( Apostila do curso Patologia das Alvenarias , CREAMG- IMEC)
JUNIOR, O.G.H, Influência de recalques em edifícios de alvenaria estrutural. São Paulo,2002 ( Tese de doutorado apresentada `a Escola de Engenharia de São Carlos-Universidade de São Paulo).
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Procedimentos para projeto e execução de estruturas de concreto pré-moldados.1983 ( Projeto de norma 2:03.06-006-/83).
ROQUE, J.C.A, Reabilitação estrutural de paredes antigas de alvenaria. Portugal, 2003(Instituto Politécnico de Bragança ).
SILVA, J.M, Alvenarias não estruturais patologias e estratégias de reabilitação. Porto, 2002 (Universidade de Coimbra).
GOMES, N.S. A resistência das paredes de alvenaria. São Paulo, 1983( Dissertação de mestrado apresentada à Escola Politécnica da Universidade de São Paulo).
BORGES, A.C. Prática das pequenas construções. 6ª ed. São Paulo, Edgard Blucher , 1972.
PETRUCCI, E.G.R. Materiais de construções. 6ª ed. Porto Alegre, Editora Globo, 1982.
HELENE, P.R.L. Estrutura interna do concreto. São Paulo, 1980(Apostila do curso patologia das Construções de Concreto, FDTE/EPUSP/IPT).
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