ESTUDO PARA IMPERMEABILIZAÇÃO NA INTERFACE ESTRUTURA METÁLICA E ALVENARIA
Joel Henrique Rohr 1
Resumo: Uma das patologias existentes na construção civil são as infiltrações. Um dos pontos
críticos das impermeabilizações são as ligações entre diferentes componentes existentes numa construção. Devido as conseqüências que essas infiltrações trazem, alguns autores propõem diversas maneiras de ligação entre a estrutura metálica e a alvenaria. Os autores comentam sobre os métodos mais utilizados, os métodos mais adequados para diferentes vãos, e alguns métodos alternativos, que são mais utilizados por empresas específicas. Cada método possui suas especificidades para que funcionem da melhor forma possível. A norma cita diversos materiais que podem ser utilizados para impermeabilização, mas apenas alguns deles são realmente citados pelos autores e utilizados em obras. Para alguns desses materiais os autores citam a forma que se deve utilizá-los para que funcionem como bons impermeabilizantes. Conforme ensaios realizados em quatro ligações diferentes, sendo argamassa comum, argamassa com aditivo expansor, mastique e cantoneiras e EPS, pode-se perceber que cada ligação possui formas de execução, custos e eficiências diferentes. Deve ser escolhida a ligação correta para cada caso, levando mais em conta o custo ou o benefício que a ligação trás para atender bem cada tipo de obra. A ligação de maior custo é a ligação com mastique, porém, junto com o alto custo vem a excelente eficiência. Para a ligação mais utilizada na construção civil, que é com a mesma argamassa utilizada para o assentamento da alvenaria, é recomendado acrescentar aditivo expansor para melhor sua performance, apesar de que, se a mão-de-obra for de qualidade, somente com a argamassa é possível ter uma impermeabilização aceitável. Para grandes vãos de parede, onde é recomendado utilizar cantoneiras e EPS devido a fissuração, é necessário ter o cuidado de impermeabilizar adequadamente o encontro das cantoneiras com o perfil metálico, para evitar que a água ultrapasse a ligação.
Palavras-chave: Impermeabilização. Estrutura Metálica. Alvenaria.
1. Introdução
A construção em aço cresceu muito nos últimos anos e vai continuar crescendo pelos próximos anos. Zanotti (2010) fala que o consumo de aço teria um crescimento de 21,6% ao longo do ano de 2010, e comenta também dados do IBGE, que indicam um crescimento de 10,5% ao ano no setor da construção em aço, considerando apenas estruturas, pontes e torres de aço.
Junto com o aumento do uso do aço, aumentam também as exigências. Um dos problemas encontrados com o uso do aço na construção civil são as impermeabilizações. Caso não seja feito um processo adequado de impermeabilização nas estruturas, estas acabam gerando patologias.
Infiltrações nas construções ocorrem devido a má impermeabilização, e esta, por sua vez, não ocorre somente nas coberturas. Um dos locais por onde a água pode penetrar numa obra é na ligação da alvenaria com a estrutura, e para os casos
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Acadêmico do Curso de Engenharia Civil, Universidade Comunitária da Região de Chapecó, e-mail:
da estrutura ser de aço existem vários métodos específicos para evitar esse problema, que são citados por diversos autores. Os métodos para ligação entre alvenaria e estrutura metálica podem variar no preço, facilidade de execução e qualidade de impermeabilização.
De acordo o vão da parede onde irá ser feita a impermeabilização, os autores comentam diferentes métodos. Como a alvenaria e o aço possuem coeficientes de dilatação diferentes, então dependendo do tamanho do vão da alvenaria o método de ligação deve ser feito de forma diferente. Para vãos grandes os autores falam sobre a importância de se ter uma ligação que proporcione uma desvinculação da alvenaria com a estrutura metálica, fazendo com que não ocorram fissuras ao longo da ligação devido a dilatação.
Através do estudo sobre métodos diferentes de impermeabilização, pode se ter um parâmetro de diferença de qualidade entre cada método, como também o custo e dificuldade de execução de cada um.
2. Prismas
Na bibliografia são apresentadas pelos autores diversas formas de impermeabilização entre estrutura metálica e alvenaria. Entre as formas existentes há diferentes modelos para cada tipo de ligação que se deseja impermeabilizar.
Para saber se os erros que acontecem são devidos ao próprio material utilizado ou se é pela falta de qualidade da mão-de-obra, foram construídos quatro modelos de ligação (prismas) com uma pequena parede de alvenaria em cima de uma barra metálica. No encontro dos dois materiais foi utilizado um tipo de ligação para cada prisma. Cada prisma tinha 62cm de comprimento e era composto por:
a) Um perfil metálico 150x50#3,00mm;
b) Duas fiadas de alvenaria com tijolo 9x14x24cm;
c) Argamassa de assentamento e reboco com argamassa pronta; d) Uma ligação entre a estrutura e a alvenaria.
A alvenaria em cada prisma foi assentada de cutelo e feita no centro do perfil metálico. Foram utilizados ao todo cinco tijolos cerâmicos para composição de cada prisma, sendo duas fiadas de 2,5 tijolos cada, resultando em 62 cm de parede. As juntas verticais e horizontais e o reboco foram feitos com 1 cm de espessura.
O primeiro modelo de ligação foi feito apenas com o emprego de argamassa entre a alvenaria e o perfil metálico. A argamassa utilizada foi a mesma que a
utilizada para o assentamento da alvenaria, pois conforme Araújo Silva (2003), na maioria dos casos a ligação da alvenaria com o pilar é feita somente por aderência da argamassa.
O segundo modelo de ligação foi feito com a utilização de argamassa expansiva. A argamassa expansiva tem o mesmo traço que a argamassa de assentamento, porém, com aditivo expansor.
O terceiro método foi realizado com utilização de mastique, que foi colocado entre a alvenaria e a estrutura metálica. O mastique utilizado é a base de poliuretano. Para aplicação deve-se apenas ter o cuidado de deixar as superfícies limpas para uma boa aderência do mastique nos materiais.
O quarto modelo foi o de ligação desvinculada, que é por meio de cantoneiras e EPS, fazendo com que a alvenaria não fique fixada no perfil metálico. As cantoneiras foram soldadas na base formando um U, entre esse U foi colocada a placa de EPS, e em cima dessa placa foi levantada a alvenaria.
Esses prismas foram construídos para observar qual é o modelo de ligação que tem o melhor desempenho quanto a estanqueidade. Para isso, os prismas iriam ser submetidos a ação da água por um tempo e intensidade referente ao que diz Back (2008), onde para um tempo de retorno de 5 anos deve ser considerada uma chuva de intensidade igual a 150mm/h com uma duração de 5 minutos, considerando estes dados para a cidade de Chapecó.
Para medir a vazão calcula-se considerando intensidade de 150mm/h numa área referente ao tamanho da parede do prisma:
Área da parede = 62cm * 30cm = 1860cm² = 0,186m²
Obs.: 62cm é o comprimento da parede e 30cm é a altura da parede (2 fiadas de 14cm + 1cm).
Então para realizar os ensaios teriam que ser jorrados 2,325 litros de água em cinco minutos. Ao final observar a quantidade de água que cada prisma deixou passar.
Para poder realizar a simulação de chuva na vazão correta foram realizados alguns ensaios. Nestes derramou-se água num béquer através de uma mangueira conectada numa torneira e foi medindo-se o tempo que levava para encher o béquer. O problema encontrado nesta etapa é que não foi possível simular a vazão calculada. Como a água vinha da torneira, o mínimo de vazão que foi conseguido foi de 2,32 litros em 1 minuto e 15 segundos, o que representa uma vazão de 1,875 L/min. Com isso, o teste passou a ser focado na comparação entre as ligações, e não diretamente na sua eficiência na impermeabilização da água da chuva, já que a vazão é maior do que a esperada.
3. Primeiro ensaio
Primeiro ensaio realizado dia 17/03/2011 às 15:00h. No primeiro ensaio as paredes foram submetidas a 2,32 L de água num período de 1’15”, o que representa uma vazão de 1,875 L / min.
No primeiro teste as três primeiras ligações obtiveram bons desempenhos, não deixando a água ultrapassar a ligação, fazendo com que o lado oposto da parede ficasse totalmente seco.
Na ligação de cantoneiras com EPS ocorreu um problema. As cantoneiras foram soldadas no perfil U com solda intermitente, ou seja, a solda não era contínua em todo o perímetro de encontro da cantoneira com o perfil U. Nos espaços que não havia solda a água acabou penetrando e saiu pelo outro lado da parede.
Após o primeiro ensaio observou-se o tempo que as paredes levaram para secar. Passadas cinco horas as paredes já estavam parcialmente secas, e após 24 horas não se notou nenhum sinal de água nas quatro paredes.
4. Segundo ensaio
Ensaio do dia 07/04 feito as 15:00h, nenhuma parede deixou passar água, sendo que a parede com EPS foi arrumada com uma camada de mastique na ligação da cantoneira com o perfil U para evitar que a água passasse debaixo do EPS. Essa solução demonstrou-se eficaz, visto que a água não ultrapassou a ligação, como ocorreu no primeiro ensaio.
Nas três primeiras paredes não foi feita nenhuma modificação, já que no primeiro teste elas já apresentaram um bom desempenho. Para o segundo teste o
resultado se manteve, nenhum sinal de água foi observado no lado oposto da parede.
Novamente as paredes ficaram sob observação e o resultado foi o mesmo do primeiro ensaio, após cinco horas as paredes estavam parcialmente secas, e após 24h estavam completamente secas.
5. Terceiro ensaio
Ensaio realizado dia 14/04 às 15:30h. Para o terceiro e último ensaio o tempo de aplicação da água nas paredes foi aumentado para tentar forçar a passagem de água pelas ligações, para ver se ficaria visível a diferença de eficiência entre elas. A vazão utilizada foi a mesma, mantendo a vazão de 2,32 litros em 1 minuto e 15 segundos, porém, neste ensaio o tempo de aplicação foi de 2 minutos e 30 segundos, totalizando 4,64 litros de água.
Num primeiro momento não se notou nenhuma diferença com os primeiros ensaios, os quatro prismas mantiveram-se secos do lado oposto. Porém, após cada teste as paredes foram separadas do perfil metálico para observar a quantidade de água que havia penetrado através da interface.
5.1 Ligação com argamassa comum
Pode-se observar que a água, apesar de não ter transpassado totalmente a ligação, penetrou alguns centímetros na ligação. Logo após a separação da parede com o perfil metálico a água havia penetrado de 4 a 6 cm ao longo da parede (figura 01).
Figura 01 - Quantidade de água penetrada logo após a separação dos materiais – Ligação com argamassa comum
A parede foi colocada novamente de pé, e após dez minutos foi feita uma nova medida, que demonstrou que a água continuou penetrando na parede. A nova medida apontou mais 2cm em alguns locais.
5.2 Ligação com argamassa com aditivo expansor
Após o teste não havia transpassado água, porém após a separação da parede com o perfil metálico observou-se que a água também havia penetrado na ligação. Nessa ligação a água penetrou de 1 a 2 cm ao longo da parede (figura 02). A parede foi colocada novamente de pé, e após 10 minutos a água havia penetrado mais 0,5 a 1cm em alguns pontos.
Figura 02 - Quantidade de água penetrada logo após a separação dos materiais – Ligação com argamassa com aditivo expansor
5.3 Ligação com mastique
A ligação com mastique foi a que demonstrou melhor eficiência. Além de não deixar passar água para o outro lado, também não foi possível separar o mastique do perfil metálico. A parede foi quebrada para tentar separar, mas a parte baixa do tijolo ficou grudada no mastique (figura 03).
5.4 Ligação com cantoneiras e EPS
Nesta ligação a água penetrou somente na parte do reboco (figura 04). A água havia penetrado mais afundo no primeiro teste em que não havia impermeabilização entre o perfil U e a cantoneira, mas no segundo e terceiro ensaios a ligação demonstrou-se eficiente, mesmo sendo uma ligação desvinculada. Apenas numa parte o tijolo também estava molhado, no restante a água só penetrou no reboco. Foi possível identificar que após o primeiro ensaio uma parte da água ficou dentro da parede, porque após a separação da ligação foi observado que havia corrosão no perfil metálico.
Figura 04 - Quantidade de água penetrada logo após a separação dos materiais – Ligação com cantoneiras e EPS
6. Recomendações
Com base nos ensaios realizados, pode-se observar que o modelo que oferece a maior estanqueidade é a ligação com mastique. O problema dessa ligação é que tem um custo muito elevado. Pelo que foi utilizado no prisma, pode-se ter uma base de que se o mastique for utilizado com racionalização, poderiam ser feitos aproximadamente 4m de alvenaria com uma salsicha de mastique, e cada salsicha custa em torno de R$ 28,00.
Outro ponto importante que se pode perceber, é que nas obras em que tem problemas com impermeabilização, caso estejam utilizando algum dos quatro modelos apresentados, o problema vai ser devido a mão-de-obra de má qualidade.
Mesmo na ligação com argamassa comum, que foi a que teve pior desempenho, a água somente penetrou metade da alvenaria, mesmo sendo no teste em que a quantidade de água jogada foi muito maior do que a quantidade de água real durante uma chuva.
Isso demonstra que mesmo com o modelo de ligação mais utilizado, que é com argamassa comum, a impermeabilização pode ser conseguida de maneira eficaz, tudo depende da mão-de-obra fazer um trabalho com qualidade. Um problema que pode ocorrer nessas ligações, é que mesmo se a água penetrar somente poucos centímetros pode acabar acontecendo o problema da umidade ascendente.
Caso a água avance uma parte da ligação, essa água pode acabar subindo pela parede por capilaridade e causar conseqüências comuns que acontecem em casos em que a viga de baldrame não é impermeabilizada adequadamente. A água sobe alguns centímetros e acaba danificando a boa aparência e durabilidade da parede (figura 05).
Figura 05 - Patologia devido umidade ascendente (CABAÇA, 2002)
A água subindo por capilaridade na parede é chamada de umidade ascendente. Conforme explica Cabaça (2002), a água sobe nas paredes através de condições de evaporação, porosidade do material, permeabilidade do material e quantidade de água que se encontra em contato com a parede. Os “caminhos” mais fáceis para a água subir nas paredes são as juntas de argamassa, geralmente, para a água subir pelo tijolo, primeiro terá que percorrer a argamassa ao seu redor.
Com isso é possível afirmar que em uma ligação que é composta unicamente por argamassa há possibilidades de o fenômeno da umidade ascendente ocorrer.
Na ligação com argamassa com aditivo expansor a água penetrou muito pouco na parede, o que faz com que a probabilidade de ocorrer alguma patologia seja menor do que na ligação com argamassa comum, e apesar de ter o custo adicional do aditivo, esse acaba não se tornando muito significativo, principalmente se for analisado junto o ganho de eficiência que o aditivo trás.
Para ligações em paredes de grandes vãos, onde é necessário utilizar ligação desvinculada devido a fissuras, é importante que se faça uma impermeabilização entre a cantoneira e o perfil metálico para não ocorrer o mesmo problema que ocorreu no primeiro ensaio. Como já visto, neste trabalho foi utilizado mastique, e este, por sua vez, demonstrou novamente que é um excelente material impermeabilizante.
O custo dessa ligação desvinculada também é maior devido ao uso de cantoneiras metálicas, EPS e mastique. Nesse ensaio foram utilizadas cantoneiras de 1”x1” na espessura de 2,25mm. O custo aproximado dessa cantoneira é de R$ 2,55 por metro, como são duas cantoneiras utilizadas na ligação, o custo adicional passa a ser de R$ 5,10 por metro de parede. O uso de EPS não é muito relevante devido ao baixo custo, porém o mastique, mesmo sendo utilizado em pouca quantidade, acaba elevando esse valor devido ao seu preço alto. Somente com a utilização de mastique o preço dessa ligação acaba elevando seu custo em aproximadamente R$ 3,50, contando que um tubo de R$ 28,00 sirva para impermeabilizar oito metros de parede.
Porém, mesmo o custo sendo maior que a ligação com argamassa, essa ligação deve ser adotada para evitar outros tipos de patologias em paredes de grandes vãos.
Seria de grande importância a continuação desse estudo para analisar mais profundamente o exato comportamento da água da chuva ao entrar em contato com a alvenaria, e analisar o quanto a água de uma chuva pode penetrar na alvenaria em casos de grande intensidade de chuva.
Como a argamassa comum é a mais utilizada em ligações, seria importante também verificar se simplesmente a água da chuva em ligações com argamassa comum é suficiente para provocar de maneira relevante patologias como a capilaridade.
Referências
CABAÇA, Sonia Carvalho. Umidade ascendente em paredes de edifícios antigos. 2002. Disponível em:
<http://www.construlink.com/2003_ConstrulinkPress/Ficheiros/MonografiasPrimeiras Paginas/mn_9_nov_2002_humidade6.pdf>. Acesso em: 19 mai. 2011.
ZANOTTI, Eduardo. A construção em aço pronta para crescer. CBCA, Rio de Janeiro, jan. 2010. Entrevista.
