Reparo, reforço e recuperação de concreto
Variedade de técnicas para reparo, reforço e recuperação permite solucionar a maior parte das manifestações patológicas, mas tudo depende de um bom diagnóstico
Por Juliana Nakamura
Edição 146 - Maio/2009 – Revista Téchne
Nos últimos anos, o desenvolvimento de novos materiais, o aprimoramento das técnicas de execução e o maior conhecimento sobre o comportamento das estruturas, associados à maior preocupação com a durabilidade das construções, têm feito com que a área de reparos, reforços e recuperação em elementos de concreto seja uma das que mais evoluem na engenharia.
Não é exagero afirmar que tal progresso - refletido, por exemplo, na maior e melhor utilização de polímeros, cimentos mais finos e aditivos para produção de concretos autoadensáveis - esteja diretamente associado ao estreitamento das relações entre as indústrias da construção e química. "Trata-se de um
processo de coevolução. As técnicas se desenvolvem em função dos novos produtos disponíveis no mercado, tornando necessária a concepção de equipamentos inovadores para a aplicação desses produtos", resume o engenheiro Emil de Souza Sanchez Filho, professor da Escola de Engenharia da Universidade Federal Fluminense.
Nesse campo fértil em inovações, um dos segmentos onde os incrementos são visíveis é o de materiais compósitos, utilizados para reforço de elementos estruturais. Tanto que as fibras de carbono e as fibras de vidro, até recentemente apontadas como o estado-da-arte nessa área, já não são novidade e começam a disputar espaço com outras soluções, como as fibras de aramida. "Da mesma forma, a recuperação de armaduras corroídas em peças de concreto, que antes dispunha apenas de sistemas de proteção por barreira, contam agora com a técnica da proteção catódica, pela utilização de anodos de sacrifício, que são mais eletronegativos que o ferro", diz o engenheiro Marcelo Iliescu, diretor da Iliescu Recuperação e Reforço de Estruturas. Até mesmo as fissuras estão sendo combatidas com produtos mais aprimorados, como os polímeros de baixíssima viscosidade, em especial as resinas epóxi e de polimetilmetacrilato capazes de penetrar nos capilares do concreto na faixa de 0,04 mm.
Após incêndio e anos de obras paralisadas, estrutura do edifício-sede da Cesp, na Avenida Paulista, foi recuperada e reforçada. Em oito pavimentos - entre os quais cinco subsolos - os pilares tiveram as seções aumentadas de 1,90 m para 2 m
Roteiro de intervenção
"Mas de pouco adianta ter materiais fantásticos e dimensionamentos precisos baseados em premissas erradas", ressalva o projetista de estruturas Francisco Graziano, diretor do escritório Pasqua & Graziano. "É como se um médico quisesse tratar um problema de dor de cabeça com remédio para o estômago", compara o engenheiro.
Por isso, para tratar uma construção que se tornou defeituosa ou que sofreu alterações por seu uso, o ponto de partida é o correto diagnóstico das patologias existentes. Para cada tipo e gravidade do problema, haverá pelo menos uma técnica para realizar o conserto, levando-se em consideração não apenas o atendimento aos quesitos de segurança estrutural, mas também outros fatores envolvidos como características do ambiente, tempo de aplicação e durabilidade.
Independentemente do tipo de medida de reabilitação, o planejamento é fundamental para garantia de eficiência e segurança. O primeiro passo é a realização de uma inspeção preliminar para estabelecer os recursos a serem utilizados, incluindo os acessos, o plano de amostragem e ensaios,
além da necessidade de intervenção emergencial. Em seguida são realizadas inspeções visuais dos elementos para registro detalhado das anomalias, complementando a análise com testes à percussão para verificar a extensão das regiões que apresentam corrosão das armaduras, sinais de infiltração etc. Para a elaboração de um diagnóstico preciso é importante também checar as condições de durabilidade da estrutura por meio de ensaios como medição da frente de carbonatação, determinação da velocidade de propagação de onda no concreto com ultrassom e determinação da espessura de cobrimento das armaduras. Só então, com base nos dados obtidos em todas essas avaliações preliminares, é que se realiza o projeto da intervenção. Nele, são discriminadas e detalhadas todas as técnicas necessárias, bem como as etapas executivas para tratar a estrutura.
Nesse momento de definição da estratégia de intervenção, os desafios são igualmente grandes. Em geral o serviço de reforço e recuperação é mais complicado, e caro, do que uma nova construção. Primeiro porque exige a compatibilização entre o material novo e o existente, quase sempre deteriorado. Sem contar que o acesso às áreas que necessitam de tratamento pode não ser fácil. Também pode atrapalhar o fato de a edificação em tratamento estar funcionando, assim como a documentação existente não retratar a realidade encontrada.
"Dimensionar o reforço de uma estrutura é algo completamente diferente de dimensionar uma estrutura nova", salienta Graziano, lembrando que projetos de reforço e recuperação demandam uma abordagem especial, com uma série de cálculos e estatísticas para, entre outras coisas, identificar o comportamento da estrutura existente ao longo de sua vida útil, bem como a deformação e a chance de ruptura. Para complicar, para a confecção de projetos de reforço e recuperação, diferentemente do que ocorre com o projeto estrutural novo, não há softwares de mercado disponíveis.
Em suma, o diagnóstico nada mais é do que uma contínua redução da incerteza inicial pelo progressivo levantamento de dados. "Esse processo é acompanhado por uma redução do número possível de
Em intervenções de recuperação, a oxidação das armaduras pode ser resolvida com a aplicação de inibidores, que
diminuem a velocidade das reações de corrosão.
hipóteses, até que se chegue numa correlação satisfatória entre o problema observado e um diagnóstico para esse problema", afirma Iliescu.
Conceituação
Com as causas da patologia identificadas pode-se definir se a estrutura passará por recuperação, reforço, ou por ambos os processos. O reforço é uma intervenção no elemento estrutural que visa principalmente o aumento de sua capacidade de resistir às solicitações a que está submetido. "A necessidade de reforço pode se justificar diante do aumento do carregamento ou mesmo para corrigir uma falha do projeto estrutural quando da avaliação dos carregamentos", explica Emil Sanchez.
Para essas situações, as metodologias vão desde aumentar as seções resistentes de vigas, pilares, lajes, tabuleiros de pontes e vigas-parede, até a aplicação de reforços externos por meio da colagem de chapas de aço ou protensão. Outro exemplo de reforço é a utilização de materiais compósitos, como as fibras de carbono, recurso bastante explorado principalmente em edificações em funcionamento, onde o serviço deve ser realizado de forma a não comprometer as características estéticas originais, ou quando a velocidade de execução é um aspecto crítico.
Mas como tudo que envolve a estrutura, é importante que o dimensionamento do reforço seja pautado pelo conhecimento das cargas que serão depositadas sobre a estrutura. Afinal, cargas em excesso inevitavelmente vão exigir novos reforços. "Além disso, é importante lembrar que se a estrutura, depois de reforçada, tiver uma carga inferior àquela considerada no momento da intervenção, o reforço vai inverter sua utilidade e, em alguns casos, pode perpetuar uma deformação já existente", alerta Graziano.
A recuperação, por sua vez, está mais vinculada à necessidade de se restabelecer a integridade física de um elemento estrutural, buscando-se restituir as suas características mecânicas originais. "A recuperação supõe a substituição de algo que se tenha perdido com o tempo como, por exemplo, a proteção do concreto de cobrimento carbonatado em uma estrutura com muitos anos de exposição a ambiente agressivo", explica o engenheiro Egydio Hervé Neto, diretor da Ventuscore, consultor em projeto e recuperação de estruturas de concreto.
Esse é o caso das estruturas em situação de colapso, após sofrerem danos violentos como incêndios ou choques de veículos. A intervenção mais tradicional para corrigir esse tipo de problema é a recomposição da geometria das peças após o tratamento do substrato de concreto deteriorado e das armaduras. Foi isso o que foi feito no edifício-sede da Cesp (Companhia Energética de São Paulo), que depois de sério incêndio em 1987, teve sua estrutura recuperada e reforçada com o aumento de seção de alguns pilares em 10 cm, sobretudo os dos subsolos.
Muito mais simples, mas ainda assim importante, é o reparo, que se refere à correção de algum defeito pontual surgido na peça estrutural. Os reparos se aplicam, tradicionalmente, à correção de fissuras e ao tratamento de armaduras com focos de corrosão.
Como os custos dos processos que envolvem reparos costumam ser bem inferiores aos de recuperação, muitas vezes recorre-se a esse tipo de intervenção, relegando a recuperação a
Uma das técnicas mais comuns é a recomposição da geometria das peças com argamassas pré-dosadas, tixotrópicas ou concretos aditivados.
manifestações patológicas maiores. "Em alguns casos, isso se aplica, mas é preciso ter cuidado com essa prática de reparar sem diagnosticar as causas", destaca Francisco Graziano. Isso porque muitas das patologias que são contornadas com reparos simples, na verdade são sinais que a estrutura manifesta problemas mais sérios. "A estrutura nos avisa quando está ficando doente. Não precisamos esperar ela atingir a gravidade máxima para intervir adequadamente", continua o projetista. A recomendação faz todo o sentido, ainda mais se levado em consideração que, em geral, quanto mais cedo for corrigido o problema, menos custosa será a intervenção.
Recuperação de um gigante
Entre 1999 e 2001 e entre 2005 e 2006 o estádio do Maracanã passou por sérias intervenções para recuperação e reforço de sua estrutura que estava em estado crítico. Segundo pesquisa dos engenheiros João Cassim Jordy, Vicente Custódio Moreira de Souza e Luiz Carlos Mendes, ambos da UFF (Universidade Federal Fluminense), em diversos elementos estruturais foram constatadas infiltrações de água, desagregações do concreto por lixiviação ou por desplacamento, corrosão das armaduras, fissurações, carbonatação, eflorescências e descolorações com bolor.
Diante do grau de manifestações patológicas e da situação de risco estrutural, foram efetuadas análises e diagnósticos, seguidos de projetos detalhados para obras e intervenções de recuperação nas
peças estruturais danificadas, em especial os "gigantes", peças que apoiam diversos elementos da estrutura de concreto armado, como os anéis de acesso, as lajes inclinadas das arquibancadas e das cadeiras e as lajes das marquises de cobertura.
A intervenção seguiu o roteiro limpeza do concreto danificado-tratamento das armaduras-recomposição das peças. Após corte e apicoamento das regiões danificadas, as superfícies foram preparadas por meio da aplicação conjunta de jato de areia e água, com a utilização do próprio equipamento de projeção de concreto. Em seguida foram montadas a armadura adicional, além de novos estribos transversais, para a garantia do apoio e suspensão das cargas provenientes do sistema vigamento/lajes de cobertura, conforme detalhamento de projeto estrutural de recuperação previamente elaborado.
As fissuras foram seladas com a injeção de resina epóxi para selagem antes de iniciada a concretagem de recuperação que utilizou concreto aditivado com sílica ativa projetado por via seca em duas camadas sucessivas de 3 cm cada.
Após sarrafeamento e intervalo de pega, aplicou-se chapisco grosso como acabamento superficial e executado procedimento de cura por aspersão de resina acrílica, seguido por borrifação de água. Por fim, foi aplicado tratamento protetor na face superior da cobertura com utilização de sistema de impermeabilização à base de membrana de poliuretano.
Ficha técnica Local: Rio de Janeiro Recuperação e reforço estrutural: Teor e Compacta Execução: Varca-Scatena
Reparo e impermeabilização em reservatório
Com 8 mil m², esse reservatório de Tratamento de Efluentes Domésticos da Companhia de Água e Saneamento de Campinas demandava alguns reparos na estrutura de concreto, que sofria com o cobrimento indevido das armaduras, antes de passar por impermeabilização.
A solução, conforme revela o engenheiro José Mário Andrello, diretor técnico da Casa D' Água, responsável pelo projeto de intervenção, contemplou primeiramente o preparo do substrato por meio da remoção e limpeza de resíduos da obra e de hidrojateamento de alta pressão para limpeza da superfície interna. Só então, os trabalhos de reparo foram efetivamente iniciados com o corte do concreto para permitir o tratamento das armaduras com revestimento mineral anticorrosivo. Concluída essa etapa, nos
pontos onde foram registradas segregações, sobretudo em emendas de concretagem e em pontos de tirantes, foi executado o reparo com a aplicação de argamassa polimérica monocomponente. Ao redor das tubulações adicionalmente aplicou-se graute não retrátil de alto desempenho.
Por fim, foi executada a impermeabilização com argamassa de pega rápida, vedação com mastigue flexível ao redor de tubos de entrada e saída de efluentes e cura úmida por dois dias.
Motivos que podem levar à necessidade de intervir em uma estrutura
Erro de projeto - manifestado por equívocos de concepção e de detalhamento
Erros de execução - posicionamento indevido das armaduras, não conformidade da entrega do concreto etc.
Uso inadequado - superestimar a capacidade da estrutura ou alterar uso (exemplo: transformar edifício residencial em industrial)
Falta de manutenção
Ação do tempo e do meio ambiente (exemplo: ação de agentes agressivos, como cloretos, gases, chuva ácida)
Reações endógenas do próprio concreto (exemplo: reação álcali-agregado)
Causas excepcionais que danificam a estrutura (exemplo: choques, acidentes etc.).
Ponte de aderência
As pontes de aderência têm importância fundamental na eficiência da recomposição do concreto e na interligação dos produtos de recuperação com a estrutura existente. Há uma série de materiais que podem promover ou melhorar essa capacidade de associação. Em geral eles se enquadram em um dos três grupos abaixo:
Pasta de cimento: a aplicação de uma nata entre as camadas de concreto faz com que uma camada de "agente endurecedor" penetre nos poros do concreto, melhorando a adesão. Costuma ser pouco eficiente
Ficha técnica Local: Campinas (SP) Especificação e supervisão técnica: Casa D'Água Tecnologia para Construção Execução: Metta Serviços Técnicos e Construtora Lix da Cunha
Emulsões de polímeros: água e polímeros penetram na porosidade de ambas as camadas de concreto (a velha e a nova) gerando uma boa ancoragem. Formam sistemas bastante úteis e eficientes em superfícies molhadas ou úmidas
Adesivos de base epóxi: são os mais utilizados por serem os que melhor compatibilizam com o concreto e com o aço das armaduras, além de terem uma resistência química muito boa aos agentes corrosivos. Quando há umidade, porém, as emulsões
devem ser preferidas
Reforço com fibra de carbono em fendas
A ponte de acesso ao Píer III do Terminal Marítimo da Ponta da Madeira, em São Luís (MA), precisou ter sua estrutura reforçada depois que uma mudança no fornecedor das correias transportadoras alterou as cargas sobre os balanços das travessas de apoio.
Antes de optar pelas fibras de carbono, os engenheiros da construtora Odebrecht e da Teprem, empresa responsável pelo projeto do reforço, cogitaram utilizar uma série de alternativas. A primeira delas foi a execução de dez estacas com 1 m de diâmetro cada, posicionadas justapostas ao balanço das travessas para receber uma viga de concreto armado. Embora eficaz sob o ponto de vista estrutural, essa alternativa exigiria pelo menos 90 dias para ser concluída. Outra técnica cogitada foi a execução de um pórtico de aço com tirantes metálicos. Nesse caso, haveria um ganho em relação às estacas de concreto, porém, ainda seriam necessários 60 dias de prazo.
A urgência em concluir o reforço levou à utilização de lâminas de fibra de carbono inserida em fendas no concreto de cobrimento das armaduras de tração já existentes. A solução foi executada em apenas 30 dias, sem interromper os trabalhos no terminal marítimo.
Para tanto, o concreto foi cortado com máquina autoaspirante, que permitiu reduzir os trabalhos de limpeza superficial fundamentais para garantir a plena aderência da fibra ao substrato. Em seguida partiu-se para a aplicação de adesivo epóxi para colagem das lâminas de fibra de carbono. Por fim, realizou-se o grauteamento para proteger as armaduras e os reforços, além de recompor a seção da estrutura.
Principais produtos e técnicas para reforço Reforço estrutural
Mantas de fibra de carbono
Caracterizam-se pela alta resistência, baixo peso próprio, grande durabilidade e capacidade de assumir formas complexas. Têm aplicação rápida e resistem a tensões de tração de até 4.500 MPa. Têm custo cerca de 40% superior às soluções mais convencionais de reforço.
Ficha técnica Local: São Luís Projeto de reforço: Teprem Execução: Odebrecht
Reforço com fibra kevlar
Oferecida em mantas, trata-se de uma fibra de aramida da família dos polímeros feitos com poliamidas aromáticas. Possui uma estrutura de cadeia molecular excepcionalmente rígida, oferecendo elevada resistência à tração, a impactos e com estabilidade térmica diferenciada para temperaturas que variam de -40ºC a 130ºC. Tem melhor tolerância a danos que a fibra de carbono.
Adesivo fluido de base epóxi
Resinas sintéticas de alto desempenho que melhoram a aderência das argamassas e concretos aos mais diversos substratos. Podem ser aplicadas com broxa e são utilizadas como ponte de aderência. Úteis não apenas em reforços, mas também em reparos e em serviços de recuperação e de recomposição de estruturas de concreto.
