Deformações causadas pela perda de estabilidade estrutural

Falhas localizadas ou globais podem surgir quando alguma peça atingir um dos estados limites de resistência último ou de utilização, provocando perdas humanas e econômicas e prejudicando o desempenho estrutural do edifício. A utilização correta de normas ou especificações reconhecidas, além da consideração de todos os estados limites possíveis e de todas as possibilidades de carregamento, permitem que, ainda na etapa de projeto, a perda da estabilidade estrutural seja evitada. As normas brasileiras atuais referentes ao dimensionamento das estruturas metálicas de edificações são a norma NBR 8800:1986 e a norma NBR 14762:2001. A norma NBR 6123:1988 também é importante para o cálculo da ação do vento nas estruturas.

O Método dos Estados Limites, proposto pela norma NBR 8800:1986, adota o cálculo das cargas atuantes em uma estrutura pela combinação das cargas permanentes, variáveis e excepcionais, cujos efeitos podem levar a estrutura à deformação excessiva ou ao colapso. As ações permanentes compreendem o peso próprio da estrutura e o peso de todos os outros elementos da construção, tais como pisos, paredes permanentes, revestimentos, acabamentos, instalações e equipamentos fixos. As ações variáveis incluem as sobrecargas decorrentes do uso e ocupação da edificação, equipamentos, divisórias, móveis, sobrecargas em coberturas, pressão hidrostática, empuxo de terra, vento e variação de

temperatura. As ações excepcionais vêm de explosões, choques de veículos, efeitos sísmicos e outros.

Como em uma estrutura atuam várias ações, sendo a maioria delas variáveis, para evitar um superdimensionamento pela aplicação dos valores extremos e simultâneos dessas ações, faz-se uma combinação das ações utilizando-se coeficientes que minoram os valores das cargas atuantes. Entretanto, devido às várias incertezas relativas aos valores das ações, às propriedades mecânicas dos elementos estruturais e ao comportamento desses elementos diante da estrutura, os valores das ações são corrigidos por coeficientes de segurança adequados.

A estrutura como um todo, as barras individuais, os elementos e os meios de ligação aplicados devem ser verificados para os estados limites de utilização. Enumerando os estados limites pelos quais uma edificação pode entrar em colapso, tem-se:

i) perda de equilíbrio;

ii) ruptura por qualquer tipo de solicitação; iii) instabilidade total ou parcial;

iv) flambagem global de barras;

v) flambagem local de elementos de barras.

As causas desses estados limites são falhas de concepção e projeto, falhas nos processos e detalhes construtivos, falhas ou ausência de manutenção preventiva, uso de materiais de má qualidade ou utilizados inadequadamente e mudança de atividades ou alterações ambientais (GALAMBOS et al., 1996).

4.5.2.1. Falhas de concepção e projeto

Em geral, os problemas que acompanham as obras estruturadas em aço estão vinculados à falta de visão global do sistema construtivo desde a sua concepção. As falhas são atenuadas se existirem projetos específicos para cada sistema onde se apresentam as respectivas compatibilizações, além de planejamento adequado (SALES, 2001).

De forma a serem facilmente compreendidos, os projetos devem incluir detalhamentos precisos e dados necessários à fabricação e montagem da estrutura. A falta de informações em projetos pode acarretar na construção problemas do tipo:

i) não colocação de elementos estruturais tais como contraventamentos, mãos francesas, enrijecedores, conectores de cisalhamento, dentre outros;

ii) não ancoragem de telhas sobre terças, de terças sobre tesouras, de tesouras sobre a estrutura e da estrutura sobre a fundação;

iii) dimensionamento inadequado, levando a estrutura ou seus componentes ao colapso; iv) dimensionamento inadequado das fundações ou dos parafusos de ligação;

v) ocorrência de deformações acima das estabelecidas pela norma NBR 8800:1986, danificando os fechamentos.

4.5.2.2. Falhas nos processos e detalhes construtivos

As empresas que lidam com estruturas metálicas, sejam elas de projeto, fabricação ou montagem, devem estar em constante interação e prever revisões de projetos conscientes e minuciosas. Nas fábricas, o controle dimensional rigoroso e pré-montagens asseguram o mínimo de falhas na montagem definitiva. Importante ainda é a interação que deve existir entre os projetistas da área de estruturas metálicas e da área de estruturas em concreto, pois o concreto está presente pelo menos nas fundações e bases de colunas das obras em aço e as dimensões dos elementos em aço e de concreto devem se ajustar na montagem das peças (PRAVIA e BETINELLI, 2003).

A obediência ao detalhamento das ligações também é preponderante na montagem das estruturas e modificações feitas de improviso no campo criam pontos críticos que podem gerar falhas súbitas e comprometer o desempenho do sistema estrutural.

Outros fatores que comprometem esse desempenho são o armazenamento impróprio das peças, que leva ao acúmulo de água, propiciando o fenômeno da corrosão mesmo antes da construção, e a falta de planejamento durante a montagem, que deve prever estabilização das peças por causa da ação da gravidade e do vento.

4.5.2.3. Falhas ou ausência de manutenção preventiva

Uma manutenção preventiva adequada é um processo mais simples e de custo mais baixo quando comparada à manutenção corretiva e, quando ela não é incluída na fase de projeto, a edificação estará sujeita a uma vida útil reduzida. Toma-se como exemplo uma coluna metálica sujeita a umidade em sua base. Se não for devidamente preparada, as agressões do meio podem promover um processo corrosivo, que se não for reparado no início, pode comprometê-la a ponto de haver risco de colapso de toda a estrutura que ela sustenta. É comum, quando aparecem falhas em uma edificação, que elas sejam sanadas pelos próprios usuários, muitas vezes utilizando materiais e técnicas inadequados, com soluções de caráter provisório. Entretanto, essas soluções se tornam definitivas e, se forem acumuladas, resultam em modificação no desempenho estrutural do edifício, chegando a afetar a segurança de seus usuários. Uma manutenção preventiva planejada e executada com antecedência, por meio de ações que evitem a ocorrência de falhas e atendam as necessidades e exigências dos usuários, ajuda a economizar recursos que seriam gastos em reformas repetitivas e desgastantes (GOMIDE et al., 2006).

4.5.2.4. Uso de materiais de má qualidade ou utilizados inadequadamente

A economia de material tem que ser feita com responsabilidade e conhecimento das propriedades dos componentes escolhidos. A relação custo/benefício deve ser projetada para o futuro de modo a não se ter prejuízo com o desempenho e durabilidade da edificação. Além de usar materiais com garantia de procedência, deve-se atentar também para a sua correta utilização. Exemplificando, uma tinta de alto poder de proteção contra a corrosão não fará muito efeito se for aplicada, sem prévia preparação, em uma peça que já sofre dessa patologia (CASTRO, 1999; CÂNDIDO, 2005).

4.5.2.5. Mudança de atividades ou alterações ambientais

A alteração das atividades previstas para determinado edifício torna-se nociva quando se aplica um carregamento maior do que o calculado no projeto original e também quando são

feitas mudanças ambientais sensíveis tais como aumento da umidade, de poluentes, produtos químicos, vibrações e outros.