PEF2503
ESTRUTURAS DANIFICADAS:
SEGURANÇA E AÇÕES CORRETIVAS
Carlos E.N. Mazzilli
Francisco Graziano
Introdução: reavaliação,
reparo e reabilitação
R&R (reparo e reabilitação)
 R&R&R (reavaliação, reparo e
reabilitação)
 Reavaliação: “diagnóstico”
 Reparo: “terapia”
 Reabilitação: “alta”

Reavaliação
Inspeção visual
 Ensaios para caracterização de
propriedades mecânicas
 Ensaios de vibrações livres ou
forçadas para caracterização de
modos de vibração e rigidez
 Provas de carga

Reavaliação
Monitoração (extensometria,
acelerometria, GPS, piezometria, …)
 Calibração de modelos
computacionais:
 retroanálise
 identificação de dano

Reparo
Renovação: restituição à situação de
“inauguração”
 Reforço: melhoria das condições de
rigidez e resistência
 Reprojeto
 Execução

Reabilitação
Certificação de bom desempenho
 Provas de carga
 Ensaios em geral
 Profilaxia
 Restrições de uso
 Controle passivo & ativo

Provas de carga
Segurança: RdSd
 Rd= Rk/m
 S d=  f S k
 m pouco maior que 1
(envelhecimento)
 f 1,10

Estruturas acidentadas ou
sinistradas
Choque mecânico
 Explosões
 Incêndios
 Terremotos
 Trombas d’água
 Ciclones

Choque mecânico
Choque mecânico
Choque mecânico
Incêndio
Incêndio
Incêndio
Incêndio
Terremoto
Terremoto
Terremoto
Sintomas e patologias
Sintomas
 flechas exageradas
 fissuração generalizada
 fissuração localizada, mas de grande
abertura
 esmagamento do concreto
 vibrações excessivas
 recalques de fundações, etc

Sintomas e patologias
Patologias
 concepção estrutural
 concepção e modelagem de ligações
 modelagem do comportamento reológico
 modelagem das ações
 modelagem de não-linearidades

Sintomas e patologias
Patologias
 erros de dimensionamento
 vícios de detalhamento de elementos
estruturais
 vícios de construção
 mau uso da estrutura
 ausência de manutenção

Patologias estruturais
Quanto maior a “anterioridade”da patologia 
considerando as etapas seqüenciais de
concepção, modelagem, dimensionamento,
detalhamento, execução, operação e
manutenção  maiores as dificuldades e
maiores os custos da terapia.
Patologias de projeto em obras
de concreto estrutural
Freqüentemente decorrem de:




Competição predatória levando à compressão de
custos
Falácia do projeto “executado por computador”
Mão de obra “especializada” inexperiente: gap de
gerações
Coordenação e controle deficiente da qualidade de
projetos “retalhados” e “terceirizados”
Patologias de concepção





Partidos estruturais deficientes
Contraventamento deficiente em edifícios altos
& baixa rigidez torcional em edifícios altos
(estudo de caso)
Baixa redundância, favorecendo colapso
progressivo (estudo de caso)
Transições deficientes de cargas elevadas de
pilares
Sistemas estruturais apoiados em fundações
com comportamentos muito distintos
Patologias de concepção e
modelagem

falta de rigidez local ou global em estruturas préfabricadas, levando a sistemas com baixa redundância
estática ou com concentrações de tensão
Patologias de modelagem


Subestimação da deformação lenta e contra-llechas
insuficientes
Subestimação de adensamento do solo (ex: edifícios
em Santos, com fundação sobre camadas de argila
orgânica)
Patologias de modelagem
inadequada consideração de ações
decorrentes de vento e tráfego de
veículos em pontes
 inadequada consideração da excitação
dinâmica causada por torcedores em
estádios

Patologias de modelagem
Patologias de modelagem
Estruturas laminares esbeltas
 Sensibilidade a imperfeições
 Acoplamentos entre modos de
“flambagem” ou de “vibração”
 Não-linearidade física, especialmente em
presença de concentração de tensões

Patologias de detalhamento de
elementos estruturais

detalhamento inadequado das armaduras, com
ancoragens deficientes, emendas insuficientes,
armaduras de pele ausentes, etc, causando fissuração
excessiva
Patologias de construção






inobservância de especificações do método construtivo
(estudo de caso: galeria enterrada)
técnicas construtivas inadequadas
“simplificações” e adaptações do projeto efetuadas na
obra, sem consulta ao projetista
mão de obra não qualificada
materiais que não atendem aos requisitos de
resistência e durabilidade especificados no projeto
falta de proteção de materiais estruturais em meios
quimicamente agressivos
Patologias de construção






Dosagem inadequada (fator água-cimento…): resistência e
impermeabilidade vs trabalhabilidade; aditivos vs aderência
concreto-armadura
Transporte inadequado do concreto
Lançamento inadequado
Juntas de concretagem não
previstas (concentração de
tensões e perda de aderência)
Deslocamento da armadura
Vibração mal executada,
exsudação, segregação
(pontos frágeis)
Patologias de construção





Cura sem impedimento de evaporação da água
necessária para reações (exotérmicas!) de
endurecimento do concreto e sem controle de sua
retração: estabelecimento de quadro de fissuração
Reações expansivas (álcali-agregado, MgO e cal livre
em presença de água) dão origem a fissuração em
“mosaico”, na superfície
Defeitos de forma (embarrigamentos, desalinhamentos,
falta de estanqueidade)
Escoramento mal executado
Retirada de cimbramento mal executada
Patologias de construção




Inversão de armaduras positivas e negativas
Troca das armaduras entre elementos
estruturais distintos
Mau posicionamento
da armadura
Cobrimento
insuficiente
Patologias de construção




Dobramentos de barras em desobediência às
normas técnicas (ganchos “mordem” o
concreto)
Deficiências de ancoragem
Deficiências de emendas
Deficiência na execução das fundações e
arrimos (rebaixamento de lençol, carreamento
de finos)
Patologias de utilização
Mau uso da estrutura: a modificação do
uso e reformas mutiladoras de estruturas
freqüentemente introduzem patologias
estruturais (“doença ocupacional”)
 Em estruturas hidráulicas: erosão e
abrasão do concreto, causadas por
cavitação ou arraste de sólidos

Patologias de falta de
manutenção
Patologias de falta de manutenção em
obras de concreto estrutural



Ataque biológico ao concreto: fungos, cupim,
bactérias anaeróbias presentes em esgoto
Íons Cl- (água do mar, ácido muriático)
aceleram corrosão da armadura
Estudo de caso: Corrosão de tirantes de aço de
cobertura de estádio de futebol
Patologias de falta de manutenção em
obras de concreto estrutural



Carbonatação do concreto pelo ataque de CO2
(ou H2CO3): redução do pH do concreto, com
perigo de corrosão da armadura
Desagregação do concreto e corrosão das
armaduras causadas pela chuva ácida (H2SO3
e H2SO4)
Lixiviação do concreto: dissolução do Ca(OH)2
pela água, formando estalactites e estalagmites
Patologias estruturais
fonte de
pesquisa
Matousek &
Schneider (1976)
Edward Grunau
(apud Paulo
Helene, 1992)
D.E. Allen
(Canadá, 1979)
C.S.T.C. (Bélgica,
apud Verçoza,
1991)
C.E.B. Bulletin
157 (1982)
F.A.A.P. (apud
Verçoza, 1991)
B.R.E.A.S. (Reino
Unido, 1972)
Bureau Securitas
(Suíça, 1972)
E.N.R. (U.S.A.,
1968-1978)
S.I.A. (Suíça,
1979)
Dov Kaminetzky
(U.S.A., 1991)
Jean Blévot
(França, 1974)
L.E.M.I.T.
(Venezuela, 19651975)
causas dos problemas patológicos em estruturas de
concreto
projeto
materiais
execução
utilização
37
35
10
 +18 
44
18
10
22
17
 49 
55
46
28
15
 49 
50
10
18
6
52
24
58
12
35
11
 88 
9
12
6
75
10
46
 44 
10
51
 40 
16
35
 65 
19
5
57
Distribuição % de causas das patologias
19
Atitude do engenheiro perante a
recuperação estrutural
O reprojeto de recuperação
estrutural é distinto do projeto de
uma estrutura nova
 Condicionantes geométricas
 Condicionantes mecânicas
 Condicionantes tecnológicas

Atitude do engenheiro perante a
recuperação estrutural
Normalização específica para
recuperação estrutural ainda
inexistente
 Tendência de adotar normas para
projeto de estruturas (novas) pode
conduzir a soluções antieconômicas
(usualmente) ou inseguras
(excepcionalmente)

Atitude do engenheiro perante a
recuperação estrutural



Análise de risco e segurança
Critérios semi-probabilísticos para
garantir margem de segurança em
relação a ELU e ELS
Coeficientes de minoração de resistência
ou majoração de ações não devem ser
necessariamente os “cheios”, propostos
para o projeto de estruturas novas, pois a
variabilidade de fatores de influência em
grande parte já se manifestou na obra
construída, em vias de recuperação
Atitude do engenheiro perante a
recuperação estrutural

Numa estrutura já existente, diversos
destes fatores são ou conhecidos ou
factíveis de serem estimados, mudando,
desta forma, a relação de variáveis com
incertezas e portanto alterando a relação
de segurança!
Atitude do engenheiro perante a
recuperação estrutural
S
R
Cond. limite de projeto
Sd = Rd
mS
0
Ação Característica
Condição típica
de segurança :
Sk
mR
S
R
S · Sk <= Rk/R
r, s
Resistência Característica Rk
Atitude do engenheiro perante a
recuperação estrutural



Estado anterior de tensões na estrutura a
ser recuperada:
Em sua grande maioria as estruturas a serem
reforçadas encontram-se sob carga
O dimensionamento do reforço deve considerar
as deformações iniciais dos materiais
existentes, a fim de que estes materiais não
entrem em colapso por excesso de
deformação, quando o material aplicado como
reforço tiver atingido níveis adequados de
desempenho
Atitude do engenheiro perante a
recuperação estrutural




Estado anterior de tensões na estrutura a
ser recuperada:
Efeitos de deformação lenta e retração em reforços de
concreto estrutural podem vir a aumentar as
solicitações sobre elementos estruturais com
resistência deficiente ou insuficiente!
Não basta “reforçar” a estrutura, mas é necessário
colocar o reforço em carga!
A recuperação estrutural muitas vezes exige
atitude radical e conservadora!