Cap.17 Danos Recalques

CAP. 17

Fissuras : Um Alerta no Diagnóstico

17.1

INTRODUÇÃ INTRODUÇÃ O Recalque é o deslocamento vertical ou inclinação que uma edificação sofre devido às deformações ocorridas no maciço de apoio de suas fundações. O Recalque é causado pela diminuição de volume dos vazios de um solo. No fenômeno do recalque, a diminuição de vazios está ligada a aproximação das partículas causadas por deformações elástico/plástico/viscosa, perda de sucção, esmagamento das ligações laterizadas, compressão de sujeira, saída de água e rebaixamento do nível do lençol freático. O maciço sofre uma diminuição de volume sem que entretanto ocorra uma formação nítida de uma superfície de ruptura (cisalhamento) relativo entre partículas.

17.1 R ecalq e calq ues : Con ceit os e Defin ições Todos os tipos de solos, quando submetido a uma carga, sofrem inevitavelmente recalques, em maior ou menor grau, dependendo das propriedades de cada solo e da intensidade do carregamento. Os recalques geralmente tendem a cessar ou estabilizar após certo período de tempo, mais ou menos prolongado, dependendo das peculiaridades (permeabilidade e poro-pressão) dos solos.

Fig 17.1.1 Exemplo de Recalques lento, por adensamento nas argilas de Santos

17.2

ENGENHARIA DE FUNDAÇÕES

D. Berberian

Por exemplo, recalques em solos arenosos, podem se estabilizar em poucas horas ou dias. Já o recalque em solos argilosos moles são pouco permeáveis tendem a cessar ou estabilizar - se ao longo prazo.Prédio de Santos ( Edf. Núncio Malzoni ) Observando o que aconteceu no exemplo clássico da literatura brasileira, o Edificio Nuncio Malzoni, em Santos, que além de sofrer recalques verticais de grandes proporções inclinou em face da superposição dos Bulbos de pressões. Fig 17.1.1. Este edifício hoje está totalmente recuperado e reaprumado por Engenheiro Carlos Maffei. No recalque as partículas se aproximam uma das outras provocando uma diminuição do volume (e espessura) de todo o maciço (raramente ocorrem superfícies de cisalhamento). Na rutura as partículas deslizam umas em relação às outras, ao longo de uma superfície de cisalhamento. 

Recalq ue adm is sível : São aqueles cujas magnitudes só produzem recalques

distorcionais que a estrutura pode suportar sem danos. Toda fundação sofre recalques. Toda edificação suporta sem danos, algum recalque. Na grande maioria das obras estes recalques são absorvidos e passam despercebidos durante a construção, quando pilares e lajes são construídos no prumo e no nível. Berberian através de centenas de estruturas analisadas, tem verificado que recalques distorcionais na ordem de β=1/500 a 1/300 causam somente danos que a edificação pode suportar. Considerando-se que a maioria expressiva dos vãos das estruturas varia de 4 a 6 metros, os recalques admissíveis estruturalmente devem girar no entorno de β=500/500 = 1cm ou 10 mm, sabendo-se que

β=∆/L

ou

ρ2- ρ1/L. Daí a sugestão do autor em desvincular o conceito de carga admissível da carga de rutura submetida a um coeficiente de segurança SF=2 a 3, mas ligando-o diretamente ao conceito da carga admissível como sendo aquela que não produz

17.2


D. Berberian

Por exemplo, recalques em solos arenosos, podem se estabilizar em poucas horas ou dias. Já o recalque em solos argilosos moles são pouco permeáveis tendem a cessar ou estabilizar - se ao longo prazo.Prédio de Santos ( Edf. Núncio Malzoni ) Observando o que aconteceu no exemplo clássico da literatura brasileira, o Edificio Nuncio Malzoni, em Santos, que além de sofrer recalques verticais de grandes proporções inclinou em face da superposição dos Bulbos de pressões. Fig 17.1.1. Este edifício hoje está totalmente recuperado e reaprumado por Engenheiro Carlos Maffei. No recalque as partículas se aproximam uma das outras provocando uma diminuição do volume (e espessura) de todo o maciço (raramente ocorrem superfícies de cisalhamento). Na rutura as partículas deslizam umas em relação às outras, ao longo de uma superfície de cisalhamento. 

Recalq ue adm is sível : São aqueles cujas magnitudes só produzem recalques

distorcionais que a estrutura pode suportar sem danos. Toda fundação sofre recalques. Toda edificação suporta sem danos, algum recalque. Na grande maioria das obras estes recalques são absorvidos e passam despercebidos durante a construção, quando pilares e lajes são construídos no prumo e no nível. Berberian através de centenas de estruturas analisadas, tem verificado que recalques distorcionais na ordem de β=1/500 a 1/300 causam somente danos que a edificação pode suportar. Considerando-se que a maioria expressiva dos vãos das estruturas varia de 4 a 6 metros, os recalques admissíveis estruturalmente devem girar no entorno de β=500/500 = 1cm ou 10 mm, sabendo-se que

β=∆/L

ou

ρ2- ρ1/L. Daí a sugestão do autor em desvincular o conceito de carga admissível da carga de rutura submetida a um coeficiente de segurança SF=2 a 3, mas ligando-o diretamente ao conceito da carga admissível como sendo aquela que não produz

CAP. 17


17.3

significativos danos a estrutura, ou seja aquela que só produzirá recalques diferenciais da ordem de 10 ou 15 mm, ou seja β=1/500 ou 1/300. Este conceito eliminará a necessidade em provas de carga levadas até a rutura e da definição do coeficiente de segurança real, alias, ainda hoje dois problemas na engenharia de fundações. A situação mais desfavorável, seria aquela na qual uma das fundações, com vão L entre dois pontos considerados , não recalque, ou recalque menos de 15mm. A situação mais favorável é aquela na qual duas fundações apresentem recalques aproximadamente iguais. é o deslocamento (para baixo) que uma edificação sofre a diminuição dos é Recalque

vazios dos terreno de apoio.

Importante, a partir de 1974 o autor apoiado nas análises dos danos causados por recalques nas edificações vem colocando em destaque que o melhor indicador dos riscos e patologias deixou de ser recalque diferencial, dando lugar ao recalque distorcional. Levantamento (deslocamento para cima), quando ocorre está associado a solos

expansivos.

17.2 Recalques Sob a Ótica Ótica d o Solo O recalque de uma estrutura sob a ótica do solo, é causado principalmente por quatro fenômenos, a saber: Recalque Imediato Suportável na maioria dos casos 

Ajuste do Solo/Fundações (compressão (compressão de sujeiras)



Saídas de Gases



Deformação elástica do esqueleto sólido do solo.

Recalque Primário Maior dos Recalques, pode levar a obra à ruptura 

Adensamento: Saída de Água

17.4




D. Berberian

Ocorre entre poucos minutos (areias fofas saturadas) até muitos anos (argilas moles saturadas, muito finas e pouco porosas)



Recalque Secundário - Deve-se a fenômenos viscosos ( creep ou



Recalque por Colapso - Deve-se ao colapso da micro-estrutura do

fluência) e ocorre após o adensamento primário. É mais significativo em solos orgânicos devido ao escorregamento e/ou reorientação das partículas. solo por perda da resistência das ligações interpartículas do solo e/ou por perda de sucção mátrica, quando inundado.Geralmente brusco e catastrófico.

Dependendo da formação geológica e da estrutura "fabric" do solo, podem ocorrer outros tipos de recalques igualmente importantes, tais como Recalque por dissecação (rebaixamento do nível do lençol freático), Recalque por subsidência (causado pelo abatimento de minas e escavações subterrâneas), etc. s

Recalque de Fundações Flexíveis

Recalque de Fundações Rígidas

Zf

H

s -

Coeficiente de Poisson Es - Módulo de Elasticidade Solo

Rocha Fig 17.2.1 Recalques imediatos para fundações flexíveis e rígidas

CAP. 17


17.5



Recalque por Adensamento Primário – Ocorre ao longo do tempo.



Recalque Secundário (creep) - Deve-se a fenômenos viscosos (creep

Deve-se a saída da água do solo (fenômeno do adensamento). Comumente é o maior e o mais grave deles. Este recalque geralmente tende a cessar ou estabilizar após certo tempo, mais ou menos prolongado, e que depende das peculiaridades geotécnicas dos solos. Por exemplo: recalques em solos arenosos, podem se estabilizar em poucas horas ou dias. O recalque em solos argilosos moles tende a cessar ou estabilizar somente após algumas décadas, quando dissipar o excesso da poro-pressão.

ou fluência) e ocorre após o adensamento primário. É mais significativo em solos orgânicos devido ao escorregamento e/ou reorientação das partículas.  Recalque por Colapso - Deve-se ao colapso da micro-estrutura do solo por perda da resistência das ligações inter-partículas do solo e/ou por perda de sucção mátrica, quando inundado. Em uma significativa parte do território brasileiro, verifica-se a ocorrência de solos potencialmente colapsíveis, com estruturas metaestáveis sujeitas a grande redução de volume e, portanto grandes recalques quando saturados. Geralmente estes recalques são bruscos e catastróficos.

Através do ensaio de adensamento com inundação a uma dada pressão ou duplo edométrico pode-se ter uma ideia do potencial de colapso Pc, medindo-se a variação do índice de vazios causado pela inundação: Pc = ∆℮ / (1- ℮i )

recomenda-se Pc ≤ 2%

∆℮

Variação do índice de vazios

℮i

Índice de vazios inicial antes da inundação

Quanto mais poroso, maior será o potencial de colapso. Daí a recomendação de se realizar provas de carga com inundação nas regiões sabidamente colapsíveis. Os pesquisadores Jennings e Knight apresentaram em 1975 uma relação aproximada entre o potencial Pc de colapso e o dano associado.

17.6


D. Berberian

Tab. 17.2.1 Controle de Nível e Prumo PC

PC %

0 a 0,01

0a1

Danos Moderados

0,01 a 0,05

1a5

Danos Problemáticos

0,05 a 0,10

5 a 10

Muito

Problemáticos

0,10 a 0,200

10 a 20

Extremamente Problemáticos

> 0,20

> 20

Panos Causados Praticamente nenhum

TEMPO t,anos

ri RECALQUE POR IMEDIATO

rp RECALQUE POR COLAPSO

m c , r E U Q L A C E R

ra RECALQUE PRIMÁRIO Perda de Agua em Camadas Moles Adensáveis

RECALQUE SECUNDÁRIO Rs

Fig. 17.2.2 Recalques de uma edificação ao longo do tempo

CAP. 17

17.7


Foto 17.2.3 Colapso devido a Rutura de adutoras de águas em Ceilândia -DF

Foto 17.2.4 Colapso – Cratera em Pista Causada por Saturação do Sub-Leito

 Rec alq u e p o r Dis sec ação Pode produzir valores elevados

Gerado por rebaixamento do lençol freático: Ocorre progressivamente, durante e após o rebaixamento do lençol  freático.  Recal qu e p or Vib rações Não são graves mas geram fissurações

Vibrações geradas por máquinas industriais equipamentos de compactação, bate-estacas, britadores, etc. produzem trincas e aceleram os recalques.  Recalqu e po r Sub sid ênc ia Pode levar a obra à ruína

Causada pela escavação de túneis ou desabamento de velhas minas, cavernas, etc., sob o terreno da edificação.

17.3 . RECA LQ UES SOB

A ÓTICA DA ESTRUTURA

Toda fundação sofre algum recalque. Na grande maioria das obras Estes recalques são redistribuídos através do processo da interação solo/estrutura

17.8


D. Berberian

e passam despercebidos durante a construção, que prossegue sendo executado no nível e no prumo. Figura de Recalque é a poligonal que liga os vários pontos de uma

fundação e seus deslocamentos no plano vertical. Curvas d e (iso ) Recalques , é o lugar geométrico que liga os pontos de

mesmos deslocamentos de uma fundação (em planta). Os recalques sob o ponto de vista da estrutura podem ser analisados segundo a natureza da figura de recalques:

ρ1

Ρ2

Fig 17.3.1 Recalques Total e Diferencial

1. Recalque Total r t ( s ) é o recalque total que porventura tenha ocorrido sob uma fundação, no momento da observação. É a soma de todos os recalques: imediato, primário, por colapso, secundário, dissecação, vibração, etc.

CAP. 17

17.9


A estrutura praticamente não sofre danos estruturais  Ruptura das redes externa  Alterações nos passeios e calçadas  Típico de Estruturas Rígidas e terrenos uniformemente fracos 

Fig 17.3.2 Recalque Total Uniforme

é a diferença entre os recalques totais de

2. Recalque Diferencial r d (Δ dois pontos considerados.

Δ ?  2 



 1

O recalque diferencial de uma maneira geral, é mais danoso à estrutura do que o recalque total.

Recalque Diferencial Uniforme

: é o recalque diferencial com variação

linear entre todos os pontos da estrutura. Inclinação e Desaprumo Típicos de Estruturas Rígidas e terrenos linearmente desuniformes  Recalques linearmente desuniformes  Estrutura sofre pequenos danos  

mín

máx

Fig 17.3.3 Inclinação Uniforme

Foto 17.3.4 Recalque Diferencial Uniforme

17.10


D. Berberian

Foto 17.3.5 Exemplo de Recalque Diferencial Uniforme




Quando a magnitude dos recalques e principalmente dos recalques diferenciais é relativamente pequena, as cintas e os cinco primeiros andares das estruturas quase sempre os absorvem e os redistribuem. À medida que o processo se acentua, os danos deixam de ser somente arquitetônicos/funcionais, podendo em alguns casos produzir até o colapso da estrutura.

CAP. 17


17.11

Recalque Angular , ou Distorção Angular ou ainda Rotação Relativa ou Recalque Diferencial Específico: rotação da reta utilizada para definir o desaprumo, ou seja, aquela que une dois pontos de referência. =



 1



L

 2

ou mais corretamente  AB = ( Δ AB / L AB)-

A ruptura em geral é brusca e catastrófica (rupturas generalizadas ocorrem em solos incompressíveis). Acontecem em horas ou poucos dias, desde o início da formação da cunha de deslizamento até a ruptura total.

Fig.17.1.2 Cunhas de Ruptura Generalizadas De Beer e Vésic (1958)

Na visão macro da estrutura, o fenômeno da ruptura é semelhante ao do recalque, isto é, a estrutura também afunda (ou tomba) só que em velocidades muito maiores. Winterkorn e Fang (1975) citam o caso clássico de ruptura generalizada de um conjunto de silos.

17.12


D. Berberian

Fig 17.1.3 Ruptura Brusca de um Conjunto de Silos. Tschebotarioff (1951)

Fundação Colapsada

Pilares e vigas rompidos

Sub.solo esmagado

Fig 17.1.4 Ruptura por Puncionamento Causado por Colapso das Fundações , (Gama DF. Cortezia Infrasolo Ltda) 

O Fenômeno do recalque é percebido através da observação dos sintomas causados na superestrutura (trincas, inclinações etc.)

CAP. 17

17.13


Os recalques são analisados sob duas óticas a do solo (causa) e a da estrutura (efeito):

  

Solo heterogêneos Recalques Diferenciais Estrutura sofre Danos e Fissurações

Foto 17.3.9 Exemplo Hipotético de Recalque ... Distorcional

2 . Os recalques são analisados sob duas óticas: a do solo (causa) e a da estrutura (efeito) 3. R ecalques S ob a Ótica do S olo Outros exemplos:

Foto 17.3.10 Desaprumo de Fachada

Foto 17.3.11 Desaprumo de Fachada

17.14


D. Berberian

W A

sA

sC

sB

A

D

C

B

recalque uniforme

sD

Ømáx

inclinação

w

D C

B

a. Perfil dos Recalques Totais L AB

LBC

LCD

A

CD

AB AB

D

CD

C B b. Perfil dos Recalques Diferenciais após a Eliminação dos Recalques Uniforme e da Inclinação FIG. 17.3.12 Deslocamento . Definições . Grant et al (1974), Apud Velloso & Lopes (2002).

Rotação Ø: Variação da inclinação da reta que une dois pontos de referência de uma fundação no exemplo da FIG.5.3.12, Ømáx foi a maior das rotações sofridas por todas as retas de referenciais da obra. Deformação Angular : No exemplo, a deformação angular  em vale:   B = ΔBA

L BA

 BC Δ

+

L BC

A deformação angular é considerada positiva se produz concavidade para cima, (como no caso do ponto B)

Desaprumo w: É a rotação da estrutura como um todo (ou uma parte dela bem definida analisada em separado) como se fosse um bloco rígido. Como raramente uma estrutura pode ser considerada como se fosse um bloco rígido, as vezes fica difícil definir e quantificar seu desaprumo

CAP. 17


17.15

Relação Deflexão Rr: é a relação entre a deflexão relativa  (deslocamento máximo) e a distância L entre dois pontos de referência Rr = /L Relação Empírica R: é a relação entre a distorção angular e o recalque máximo R = /máx = /L máx δ β ρ max

δ

L 



ρa

L

Ruptura : É o deslocamento relativo das partículas do solo ao longo de uma

superfície de ruptura geralmente por cisalhamento, quando o solo é submetido a tensões maiores do que a sua resistência.

17.4 DA NOS CAUSA DOS POR RECAL QUES In trod u ção

Como foi visto anteriormente, os recalques e deformações da estrutura, são os principais causadores das fissuras e até em certos casos, do colapso total da estrutura. Toda edificação recalca, mas ela suporta certo recalque sem nenhum dano considerável ou aparente, mesmo porque quando pequenos, durante o processo de construção a edificação é construída as lajes e aprumando as pilares de tal forma a não acumular os recalques. Vários pesquisadores e entidades técnicas têm procurado estabelecer um paralelo entre estes deslocamentos e os danos causados aos vários tipos de estruturas. Os recalques, principalmente os diferenciais e os distorcionais dependem muito da interação solo/estrutura que por si só é um fenômeno complexo e depende de uma enorme gama de hipóteses ainda questionáveis.

17.16


D. Berberian

Velloso & Lopes (1996) sumarizam no seu recente livro de Fundações COPPE/UFRJ, as experiências de Bjerrum (1963), Vargas e Silva (1973), Skempton & MacDonald (1956), Grant et al (1974), Novais e Ferreira (1976), Burland & Wroth (1974), Wahls (1981), I.S.E Institute of Structural Engineers (1978 e 1989), Thorburn e Hutchinson (1985). Peck (1994), Meyerhoff (1956) e Polshin & Tokar (1957). Berberian (1974,1987) analisando centenas de casos patológicos em obras do Centro Oeste Brasileiro, propõe a tão procurada correlação entre a abertura das fissuras e os danos causados em edifícios tradicionais, com estruturas predominantemente em concreto armado e painéis de fechamento em alvenaria. As principais lições que se pode tirar desse estudo, com importantes reflexos na filosofia dos projetos de fundações e estruturas são (Velloso & Lopes 2002, Berberian 1974,1987 e Moura 1995), 

A rigidez de uma superestrutura tende a redistribuir as cargas nos pilares, aliviando os pilares mais carregados (que tendem a gerar maiores recalques) e sobrecarregando os menos carregados. De uma maneira geral os pilares de periferia passam a receber mais carga do que aquelas indicadas no projeto, e, por conseguinte sofrem uma redução nas suas cargas iniciais. (Moura 1995).



Por esta razão e por influência da ISE-interação solo/estrutura, os recalques diferenciais são menores do que o previsto pelos métodos convencionais de cálculo. Daí, se levado em conta a ISE muitas obras inviabilizadas pelos métodos convencionais, poderiam ser, na pratica viabilizadas. Moura (1995) constatou efeitos favoráveis da

ISE, na diminuição das distorções angulares entre pilares que

CAP. 17


17.17

apresentam valores acima dos limites (~L/300) estabelecidos por Skempton e MacDonald. 

Tem-se observado que dependendo da Rigidez Relativa da estrutura/solo, os recalques diferenciais são absorvidos até aproximadamente o 5° pavimento de um edifício comum, (Gusmão e Gusmão Filho, 1994).



Fissuras e trincas que ocorrem nos últimos pavimentos de prédios mais altos (a partir de 6 pavimentos) podem não são causados por recalques, mas sim por variações térmicas e/ou variações sazonais de temperatura e umidade. Berberian (1974).



A ISE influencia mais intensamente nos recalques diferenciais e quase nada nos recalques totais.



Os edifícios em paredes portantes “alvenarias estruturais”, são

menos tolerantes aos recalques distorcionais do que nos edifícios tradicionais estruturados com painéis de simples fechamento, (ISE, 1989). 

A modelagem global de uma edificação completa, levando em conta a fundação e a superestrutura é ainda um procedimento complexo, pouco preciso e apoiado em hipóteses pouco representativas. Daí a importância da observação cuidadosa da experiência local, e das recomendações (mesmo que em caráter geral) a exemplo das apresentadas nas próximas paginas.



Há uma carência de registros publicados de casos de estruturas que sofreram danos. São fortemente incentivadas a controles periódicos

17.18


D. Berberian

dos recalques das obras, se possível desde seu início (e mesmo não se não se dispondo de medidores mais sofisticados). 

Os deslocamentos limites, que resultam no aparecimento de trincas ou até o colapso do elemento da edificação dependem de vários fatores, tais como:



Condição de contorno (engaste, apoio livre, etc.)



Do

comportamento

mecânico

da

peça

(frágil,

dúctil,

viscoso/reológico, etc.). A maioria das alvenarias utilizadas em edificações comuns apresentou um comportamento frágil, sem patamar de escoamento. 

Do fator de forma (relação entre o comprimento e a altura do elemento).



Da deformada da estrutura (concavidade para baixo ou para cima).



Da rigidez relativa a flexão e ao cisalhamento.



Os valores admissíveis dos recalques e deformações dependem da utilização de cada edificação. Valores aceitáveis para algumas podem ser danosos a outras (Velloso & Lopes, 2002 e Peck 1994).



Vale observar que em estruturas muito rígidas elas podem tombar como um todo sem, entretanto apresentar um quadro considerável de fissuração.

CAP. 17

17.19


A

quantificação

dos

deslocamentos

admissíveis

tem

sido

representada através da distorção angular . As tabelas a seguir apresentam alguns valores indicativos, lembrando, entretanto, que a base estatística destes dados provém de estudos realizados em estruturas tradicionais (concreto e/ou aço com fechamento em painéis de alvenaria). 17.4.1 REGRA DA MEDIATRIZ

PARA INDICAR OS PONTOS EM RECALQUES OU DESLOCAMENTOS DAS ESTRUTURAS Berberian , nos anos 70, desenvolveu uma técnica que permitisse identificar numa edificação os pontos com patologias típicas de (flechas ou recalques). A regra da “Mediatriz em painéis bidimensionais no estado plano de tensões na situação de cisalhamento puro” acabou por ser simplificada, na prática de profissionais de patologias e projetos, sendo comum e rotineiramente designada por “Regra da Mediatriz do Professor Dickran”. Esta regra esta baseada na análise da geração das tensões de tração em painéis de alvenaria das edificações. As trincas ocorrem quando estas tensões ultrapassam a resistência a tração do material utilizado. Esta regra permitiu de forma simples e prática de elaborar o diagnostico e até o prognostico das patologias típicas de recalques e flechas de lajes e vigas. O que é mais importante é que esta regra permitiu esclarecer a falácia de que “toda trinca de 45° é causada por recalque”.

De maneira geral a causa principal é realmente recalque, mas dependendo da atitude e posição das trincas esta regra mostra claramente que as mesmas foram geradas por flechas em vigas e lajes e não por recalques. Estes estudos mostram também que a tensão máxima de tração, ocorre em geral no ponto médio da trinca de tração (a 45°), cuja inclinação estará voltada sobre o ponto em deslocamento, indicado pela mediatriz. A comprovação experimental veio quando Berberian (1974) construiu 06 painéis de alvenaria no laboratório de materiais da empresa Infrasolo Ltda, com

17.20


D. Berberian

dimensões de 6 x 3 m, grampeando-as nas viga inferior, nos pilares e “apertadas” na viga superior após um tempo de espera de dois meses. Foram ensaiadas alvenarias de blocos de concreto e tijolos cerâmicos, aplicando-se deslocamentos controlados em um dos pilares para analisar a influência dos recalques distorcionais (diferencial / 6,0 m) na abertura das trincas e no fenômeno da rutura dos painéis. m

Berberian (1972)

f=0,08

1/400

Frisc = 2.5

Fig.17.4.1 Parede em Blocos de Concreto 10x20x40 cm

Fig.17.4.2 Idem mostrando 1° e 2° trinca

FISSURAS – Regra do “Dickran”

Caso .1 Rec. Fundações

Fig.17.4.3 Paínel em tijolo cerâmico aparente

Fig.17.4.4 Recalque de Fundações Regra do Dickran

CAP. 17

17.21


Patologia e Reforço de Estrutura

fundex /

FISSURAS – Regra do “Dickran”

Verificação por Elementos Finitos

Caso . 2 Flexa Laje/Viga

Fig.17.4.5 Flechas em vigas “Regra do Dickran”

Fig.17.4.6

Fig.17.4.7 Recalque nas Fundações

Fig.17.4.8 Flechas nos Baldrames ou Cintas

Patologia e Reforço de Estrutura

fundex /

FISSURAS – Regra do “Dickran” Caso .3 Rec Cintas

Fig.17.4.3 Abatimento das Cintas

Métodos dos Elementos Finitos

17.22


D. Berberian

17.4.2 R ECOM ENDA ÇÕES DE BE RB ERIAN Berberian (1974,1987 e 2001), com base nas análises das patologias de centenas de obras do Centro Oeste Brasileiro e ensaios em protótipos de painéis de alvenaria, sugere modificações e amplia as recomendações de Skempton, Bjerrum (1963), Vargas & Silva(1973). O autor recomenda uma interrelação entre a Distorção Angular

,

abertura das fissuras af e os danos observados em vários casos de obras. TAB. 17.4.1

Estas recomendações são aproximadas de caráter genérico e só valem para estruturas convencionais de concreto armado com fechamento em painéis de alvenaria (não estruturais).

Observações Importantes sobre as Recomendações de Berberian  Os

recalques totais uniformes dentro de certos limites não comprometem

seriamente a segurança de uma estrutura. Se uma estrutura recalca como um corpo rígido, ou mesmo inclinando-se também como um corpo rígido (com variação linear dos recalques), ocorrerão desaprumos, mas os danos estruturais poderão não ser tão sérios. Ocorrerão efeitos estéticos, funcionais, comprometimento do sistema de dutos de ligações externas, escadas, etc, mas dentro de certos limites a estabilidade global da estrutura não f ica seriamente comprometida. A

aceitabilidade da estrutura e definição da distorção máxima admissível

é definida pelo projetista da estrutura, e com base nas conseqüências estéticas e funcionais e no fator de risco fator Frisc = . 1000.  Os

recalques totais, diferenciais e distorcionais podem ser estimados

teoricamente durante a elaboração do projeto e medidos após o término da obra, de tal forma a permitir traçar as curvas de iguais recalques

CAP. 17


17.23

(isorecalques) e permitindo-se avaliar as grandezas

e

, entre dois

pontos.  Recalques

lentos favorecem a uma atuação da interação solo/estrutura,

propiciando uma gradativa redistribuição dos deslocamentos, fazendo com que a estrutura se adapte e resista m elhor aos recalques. Vale observar que a influência do tempo na distribuição dos recalques diferenciais é diferente para cada tipo de solos (argilosos arenosos etc...), e da rigidez da estrutura.  Os

recalques diferenciais podem ser, a muito grosso modo estimados

como sendo 75% do recalque total máximo.

As tensões residuais nas estruturas podem ser importantes, mas difíceis



de quantificar, vez que, quase sempre os recalques começam a ser observados e medidos após a aplicação de parte do carregamento (senão todo), quando já ocorreram recalques residuais não medidos.  Em estruturas similares, as tolerâncias às deformações não são

obrigatoriamente as mesmas.

A

experiência tem mostrado que materiais de construção mais dúcteis, a

exemplo, do aço e das resinas plásticas podem tolerar maiores recalques do que elementos mais frágeis, tais como o concreto, gesso ou alvenaria estrutural. É

também de praxe, recomendarem-se reforços quando a velocidade de

recalques atinge a aproximadamente 60 /dia. Teme-se que quando a velocidade de recalques atinge este valor, poderá não haver tempo hábil

17.24


D. Berberian

para reverter o processo e nem reforçar as fundações e/ou estrutura, comprometendo a estabilidade da edificação, e colocando em risco seus usuários. A

consideração da ISE . Interação Solo-Estrutura tem influenciado

favoravelmente na distribuição e redistribuição dos deslocamentos. De uma maneira geral, quanto mais rígida e também "quanto mais alta" for uma estrutura, maior será a redistribuição dos recalques, forçando a uma redução dos recalques diferenciais e distorcionais, viabilizando até em certos casos, projetos cujos recalques sem considerar a ISE, seriam inicialmente inadmissíveis.  Conforme

já enfatizado anteriormente, nenhuma destas acertivas é

absoluta e é possível que dependendo das características peculiares de uma dada estrutura, nada disso ocorra.

 Fissuras

Capilares, sub-milimétricas com abertura abaixo de 0,1mm são

desprezíveis, assintomáticas e inconclusivas.  Os

encontros de cintas sobre cintas sem fundações, constituem- se em

pontos de fraqueza a recalques, gerando trincas horizontais baixas, próximas aos pisos, ou altas próximas ao teto.  Recomenda-se,

sempre que possível, pontuar-se as cintas (vigas

baldrames) com mais de 6m de vão livre, executando-se pequenas fundações, para evitar trincas baixas nas paredes e/ ou nas lajes de piso, simulando trincas de charneira, causadas por carregamento uniformemente distribuído de baixo para cima na laje de piso.

CAP. 17

17.25


Quadro dos Fatores Relativos de Risco - FRISC Após o exame de pouco mais de 800 obras com sintomas de patologias e reforços de estruturas e fundações, Berberian estabeleceu, para melhor compreensão dos problemas, um fator de risco que reflete de uma maneira aproximada a gravidade dos fenômenos patológicos.

FRISC

Sintomatologia

até 02

Sem comprometimento da funcionalidade da edificação.

02 a 04

Patologias incipientes, devendo, entretanto, serem corrigidas o quanto antes, para garantir e prolongar a vida útil da edificação.

04 a 06

Patologias graves que necessitam de correção imediata.

06 a 08

As patologias podem já estar comprometendo a segurança e estabilidade da edificação. Correções e reforços imediatos e possivelmente invasivos.

acima de 08

Instabilidade local/parcial, ou eminência de colapso total da edificação.

TAB.17.4.1

segurança e

Recalques Distorcionais x Sintomatologia. Berberian (1987)

da

17.26


D. Berberian

SINTOMATOLOGIA x Fator de Risco Frisc Limites Berberian (1987)

afis = 0,85mm

(0,05 a 0,10)

Frisc = 1000. = 1000 ( 2 –

= 1/1175

(1/2000 a 1/800)

Frisc = 0,85

1)

/L

(0,50 a 1,25)

Foto 17.4.1 Deformação das cintas (sobre .cintas) causada por abatimento (colapso) do aterro .de sustentação .das cintas 

Berberian (2000) analisando 48 casos onde supostamente poderiam ter pilares sob a argamassa de revestimento, constatou que trincas horizontais nos revestimentos de paredes não passam sobre pilares, eliminando a possibilidade de pilares na região de trincas horizontais

Foto 17.4.2 Trincas múltiplas causadas por flechas nas cintas. Descartada a hipótese de recalques no pilar a esquerda face a ocorrência da .trinca .horizontal prolongada

CAP. 17

Frisco médio médio Frisco

 Fissuras Capilares confusas misturam-se

= =0,85 0,85

0,15 0,15

m m

a r u s s i a r F u e s s d i F a r e u d t r a r e u b t r A e

17.27


y ==0,0387x + -0,0287 y 0,078x 0,0184 2 2 = 0,0279 R R = 0,4452

0,10 0,1

0,05

b 0,05 A

-

0

0,5

0,5

1,0 Frisc Frisc

Foto 17.4.3

1

1,5

1,5

= (1000.( - 1)1))/ /LL = (1000.( 2 2-

a fenômenos térmicos e de retração das alvenarias.  Fis su ras Vis ívei s em paredes portantes não armadas, deformadas com concavidade para cima. Segundo Meyerhof:  =1/2500 e segundo Polshin & Tokar com L/H < 3, entre 1/3500 e 1/2500 para L/H < 5, entre 1/2000 a 1/1500 e segundo Burland & Wroth: 1/2500 para painéis quadrados e 1/2500 para L/H = 5 e ainda com deformações convexa para cima: 1/5000 para paredes quadradas. Para o caso de paredes portantes armadas, as fissuras passam a aparecer ... segundo Polshin & Tokar entre 1/1400 a .. .1/1000.

Fissuras Capilares Confusas

17.28


afis = 0,13mm

(0,10 a 0,16)

= 1/770

D. Berberian

(1/800 a 1/700)

Frisc = 1,3

(1,25 a 1,45)

 Desnivelamentos em

máquinas industriais e equipamentos sensíveis a recalques diferenciais, podem ser críticos.  Fissuras finas (< 0,10mm) são facilmente corrigidas durante o acabamento final – Dano na Categoria I segundo I.S.E (1989).  Acentuam-se Painéis as microfissuras . externos de alvenaria trincam descolando-se da estrutura. Nos dias chuvosos pode-se divisar o contorno da estrutura através da umidade que atravessa as paredes, podendo inclusive mofar armários e moveis em contacto com as mesmas.

Frisco médio = 1,3 m0,17 m

a 0,16 r u s s i 0,15 F e d a 0,14 r u t r e 0,13 b A

y = -0,6227x + 1,0946 R2 = 0,0072

0,12 0,11 0,10 1,2

1,3

1,4

1,5

Frisc = (1000.( 2 - 1) / L

Frisc = 1,5

(1,42 a 1,60)

 Provocam desnivelamentos  







= 1/650

(1/700 a 1/600)

em máquinas industriais e equipamentos sensíveis a recalques diferenciais. Limites de perigo para pórticos contraventados. Di st or ções nesta magnitude (1/1000 a 1/500), pode fissurar acabamentos interiores ou exteriores rígidos e sensíveis, tais como gesso, pedras ornamentais, mármores ou peças vitrificadas. O Navfac – Naval Facilitia Eng. Comand (1971), no entanto observa que podese tolerar recalques maiores se uma parcela importante do recalque já ocorreu antes do assentamento dos acabamentos. Máxi m a de fl ex ão a ng ul ar na junta de tubulação rígida de concreto (para trabalho sob pressão), e corresponde em geral 2 a 4 vezes a inclinação média da linha de recalque. Danos às juntas dependem também do eventual comprimento da tubulação. Os recalq ues toler áveis em edifícios com estrutura pesada de concreto armado apoiada em radier rígido (grelhado com ± 1,20m de espessura) poderá ser limitado por danos nos acabamentos internos ou externos. Flec has ain da são adm is sívei s para vigas biapoiadas, quando atuam todas as cargas (permanentes + acidentais) conforme prescreve norma NBR 6118/2003.

CAP. 17

afis = 0,10mm









(0,10 a 0,18)

= 1/550

Frisc = 1,8

(1/600 a 1/500)

(1,66 a 2,0)

e Frisc médio = 1,8 revestimentos muito rígidos (gesso, papelão 1,0 argamassado, etc.). m m y = 1,7607x - 2,7231 Edif ício s est reito s e lar go s: sem registro a R = 0,6653 r de danos ou inclinações inadmissíveis. u 0,8 s s Segundo Thorburn & Hutcinson (1985) com i F e trincas entre 0,10 a 0,20mm os danos as d edificações residenciais e industriais podem a r 0,6 u r ser consideradas leves a moderadas e t e b muito leves para as industriais. A 0,4 Limite segundo NAVFAC (1971) para distorção angular  = 1/550 (medido ao 0,2 longo do diâmetro) para radier circular rígido ou sapata anelar para apoio de estruturas rígidas (reservatórios, silos,.chaminés etc..) Trincas generalizadas, causadas por 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 abatimento do aterro e cintas, e nada tem a Frisc L ver com recalque. Trinca causada por abatimento da cinta apoiada em aterro colapsado (vazamento de esgoto com pH elevado ~ 6.3). A parede se manteve intacta, puxando o revestimento do teto, por ser reforçada com barita (centro radiológico). O que parece ser um pilar é na realidade uma boneca. Berberian/Infrasolo (1982 b ).

 Fissuras



17.29


surgem

em

Forros

2

Foto 17.4.4 Trincas generalizadas, causadas por abatimento do aterro e cintas, e nada tem a ver com recalques

17.30


D. Berberian

Foto 17.4.5 Trinca causada por abatimento da cinta apoiada em aterro colapsado ( vazamento de esgoto com pH elevado ~6.3). A parede se manteve intacta puxando o revestimento do teto, por serem reforçado por banita (centro radiológico). O que parece ser um pilar é na realidade uma boneca. Berberian / Infrasolo (1982 b).

afis = 0,13mm

(0,20 a 1,0)

= 1/500 (1/1500 a 1/500)

Frisc = 2,0

 Algum as Fissuras Inclinadas , em alvenarias sub-milimétricas (0,1 mm).  Lim ite de Segur ança para obras onde não se admite fissuras.  Skempton e MacDonald (1956), Apud Velloso e Lopes (2003) sugerem para

recalques totais limites: 40 mm para sapatas isoladas e entre 40 a 65mm para fundações em radier.  Fissuras com abertura entre 0,30 a 1,0mm, normalmente causam somente danos leves em edificações residenciais e comerciais, e muito leves em obras industriais. Na estrutura causa danos apenas estéticos. Acelerando o envelhecimento das fachadas.

afis = 1,30mm







= 1/425 (1/500 a 1/360)

Frisc = 2,4 (2,0 a 2,77)

Lar go s (B > 15 m): fissuras milimétricas inclinadas. Aparecimentos de fissuras paralelas e/ou com torção (serrilhadas). Afofamento de A zulejos , sem, entretanto se desprenderem. Lim ites de tolerância em edificações de um ou dois pavimentos com paredes de tijolos e estrutura leve, um recalque maior pode ser tolerável se uma parcela importante do recalque ocorrer antes que os acabamentos estejam terminados. Foto 17.4.6 ~ 1,6mm = 1/425 Limites de tolerância em edifícios com acabamento em interior ou exterior pouco sensível. Segundo Thorburn (1985), trincas entre 1 e 2mm causam danos leves e moderados em edificações residenciais e comerciais e muito leves em edificações industriais.........................................................

 Ed ifíci os



(1,0 a 1,6)

CAP. 17


Foto 17.4.7 Afofamento de azulejos

17.31

Foto 1743.8 afis=1,4mm Devido a Recalque no Pilar P1. Não confundi-la com trinca de verga

Foto 17.4.9 Trinca com a fis=1,8mm Causada por Flecha na Laje. Parede sobre laje sem apoio de pilares

17.32

afis = 1,80mm


(1,6 a 2,0)

= 1/315 (1/350 a 1/270)

 Recomenda-se c onsultar especialistas

patologias.

em

D. Berberian

Frisc = 3,10 (2,77 a 3,70) Frisco mé dio

= 3,20

 Portas e Esqu adrias tipo

  

  

máximo ar, fogem m m do esquadro e agarram ao fechar. Idem, y = 0,5488x 2,0 a R2 = 0,0403 armários embutidos que se descolam do teto r u s e das paredes. s 1,9 i F Trincas Inclinadas no s A zulejos , primeiros e d desprendimentos e soltura de azulejos. a 1,8 r u t Provavelmente problemas em partes r e b rolantes. A 1,7 Valores limites aplicáveis a reservatórios sobre bases flexíveis. Bases rígidas n ão 1,6 toleram este nível de recalque distorcional sem apresentar trincas ou rupturas 1,5 localizadas por flambagem . 2,7 2,9 3,1 3,3 3,5 3,7 e pontes rolantes acusam Guindastes Frisc = (1000.( 2 - 1) / L recalques longitudinais ao longo do trilho. Recalques transversais (entre os trilhos) em geral não governam o projeto. Segundo a NBR 6118 (2003) considera-se como flec ha ad m is sível (l/300) em vigas biapoiadas quando só atuam as sobrecargas (acidentais) e (l/360) em elementos estruturais suportando paredes de tijolos de vidro.

Foto 17.4.10 Afofamento de azulejos

Foto 17.4.11 Estrutura deformada. Fora de esquadro

CAP. 17

afis = 3,0mm

a r u4,1 s s i F e d4,0 a r u t r e 3,9 b A

= 1/240 (1/270 a 1/240)

(2,0 a 4,0)

Frisc médio m4,2 m

17.33


=

 Fis su ras m ili m é tri cas

3,93

y = 0,2101x + 3,3106 R2 = 0,5361

3,8

3,7 2,0

3,0

Frisc

= (1000.( 2 -

Frisc = 3,90 (3,70 a 4,16)

4,0

1) / L

na estrutura e nas alvenarias. Aparecimento de família de fissuras paralelas e/ou com torção.  Algum Desaprumo e abertura de juntas de dilatação, principalmente entre prumadas onde o aterro apresenta espessura variável, podendo ocorrer fundações mais curtas na região dos aterros mais espessos.  Possivelmente as trincas que originalmente eram recorrentes somente nas alvenarias, passam também a acontecer nas vigas.  Desaprumo Edi fício s Est reit os (B < 15 m), visível em edifícios altos e rijos.  Segundo Thornburn & Hucthinson (1985), trincas entre 2 a 5 mm produzem somente d a n o s leves nas edificações industriais e moderadas nas residênciais e comerciais.  Meyerhof (1956) alerta para ocorrência de

danos estruturais quando  alcança 1/25  Levantamento de pisos cerâmicos e graníticos devido a torção nas lajes.

Foto 17.4.12 Trinca de recalque (no pilar a direita, com ligeira torção)

17.34


afis = 4,5mm

(4,0 a 5,0)

Frisc médio

=

D. Berberian

= 1/235 (1/240 a 1/230)

 Portas e janelas fogem

4,25



4,4

m m

y = 0,0894x + 3,8137 R2 = 0,6166

a r u s s i F 4,3 e d a r u t r e b A

  



4,2

 

4,1 4,0

5,0

Frisc

afis = 5,5mm

= (1000.( 2 -

(5,0 a 6,0)

Frisc = 4,25 (4,16 a 4,35)

6,0

do esquadro e

passam a agarrar. Pode ocorrer in filtração através das trincas de fachadas. Categoria de dano (2 em 5) segundo a I.S.E Fissuras são facilmente preenchidas. As barras de aço, embutidas nas vigas de concreto já apresentam estriccionamento da sua seção na região da trinca. Desajuste nas Guias dos Elevadores, problemas em pontes rolantes. Em Paredes Internas as trincas crescem no sentido do maior recalque. Edifícios Largos, inclinação pequena mais v is ív el .

1) / L

= 1/220 (1/230 a 1/210)

Frisc = 4,6 (4,54 a 4,6)

Nocivo aos usuários que passam a notar as trincas e Frisc médio = 4.6 (1/220 L) sua evolução. 4,5 m  Serviçais Reclam am de pó e da y = 0,7467x - 0,3061 m ocorrência de farelo de argamassa no R = 0,2013 a r u 4,0 chão ou sobre móveis. s s i  Vidros Justos trincam, necessitando de F e aumento de folga nos caixilhos. d a 3,5 r  Portas e Janelas Emperram , u t r necessitando de ajuste nos furos das e b A lingüetas e esquadrias. 3,0  Vazamentos e gotejamentos devido a pequenas rupturas das redes 2,5 hidrossanitárias imersas no concreto estrutural.  Fissuras na Estrutura progridem da 2,0 alvenaria para a estrutura (ainda quando 4,3 4,4 4,5 4,6 4,7 4,8 capilares - 0,2 mm). Frisc = (1000.( 2 - 1) / L  Ref or ço de Fu nd ações já recomendável.  Fiss uras Sub cent im é tric as nas alvenarias (2,0 a 6,0mm).  Acelerar o intervalo das medições dos recalques.  Componente

2

Psicológico

CAP. 17


17.35

Foto 17.4.13 Recalque na estaca a direita da parede. Berberian (1975)

Foto 17.4.14 Vidros Trincados. Janelas Tipo Máximo-Ar

17.36


afis = 8,0mm

(6,2 a 10,0)

Frisc médio 10,0

m m

a r u s s i F 9,0 e d a r u t r e b 8,0 A

y = 2,7962x - 6,7407 R2 = 0,5897

= 5,2

D. Berberian

= 1/195 (1/210 a 1/175)

Frisc = 5,20 (4,7 a 5,7)

 Edi fíci os Es trei to s (B

< 15 m): Fissuras nas vigas e lajes, possível estriccionamento das barras de aço.  Necess idad e de R eforço : nítida  Em po çam en to d e águ a no canto da áreas de serviço.  Empenamento de esquadrias.  Desco lam ento d e Arm ário s embutidos

por

falta de esquadro da estrutura.

 Levantamento d o Piso (com

afofamento) e

soltura de tacos.

acelerar medições de recalques, dos prumos e da malha de fissuras.  Avaliar a velocidade de recalques/dia. 6,0 4,7 5,0 5,3 5,6  Danos mod erados a severas em edificações residenciais e comerciais, moderados em Frisco = 1000.( 2 - 1) / L edificações industriais conforme critério de Thornburn & Hutchinson, quando a fi s está entre 5 a 15mm.  Polshin e Tokar (1957) alerta para a ocorrência de danos estruturais quando  = 1/200. 7,0

 Necessidade

de

CAP. 17

17.37


afis = 12,5mm

(10,0 a 15,0)

Frisc = 6,70 (5,7 a 7,70)

= 1/175 (1/175 a 1/30)

Frisc médio m m

=

6,70

15,0

a r u 14,0 s s i F e d 13,0 a r u t r e b 12,0 A

y = 1,9121x - 0,4011 R2 = 0,5833

11,0

10,0 5,7

6,2

6,7

7,2

Frisco = 100 0 . = 1000.( 2 -

7,7

1) / L

Foto 17.4.15 Fissuras a 45°. Causadas pelo Recalque do Pilar a Esquerda do painel. Infrasolo/Fundex Foto 17.4.15 – Fissura a 45°. Causada pelo recalque do pilar a Esquerda do painel  Reforço d e Estr utu ras e fundações já com indicativo para início imediato.  Edi fíci os Lar go s (B  15 m), fissuras graves evoluindo para trincas. Desaprumo  Categoria dano 3 de dano, segundo o I.S.E (1989),

visível.

 Até esta abertura pode-se mascarar fissuras que reabrem, tomando-a com um mastique

elástico de baixa dureza Shore.  Os recalques diferenciais neste nível podem induzir a rutura das tubulações.  Skempton & MacDonald (1956) e Bjerrum (1963) alertam para ocorrência de danos estruturais quando  = 1/150.  Limites, segundo NAVFAC ( 1971), com  = 1/160 a 1/125, para galpões em estruturas com 1 a 2 pavimentos, em aço aporticadas, paredes flexíveis e cobertura treliçada.  Escoramentos já podem ser necessários.  A velocidade de recalque possivelmente já é muito alta, maior que 40 milésimos de milímetro por dia V r > 40  /dia.

17.38


D. Berberian

O

Ed. Areia Branca 12 andares desabou por ruptura do pilarete das sapatas, após 3 estalos ( com intervalos de 24 hs), com a = abertura de fissuras de aproximadamente 10mm nos pilaretes.

Foto 17.4.17 Areia Branca

Desabamento do Edifício

Foto 17.4.18 Rachadura causada por recalque do pilar a esquerda da parede. Berberian (1982ª)

Foto 17.4.19 Rachadura sub-horizontal causada por colapso do aterro de sustentação das cintas. Berberian (1982b)

CAP. 17

17.39


Foto 17.4.20 Trincas a 45° Indicando Recalque no Pilar a Esquerda

afis = 17,5mm

(15,0 a 20,0)

F risc médio m 20,0 m

a r u s 19,0 s i F e d a 18,0 r u t r e b A 17,0

y = 3,4002x - 11,153 R2 = 0,7113

= 8,40

= 1/118 (1/130 a 1/110)

Frisc = 8,40 (7,70a 9,10)



tegoria 4 de Danos do I.S.E (1989).  Ru tu ra d e A rm ações e concreto.  Perigo em estruturas Eminente hiperestáticas.  Vazamentos redes Acentuados das enterradas.  Pâni co aos Us uário s.  Desnivelamento dos Pisos ,

bolas, ovos e outros elementos esféricos cozidos, etc. rolam sobre pisos, mesas, etc.  Ruptura de dutos.  Agravamento Geral de todo o quadro patológico. 16,0  Substituição de paredes muito danificadas.  Pisos e paredes visivelmente inclinadas. 15,0  Fissuras com aberturas entre 15 a 25mm, 7,8 8,1 8,3 8,6 8,8 9,1 segundo o critério de Thornburn e Frisco = 1000 . = 1000.( 2 - 1) / L Hutchinson, provocam danos severos a muito severos em edificações residenciais e comerciais e mo deradas a severas em edificações industriais.

C a

17.40


D. Berberian

Figura 17.4.21 Rolamento de Elementos Roliços Face Elevada Inclinação da Edificação

Figura 17.4.22 Levantamento de Piso Causado por Torção na laje

CAP. 17

17.41


Foto 17.4.23 Trincas a 45° Indicando Recalque do Pilar a Direita

afis = 35mm

(20,0 a 50,0)

Frisc médio m50,0 m

= 10,10

= 1/100 (1/110 a 1/90)

Frisc = 10 (9,10a 11,10)

 D esprendimento de Alvenarias flexíveis e

cobogós.

 Emi nênc ia e/ou col aps o da edificação.  Estampidos que ecoam em toda estrutura

de concreto, causado por ruptura das armaduras. a r u  Agravamento e intensificação de todo s s i 40,0 quadro patológico. F e  Este quadro patológico se enquadra na d a categoria 5 de danos , conforme I.S.E (1989) r u t com a observação: r e 30,0 ” Essa categoria requer reformas mais b A extensas, envolvendo reconstrução parcial ou completa. Vigas perdem suporte, paredes inclinam perigosamente e exigem 20,0 escoramento. Janelas quebram com 9,0 10,0 11,0 distorção. Perigo de instabilidade. ” Apud Frisco = 1000 . = 1000.( 2 - 1) / L Velloso & Lopes (2002).  Segundo Thornburn & Hutchinson, fissuras com aberturas maiores do que 25mm, colocam as edificações numa..si tu ação pe ri go sa .  Possivelmente não haverá mais tempo hábil para um escoramento adequado. y = 8,6551x - 51,964 R2 = 0,2878

17.42


D. Berberian

Foto 17.4.24 Morfologia da trinca logo após o Desabamento do Edifício Gama. Cortesia Infrasolo/fundex

RECOMENDAÇÕES DE B JERRUM, VARGA S & SILVA

A FIG. 17.5.1 apresenta os critérios de Bjerrum (1963) e modificada por Vargas & Silva (1973), que procuraram estabelecer limites das Distorções Angulares em função dos danos causados.

CAP. 17

17.43


Fator de Risco Distorção Angular

F risc = 1000

== L

L

 

L

1,25 1,43 1,66 2,00 1 800

1 700

1 600

1 500

2,5 1 400

3,33 5,0 10 1 300

1 200

1 100

Limite a partir do qual são temidas dificuldades com máquinas sensíveis a recalques (1/750) Limite de perigo p/ pórticos com contravamentos (1/750) Edifícios estreitos: não são produzidos danos ou Inclinações (1/540) Limite de segurança para edifícios no qual não são admitidas fissuras (1/500) Edifícios largos: não há danos ou inclinações (1/490) Edifícios largos (largura B > 15m): fissuras na alvenaria (1/490) Edifícios estreitos largura (B < 15m): fissuras na alvenaria (1/320) Limite em que são esperadas dificuldades com pontes rolantes (1/300) “ “ “ “ “ as primeiras f issuras em paredes divisórias (1/300 Edifícios estreitos: fissuras na estrutura e pequena inclinação (1/270) Limite em que o desaprumo de edifícios altos e rígidos se torna visível (1/240) Edifícios estreitos: fissuras na estrutura, inclinação notável, necessidade de reforço (1/220) Edifícios Largos: fissuras graves, pequena inclinação (1/180) Fissuração considerável em paredes de alvenaria (1/150) Limite de segurança para paredes flexíveis de alvenaria (h/L < ¼) Limite em que são temidos danos estruturais nos edifícios em geral Ed. largos: fissuras na estrutura, inclinação notável, necessidade de reforço (1/120)

Bjerrum (1963) Vargas Silva (1973) FIG. 17.5.1 Relação Entre os danos e a Distorção Angular .

Como tanØ usualmente é muito pequeno, tanØ é aproximadamente = ângulo em radianos.  = /L = tanØ

17.44


D. Berberian

ex: Uma distorção angular  = 0,003 para um vão de 6m, corresponde a um recalque diferencial  igual a: 

= 0,003 rd x 6000 mm = 18 mm

tan 0,17 = 0,003

0,003 = 0,17rd 

tan0,17 Teixeira e Godoy (1996) alertam com muita propriedade que os valores limites para as Distorções Angulares , nem sempre são os reais podendo ser inclusive menores do que os limites apresentados nas discussões anteriores vez que as estruturas já sofreram recalques antes mesmo de se executarem as alvenarias. No caso de edifícios em alvenarias estruturais, estes limites são mais realistas, pelo fato de que as paredes serem portantes, e portanto, executadas desde o início da edificação. 17.6

RECOM ENDA ÇÕES DE SK EMPTO N, et al

DISTORÇÃ O ANGUL AR

LIMITE. ISE INSTITUTION OF STRUCTURA L

ENGINEERING (1989). ESTRUTURAS EM CONCRETO OU AÇO E PAREDES PORTANTES ARMADA S

TAB. 17.6.1 Recalque Distorcional Limite

Patologias

Skempton e

Meyerhof

Polshin & Tokar

Bjerrum

MacDonald (1956)

(1956)

(1957)

(1963)

 =1/150

1/250

1/200

1/150

Danos estruturais

Fissuras em paredes e

1/300

divisórias

(recomenda-se 1/500)

1/500 (1/1400 a 1/500

1/1000 em painéis extremos)

1/500

CAP. 17

17.45


RECOMENDA ÇÕES DE BURL AND, W ROTH, et al

TAB. 17.6.2 Valores Limites da Relação de Deflexão Rd a para Ocorrência de Fissuras Visíveis em Paredes Portantes não Armadas (L X H) Meyerhof Polshin e Tokar Burland e Wroth Configuração (1956) (1957) (1975) Côncava para cima

1/2500

Convexa para cima

-

L/H<3 : 1/3500 a 1/2500

L/H= 1:1/2500

L/H<3 : 1/2000 a 1/1500 L e H são largura e altura

L/H= 5:1/1250 L/H= 1:1/5000

da parede

L/H= 5:1/2500

RECOMENDA ÇÕES SK EMPTON E TERZAGHI & PECK (1948)

TAB. 17.6.3 Recalques Diferenciais Máximos Rotineiros para Fundações Superficiais. Terzaghi e Peck (1948) e Skempton e MacDonald (1956).

Areias

Argilas

Sapatas

máx = 2,0cm

Radiers

máx = 2,0cm

Sapatas

máx = 2,0cm

Radiers

máx = 2,0cm

L

smin. A

smin. Ø

smáx. B

Linha de Recalque

C

Recalque Diferencial canto ao centro

FIG. 17.6.1 Linha de Recalque - BA = Smáx-Smin

 = /L

= tanØ

17.46


D. Berberian

RECOMENDA ÇÕES DO NAV Y-NAVFA C

O Departament of the Navy, Naval Facilities Eng. Command , apresenta interessante relação TAB. 7.7.1 dos valores do recalque diferencial específico (distorção angular ou rotação relativa) para estruturas. TAB.17.6.4 Recalques Distorcionais Toleráveis de Estrutura – NAVFAC DM- 7(1971 ) RECALQUE TIPO DE ESTRUTURA

DISTORCIONA

CONDIÇÕES DE

L FRISC = x

APLICABILIDADE

1000 Valores aplicáveis a Reservatórios de aço p/

reservatórios sobre bases

estocagem de petróleo ou fluído

3,0

em geral Teto Fixo Teto

1/500 a 1/330

flexíveis. Bases rígidas não toleram o recalque

Flutuante (Dependendo de

especificado sem

detalhes do teto flutuante)

apresentar trincas ou ruturas localizadas por flambagem. Recalque medido 3,0 1/330

Trilhos para ponte rolante

longitudinal-mente ao longo do trilho. Recalque transversal entre os trilhos em geral não governam o projeto.

Radier circular rígido ou sapata

2,0

em forma de anel para apoio de

1/500

estruturas rígidas tais como,

(Medido ao

chaminés, silos, reservatórios de

longo do

água.

diâmetro da fundação)

CAP. 17

17.47


O recalque limite tolerável

Armazém para depósito em

poderá ser governado pela

estrutura de aço aporticado. 1 ou 2 pavimentos com cobertura em

6,0 a 8,0

treliça, paredes flexíveis de

1/160 a 1/125

fechamento.

existência de ponte rolante, tubulações ou operações de empilhadeiras mecânicas. Um recalque maior pode ser

Edificações de um ou dois

2,0 a 3,0

pavimentos com paredes de

1/500 a 1/330

tijolos e estrutura leve.

tolerável se uma parcela importante ocorre

do

antes

recalque que

acabamentos

os

este am

Edificações com acabamentos interior ou exterior sensíveis, tais

1,0 a 2,0

como, gesso, pedra ornamental,

1/1000 a 1/500

mármore ou peças vitrificadas. Edificações com acabamentos interior

ou

exterior

pouco

sensíveis.

Idem O recalque poderá ser

2,0 a 3,0 1/500 a 1/330

Edifícios com estrutura pesada

limitado por danos à própria estrutura. O recalque tolerável poderá

de concreto armado suportada

1,5

ser limitado por danos nos

por radier rígido (grelhado) com

1/660

acabamentos internos ou

 1,20m de espessura.

externos.

RECOM ENDA ÇÕES DE THORNB URN E HUTCHINSON

Thornburn e Hutchinson (1985) apresentam um relação simples entre a abertura de fissuras e os danos associados às edificações. A abertura de uma fissura pode ser medida através de fissurômetros óticos ou conforme prescreve a NBR 6122/94, medindo-se as diagonais de um retângulo construído perpendicular à fissura.

17.48


D. Berberian

Os painéis de alvenaria, os forros de gesso são mais rígidos do que a estrutura (de concreto ou aço) propriamente dita, por esta razão eles fissuram muito antes das vigas e lajes, prenunciando logo no início do processo patológico a necessidade de exames mais cuidadosos.

TAB. 17.6.5 Relação entre abertura de fissuras e danos em edifícios (Thornburn e Hutchinson, 1985) Abertura

Intensidade dos danos

da Fissura

Efeito na estrutura Residencial

comercial

(mm)

ou público

ou público

< 0,1

Insignificante

Insignificante

Insignificante

0,1 a 0,3

Muito Leve

Muito Leve

Insignificante

0,3 a 1

Leve

Leve

Muito leve

Leve a

Leve a

moderada

moderada

Muito leve

Moderada

Moderada

Leve

Moderada a

Moderada a

severa

severa

Severa a

Severa a

Moderada a

muito severa

muito severa

severa

Muito severa

Severa a

a perigosa

perigosa

1a2 2a5 5 a 15

15 a 25

> 25

Industrial

e uso do edifício

Nenhum Nenhum Apenas estética Deterioração acelerada do aspecto

Moderada

externo

Utilização do edifício será afetada e, no limite superior, a estabilidade pode, também, estar em risco

Cresce o risco da Severa a

estrutura tornar-se

perigosa

perigosa

CAP. 17

17.49


RECOM ENDA ÇÕES DO I.S.E - INSTITUTION OF STRUCTU RA L ENGINEERING

O relatório apresentado em 1989, pelo I.S.E apresenta uma classificação da malha de fissuramento, como função da Categoria de Dano (I a V) em função dos danos visíveis em paredes, grupando-as segundo a facilidade de repará-las. TAB. 17.9.1. O agravamento do processo de recalques tende a fazer com que as fissuras progridam das paredes para as vigas, rompendo-as. Em seguida seguem para as barras de aço, estriccionando-as e rompendo-as. TAB. 17.6.6 Categoria dos Danos Causados pela Malha de Fissuração Categoria

Abertura

do Dano

Aproximada da

Danos Causados pelas Fissuras

fissura (mm) < 0,1mm

Fissuras capilares com largura menor que 0,1mm são classificadas como desprezíveis.

I

< 1,0mm

Fissuras finas que podem ser tratadas facilmente durante o acabamento normal. Fissuras facilmente preenchidas. Um novo

II

< 5,0mm

acabamento

é

provavelmente,

necessário.

Externamente, pode haver infiltrações. Portas e janelas podem empenar ligeiramente.

17.50


D. Berberian

As fissuras precisam ser tornadas acessíveis e 5 a 15mm mais de

III

3 de fissuras por metro

podem ser reparadas por um pedreiro. Fissuras que reabrem podem ser mascaradas por um revestimento adequado. Portas e janelas podem empenar. Tubulações podem quebrar. A estanqueidade é, frequentemente, prejudicada. Essa categoria requer um serviço de reparação

Usualmente

V

mais

importante,

envolvendo

reconstrução

> 25 mm porém,

parcial ou completa. Vigas perdem suporte.

também, função

paredes inclinam perigosamente e exigem

do número de

escoramento. Janelas quebram com distorção.

fissuras

Perigo de instabilidade.

FLECHAS MÁXIMAS PA RA VIGAS E LAJ ES

Não há um consenso na literatura especializada limitando as flechas máximas em vigas e lajes, Clímaco (1995). Tanto as normas como as publicações tentam estabelecer os valores limites das flechas em função do vão teórico para as vigas ou o menor vão para as lajes. A Norma Brasileira limita flechas em lajes e vigas, considerandose o regime elástico a 1/500 do vão, quando só atuam as sobrecargas e 1/350 quando atuam todas as cargas (acidentais, permanentes) e considera ainda o efeito de deformação lenta.

CAP. 17

17.51


RECOMENDA ÇÕES DE JOH NSON E K AVA NAGH

Johnson e Kavanagh (1968) relacionaram os valores (empíricos) das flechas admissíveis em elementos estruturais, considerados de uso corrente na prática da engenharia de Patologia de Estruturas. TAB. 7.11.1

TAB. 17.6.7 Flechas Admissíveis em Elementos Estruturais Flechas

ORIGEM (L = vão)

Admissíveis

L/500 - biapoiada NB 01 - Quando atuam todas as cargas (permanentes + acidentais) L/250 - balanço L300 - biapoiada

Regime elástico NB 01 - Quando atuam só sobrecargas (acidentais)

L/150 - balanço L/360 L/250

Limite elástico Elementos Estruturais suportando paredes de alvenaria de vidro, etc. Flechas passam a ser visualmente percebíveis, com comprometimento estético – Euro Código n o. 2

L/240

Elementos Estruturais suportando divisórias

L/150

Limitações somente aos elementos de estruturas de concreto ou aço

L/180 abaixo de L/150 L/300 a L/400

Feld (1965) e ACI 318 . (1963) Para estruturas mais rígidas, contraventadas, paredes rígidas, etc. Estruturas de madeiras

17.52


D. Berberian

RECAL QUES TOTAIS LIMITES

Se uma obra recalcasse por igual, sem recalques diferenciais, a sua estrutura propriamente dita não sofreria danos consideráveis. Haveriam problemas funcionais, tais como reversão da inclinação dos passeios e calçadas, trazendo águas pluviais de fora para dentro do prédio, rutura das redes externas, etc. Exemplo típico pode ainda hoje ser vistos nos edifícios da Av. Goiás em Goiânia, assentes sobre sapatas, cujos recalques exigiram constantes levantamentos e nivelamentos das calçadas. A escola de Engenharia da cidade do México que recalcou 2,50m de forma quase uniforme, fazendo com que laboratórios que funcionavam no primeiro andar passassem a funcionar no subsolo. Como tantos outros exemplos clássicos, além dos edifícios de Santos, cita-se também a enorme rotação (quase uniforme) da Catedral de Nossa Senhora de Guadalupe na cidade do México recém-levantada e nivelada. Face as excentricidades das cargas e da heterogeneidade do solo de apoio das fundações, sempre ocorrerão recalques dif erenciais. A fixação de recalques totais aqui discutida, deve ser tomada somente como indicativa e ponto de partida para estudos mais profundos. RECOMENDA ÇÕES DE B URLA ND, TERZAGHI E SK EMPTON

Burland et al (1977), I.S.E (1989), Terzaghi & Peck (1948) e Novais Ferreira (1976), sugerem valores abaixo. TAB. 7.13.1

CAP. 17

17.53


TAB. 17.6.8 Recalques máximos (

max)e distorções

angulares (

max =

/RL)

Fundações Solo

/l

cm

2540 /l

3175 /l

G

3050 /l

1 a 1,1B

max

Br

4,0cm

10,2 cm

max

S

7,6 cm

-

max

Br

6,5 cm

7,5

S

1524

1905

G

1524

são duvidosos

Br

2,5

6,4

1/R s a i e r a

Radiers

S

 s a l i g r a

isoladas

max

Autores

S . Skempton e MacDonald (1956) G . Grant et al. (1974) Br . Burland (1977) B . Largura da Fundação 

max

S

5,1

-

max

Br

4,0

6,5

. é uma relação empírica entre /L

Não há dúvida de que a melhor maneira de limitar os nocivos recalques distorcionais é limitar os recalques totais. Os valores acima apresentados por Burland, só se aplicam a estrutura convencionais de aço ou concreto. Não são adequados para estruturas em alvenarias autoportantes, cujos critérios mais rigorosos dependem da relação L/H das paredes e do modo (concavidade) das deformações. A fixação de recalques absolutos limites é mais difícil que a fixação de recalques diferenciais limites. A orientação que é dada a seguir (I.S.E., 1989) é válida apenas para casos de rotina para os quais o projetista não julga necessária uma análise mais profunda, Velloso & Lopes (2004)

17.54


D. Berberian

recomenda manter-se o tratamento dado por Terzaghi e Peck (1967), separando as fundações em areias das fundações e argilas. Areias – Para sapatas em areias, é pouco provável que o recalque diferencial seja maior que 75% do recalque máximo. Como a maioria das estruturas é capaz de resistir a um recalque diferencial de 20 mm, recomenda-se adotar um recalque absoluto limite de 25 mm. Para fundações em radiers, esse valor pode ser elevado para 50 mm. Skempton e MacDonald (1956) sugerem 40 mm para sapatas isoladas e 40 a 65 mm para radiers, partindo da fixação de um limite igual a 1/500. Argilas – Procedendo-se como no caso das areias, Skempton e MacDonald (1956) chegaram para as fundações em argilas a um recalque diferencial máximo de projeto da ordem de 40 mm. Daí decorrem os recalques absolutos limites de 65 mm para sapatas e de 65 a 100 mm para radires. Essa proposição foi criticada por Terzaghi na discussão do trabalho de Skempton e MacDonald. Em I.S.E (1989), é feita um análise cuidadosa considerando os dados mais recentes , e a conclusão é que aqueles valores, sobretudo o recalque diferencial, são razoáveis

como “limites de rotina”’.

Entretanto, valores maiores podem ser aceitos. ISE . INFLUÊNCIA DA SUPER-ESTRUTURA NA REDISTRIBUIÇÃ O DOS RECA LQUES

Interação Solo.Estrutura . ISE Na análise global dos recalques sofridos por uma obra qualquer, devem-se examinar os elementos que integram neste processo:   

Terreno das Fundações Fundações (Infraestruturas) Superestruturas

CAP. 17

17.55


Estes

elementos

em

conjunto

influenciam

e

forçam

(favoravelmente) a uma redistribuição dos recalques. Este mecanismo é chamado de Interação Solo.Estrutura - ISE, e apesar de relevante na avaliação da estabilidade e segurança das edificações, somente agora após a disseminação dos cálculos via computadores, passou a ser possível analisá-la com mais profundidade e precisão. Graças ao fenômeno da Interação Solo.Estrutura - ISE, há uma tendência de uniformização dos recalques, diminuindo e suavizando a curvatura da linha de recalques (figura de recalques) reduzindo favoravelmente a distorção angular imposta à estrutura. A suavização e a redistribuição dos recalques dependem da Rigidez Relativa - Rr entre a estrutura e fundação. Estes estudos no Brasil iniciaram através de Chameki (1956), com destaque para as pesquisas de Gusmão (1990)/COPPE e também a Barata (1986), Gusmão e Gusmão Filho (1990, 1994, 1994 a), Lopes e Gusmão (1991), jucá et al (1943), Gusmão Filho e Guimarães (1997). Rende-se aqui, justa homenagem a Jaime Gusmão Filho, que em 1998 disseminou em nível nacional e colocou em destaque a ISE através da publicação do livro Fundações do Conhecimento Geológico a Prática da Engenharia. A ISE além da suavização da Figura de Recalques também faz com que os danos associados aos recalques sejam mais sentidos nos primeiros pavimentos (mais baixos) de um edifício. Moura, A (1999) efetuando análise tri-dimensional da ISE em edifícios de Pernambuco, viabilizou a solução em fundações superficiais, face a redistribuição de cargas nos pilares, antes consideradas inviáveis devidos aos grandes recalques distorcionais previsto pelas teorias tradicionais. Face a dificuldade da análise global de uma edificação, quanto a um provável recalque diferencial, o cálculo estrutural quase sempre considera Recalque zero, admitindo a hipótese de apoios indeslocáveis. Por outro lado os projetos de fundações só tem levado em conta as cargas apresentadas na tradicional planta de "Locação e Cargas", sem

17.56


D. Berberian

considerar os efeitos da rigidez (relativa) da estrutura e do solo na redistribuição de recalques. Para enfatizar a importância da ISE nesta redistribuição, cita-se como exemplo um prédio em Taguatinga-DF sob consultoria e análise do autor, que acidentalmente perdeu um de seus pilares, ocorrendo uma imediata redistribuição das cargas para outros pilares sem comprometer a estabilidade da edificação e sem danos muito acentuados. Gusmão Filho (1998) relaciona as dificuldades na modelagem da ISE. TAB. 17.6.1. TAB. 17.6.9. Variáveis para modelagem da ISE (Gusmão Filho (1998).

VARIÁVEIS DO SISTEMA 1 - Super-Estrutura 2 - Infra-Estrutura

3 - Terreno de fundação

DIFICULDADES DE MODELAGEM   

Sequência de construção Propriedades geológicas dos materiais

    

Transferência de carga ao terreno Aspectos de execução

Carregamento externo

Heterogeneidade vertical e horizontal Representatividade da prospecção e ensaios Influência do tempo nos parâmetros geotécnicos

CAP. 17

17.57


recalques calculados sem a ISE s e u q l a c e R

recalques amortecidos pela ISE

P1

P2

P3

P4

Fig 17.6.1 – Redistribuição de recalques devida a ISE. Interação Solo Estrutura

17.6 CONTROLE DE RECALQUES, FISSURAÇAS E CARGAS O controle das construções e o atendimento com a seriedade, de um plano de manutenção de uma edificação qualquer, é a unica forma de se majorar a sua vida útil, evitar altos custos de reforma, reforços e desastres. Os meios mais comuns de controle das construções são: 1.

Acompanhamento de fissuras

2.

Medições de recalques

3.

Medições de desaprumos e desnivelamentos

4.

Ensaios não destrutivos da estrutura

5.

Provas de carga As medidas da malha de fissuração, do recalque e a avaliação da

evolução das cargas mais importantes de uma edificação, constituem em

17.58


D. Berberian

informações valiosíssimas, mesmo não prevendo-se qualquer comportamento anormal das mesmas. O anexo A da norma brasileira NBR 6122, elenca os objetivos dos controles de uma edificação: a. O acompanhamento da fundação desde o inicio do seu carregamento, permite tomar a tempo, as providencias eventualmente necessárias; b. Esclarecer anormalidades constatadas em obras já construídas; c.

Aperfeiçoar os métodos de cálculo e de previsão do comportamento final, através da retro análise das observações da obras.

17.6.1 Medição de Fissuras e Trincas O controle de recalques e de cargas, o acompanhamento da abertura de eventuais fissuras que porventura apareçam nas obras poderá fornecer de maneira expedita, uma idéia do comportamento da estrutura, visto que uma das conseqüências dos recalques diferenciais é o aparecimento de fissuras. O acompanhamento de fissuras é também um meio eficiente e sensível de julgar a estabilização dos movimentos de uma construção e fornece, além disso, dados qualitativos valiosos da localização das causas de recalques e suas origens. Normalmente mede-se: 

Velocidade e abertura das principais fissuras



Comprimento das fissuras



Atitude (inclinação) das fissuras Para controle de fissuras tem-se utilizado o traçado de um sistema

de referência, constituído de um retângulo.

CAP. 17


17.59

Medindo a a evolução dos lados do retângulo inicial, ao longo do tempo, obtém-se informações sobre o fenômeno. Geralmente é mais prático desenhar a fissura em cada leitura e comparar os desenhos. Um requinte, o mais das vezes desnecessário, é a medição do afastamento dos vértices do quadrilátero com extensômetros ou deformômetros de precisão. A prática corrente de colar papéis ou selos de gesso sobre as fissuras não é mais conveniente, tendo em vista a falta de fidelidade de tais indicações, podendo levar a diagnósticos perigosamente errôneos. Em resumo, as fissuras nas construções podem provir de numerosas causas, das quais apenas algumas se prendem a recalques de fundações (Nunes, 1992). Entre as mencionadas causas podemos citar: 

Dilatações e encurtamentos devidos a variações de temperatura e contração, especialmente na alvenaria de pequena resistência a tração



Resistência insuficiente de elementos construtivos.



Recalques diferenciais devidos a compressão e ao escoamento lateral do solo. Nesse ultimo caso, a formação de fissuras segue em linhas gerais o

seguinte mecanismos: O edifício recalcando mais em alguns pontos do que em outros, a estrutura tenta reagir, distribuindo, face a sua rigidez própria, mais carga para as partes da construção que menos recalcaram. Tal redistribuição das

cargas provoca trações e cisalhamentos na

estrutura, que, ultrapassando a resistência dos materiais, ocasionam fissuras. As fissuras, por sua vez, diminuem a rigidez da construção, que

17.60


D. Berberian

passa a experimentar maiores recalques diferenciais, gerando-se uma redistribuição das tensões de contato, até que, rompido o novo estado de equilíbrio, novas fissuras se produzem e assim por diante, até que o adensamento se atenue (se a ele se devem tais fenômenos). Quanto ao perigo que as fissuras representam para a estabilidade das construções, tudo depende da causa das mesmas e do tipo de estrutura em consideração. Nas construções em que não existe uma ossatura monolítica, as fissuras representam, em geral, mais inconvenientes estéticos que propriamente de segurança. Já no caso de fissuras em estruturas rígidas, as mesmas podem destruir o conjunto estático previsto e conduzir a solicitações na estrutura muito maiores do que as calculadas, com perigo de colapso da construção. No caso de fissuras devidas a recalques, elas tendem a se estabilizar com os mesmos, caso se trate de adensamento do solo, muito mais perigosa sendo a hipótese de escoamento ou colapso do solo, em que tal estabilização não se dá. As curvas de andamento dos recalques permitem concluir de que caso se trata. Classificação

das fissuras quanto ao aspecto e suas causas

imediatas:

a. Fissuras devidas a recalques (diferenciais) crescendo numa direção Quando os recalques de uma construção crescem de um ponto a outro além de certo valor por unidade de distancia entre dois pontos de leitura (recalque distorcional), dependendo do material da estrutura e sua

CAP. 17

17.61


rigidez, provocam-se fissuras mais ou menos inclinadas, conforme seja maior ou menor a resistência a tração do material em apreço. A inclinação das fissuras indica a direção dos recalques diferenciais segundo o qual os recalques mais crescem, Berberian (1973) Fig. 17.7.1.1e

17.7.1.2 ) 1 9 9 1 ( o s n o l A a i s e t r o C

FIG. 17.7.1.1 Controle de recalques

Fig. 17.7.1.2 Evolução do Movimento Relativo da Fissura Entre as Leituras 1 e 2

17.62


D. Berberian

Esse acompanhamento é feito inicialmente com o traçado a lápis, de um sistema de eixos ortogonais, vertical (traçado com auxilio de nível de pedreiro), que ultrapassem a fissura nos dois sentidos. Anota-se a data e medem-se as distancias h 1 e v1 , a partir da origem do sistema de referencia. Medem-se também as aberturas da fissura, na intercessão dos dois eixos com a mesma, utilizando-se o fissurômetro de acetato, paquímetros, extensômetros mecânicos, com precisão de 0,01mm ou fissurômetros óticos, Fig. 17.7.1.3

infrasolo

fundex

Fig. 17.7.1.3 Fissurômetro de Acetato de Lamina Cortesia Alonso (1991) FIG. 17.7.1.4 Fissurômetro ótico

Marcar o crescimento com traços para cada data I,II,III, repetir a cada nova leitura esse procedimento,medindo-se, adicionalmente o ângulo . As fissuras são particularmente características quando provém do escoamento lateral dos solos arenosos, junto a sapatas limítrofes, devido a falta de suporte lateral das terras, provocada por escavações próximas ou, ainda, com consequências de solapamentos devidos ao arrastamento de partículas finas de solo não- coesivo, pelo rebaixamento do nível d’água, mal feito, ou vazamentos de canalizações.

CAP. 17


17.63

b. Fissuras causadas pela flexão da estrutura Sabemos que é um fenômeno geral os recalques devidos ao adensamento crescerem dos bordos da construção para o centro. Tais recalques, quando ultrapassam certo limite, dependendo do material e rigidez da estrutura provocam fissuras cujas posições e direções e direções correspondem as trajetórias das tensões numa viga sobre dois apoios. Aparecem fissuras verticais nos pontos de maiores tensões de tração e fissuras inclinadas nas posições correspondentes ao cisalhamento máximo, Fig. 7.10.3. Kogler (1948), apud Nunes(1942).

Fig. 17.7.1.5 Recalques Diferenciais e Fissuras em Conseqüência da Concentração de Tensões no Centro da Constrição

c. Fissuras em prédios construídos sobre uma lente de terreno mais mole

17.64


D. Berberian

É mais comum do que geralmente se imagina o aparecimento de fissuras, e outras manifestações de recalques diferenciais, em conjuntos de construções edificados sobre camadas moles, de espessura variável, como ocorre junto ao leito dos antigos rios Fig. 7.10.4 Neste caso as fissuras do conjunto de prédios sofrem da causa comum.

Fig. 17.7.1.6 Inclinações e fissuras nas Construções Fundadas a ..................Superfície sobre antigos fundos de rios aterrados

17.7.2 Controle de Desaprumo Fortuitamente as edificações são construídas no nível e no prumo, corrigindo de certa forma recalques que vão ocorrendo com o acréscimo de cargas. O problema surge quando estes problemas continuam após o término da obra. Para avaliar patologias que possam surgir causadas por problemas da própria edificação ou influencia de obras vizinhas e subterrâneas, escavações próximas as fundações da edificação, etc. Recomenda-se o controle de prumo e nível, desde o inicio da obra, em pontos estrategicamente escolhidos, tais como cantos e painéis com direções diferentes. Tab 17.7.2.1 Recomenda-se também, Berberian (1973): 

Manter o mesmo equipamento e a mesma base no campo.

CAP. 17

17.65




Manter a mesma equipe de leitura



Anotar a temperatura durante durante as medições. medições.



Mesmo utilizando aparelho topográfico de precisão, efetuar também medições com prumo de arame.

Tais cuidados executivos visam evitar conclusões e medidas corretivas equivocadas. Tab. 17.7.2.1 Controle de Nível e Prumo Leitura n° 0 Data 6.03.73 t

00 dias

desl.

desl.

(mm)

(mm)

Leitura n° 01 Data 8.08.73 t

60 dias

desl.

(mm)

P1

12 mm

00

20 mm

+8

21 mm

+9

P2

8 mm

00

14 mm

+6

15 mm

+7

P3

18 mm

00

18 mm

oo

17 mm

-1

P4

7 mm

00

14 mm

+7

19 mm

+ 12

P5

2 mm

00

4 mm

+2

8 mm

+ 06

desl.(mm) L1 = + 8 L2 = + 9

desl.(mm)

L1 = + 14 L2 = + 7

 P1

 P2  P3

desl.(mm)

L1 = + 7 L2 = + 12

 P4  P5 desl.(mm) L1 = + 2 L2 = + 6

desl.(mm) L1 = 00 L2 = -1

17.66


D. Berberian

17.7.3 Medidores de Recalque As medições de recalques recalques de estruturas normalmente normalmente são realizadas mediante a aplicação de equipamentos que alcançam uma precisão no entorno de 0,01 mm e que permitam operações com a menor influência das variações térmicas possível. Quando existem duvidas referentes ao comportamento de uma fundação, o projeto apresenta aspectos especiais, e quando é necessário acompanhar seu desempenho, em razão da escavação de grande porte próxima, recomenda-se a realização do controle de recalques da área. O procedimento consiste na medida de forma regular, com equipamento topográfico de precisão Fig. 17.7.3.1 ou ainda, o nível baseado no principio de vasos comunicantes desenvolvido por Terzagui Fig 17.7.3.2 (hoje em dia são poucas as empresas que utilizam o nível de Terzagui, pois o mesmo apresenta pouca precisão quando ocorrem vibrações e variações de tempertura) ,

ligado a um

bench mark ou marco de referencia, da

evolução dos recalques com o tempo t empo ou com os estágios de carregamento.

.FIG. 17.7.3.1 Níveis Topográficos de Precisão

FIG. 17.7.3.2 Medidor de Nível Hidrostático Terzaghi cortesia Infrasolo

CAP. 17


17.67

A referência de nível, para o nivelamento dos pinos, costuma ser instalada de forma a não sofrer influencia da própria obra ou das outras causas que possam comprometer sua indeslocabilidade. Geralmente são engastadas em camadas profundas, através da injeção de nata de cimento, onde se possa admitir que se encontra o “indeslocavél”. Esse tipo de referencia de nível consiste em um tubo de uma polegada de diâmetro, instalado em um furo de sondagem a percussão, e protegido por outro externo com duas polegadas de diâmetro, para evitar a do tubo externo sobre o interno, injeta-se graxa grafitada anti-corrosiva entre os mesmos Fig.

17.7.3.3 (A)

” implantado na r ocha FIG 17.7.3.3 R.N. Profundo “ben bench ch mark ocha (indeslocável)

17.68


D. Berberian

O bench mark geralmente e instalado em local pouco movimentado e sua extremidade superior é protegida por uma caixa com tampa removível, a fim de verificar a estabilidade do bench mark são feitos nivelamentos periódicos em relação a outros pontos de referencia. A Fig. 17.7.3.4, mostra uma instalação de controle (ABNT NBR 9061/1981) com o detalhe de um marco de referencia e dos pinos usualmente utilizados Fig. 17.7.3.5, nos quais é apoiado, por ocasião de cada leitura, uma régua invar. As medidas são realizadas, sendo os resultados apresentados em gráficos de tempo versus recalques. Os pontos de medição também devem ser escolhidos de forma a facilitar as leituras e fornecer os dados necessários ao acompanhamento do problema suscitado. A periodicidade das medidas relaciona-se com os efeitos a serem acompanhados, podem ser diárias em casos especiais ou situações de risco, semanais no caso de escavações e execução de tirantes para acompanhamento dos seus efeitos, mensais ou bimestrais, como condição de rotina, semestrais ou anuais quando os efeitos verificados são de longo prazo.

CAP. 17


17.69

(C)

(D)

FIG. 17.7.3.4 Instalação de Controle com o Detalhe de (A) um Marco de .................. .Referencia (B) Pinos Usualmente Utilizados e (C) Régua Invar

Tão importante quanto o valor absoluto dos recalques medidos é sua velocidade de ocorrência, a unidade na qual se explicita a velocidade é de micras por dia, m/dia, representando milésimo de milímetro por dia, os valores observados na prática dependem de inúmeros fatores, o mais relevante deles o comportamento do solo sob carga.

FIG. 17.7.3.5 Detalhe do Pino de apoio Leitura de Recalque

17.70


D. Berberian

Nos casos de controle realizado para acompanhar efeito de escavação próxima, os valores são muito variados, em função, entre outros, do solo sendo escavado, do tipo e geometria da fundação sobre a qual se apoia a estrutura e da magnitude da escavação. É importante ressaltar que podem ser observados valores diários de velocidade elevados sem problema para a estrutura. A magnitude, isoladamente, não é indicador absoluto a considerar; a tendência, ou seja, aceleração, constância ou redução, é aspecto fundamental. As medições devem ser acompanhadas pelos executantes dos serviços e pelos projetistas para tomada de decisão, a Fig.. 17.7.3.6, mostra um exemplo de acompanhamento de desempenho pelo controle de recalques, das fundações de um silo onde havia suspeita de problemas construtivos. Silo vertical contava com os apoios, os quais transferiam carga para estacas escavadas de 0,8 de diâmetro e 9m de comprimento, que tiveram seu comportamento monitorado durante o enchimento do silo. Fica evidente, nos resultados apresentados na Fig. 17.7.3.6, que os recalques medidos são incompatíveis com o nível de carregamento aplicado, com deformação muito desiguais das estacas, superiores a 20 mm para carregamento de apenas 30% do total da carga acidental. Face ao desempenho medido, foi necessária a realização de reforço das fundações do silo para garantir sua segurança.

CAP. 17


17.71

FIG. 17.7.3.6 Exemplo de Acompanhamento de Desempenho pelo Controle de Recalques das Fundações de um Silo

17.8

CONTROLE DE VERTICALIDADE Quando se executam escavações nas proximidades de edificações é

comum a realização de controle de verticalidade destes prédios como forma de acompanhar os efeitos produzidos. Trata-se de leitura periódica de verticalidade realizada com aparelhos topográficos de precisão, sempre nos mesmos pontos. Deve-se ainda efetuar-se a verificação do prumo nos centros dos lados das cortinas, alinhamentos e flechas do topo da contenção e em pontos alinhados fora da escavação para avaliar-se o raio de influência da escavação nas edificações vizinhas.

17.72


D. Berberian

O trabalho deve ser realizado com muito cuidado e de forma criteriosa, para não produzir resultados incoerentes. Sempre em mais de uma direção e em todas as paredes opostas devem ser objetos das mobilizações, para evitar conclusões equivocadas. A leitura inicial de ser realizada antes do inicio das escavações cujo efeito se quer avaliar. A partir dos valores iniciais de desaprumo, não necessariamente provocados pela escavação, mas resultantes de problemas construtivos das obras observadas, as leituras posteriores são comparadas e analisadas frente aos efeitos da temperatura, e se possível, as leituras devem sempre ser realizadas pelo mesmo operador, na mesma hora, caso contrário, pode ocorrer uma superposição de efeitos de difícil avaliação. Os resultados das medições devem ser submetidos imediatamente aos profissionais envolvidos.

17.9

CONTROLE DE TRINCAS Outra forma valiosa de acompanhamento de patologias é o controle

sistemático de abertura e extensão de trincas. Estas medidas podem ser realizadas com paquímetros e fissurômetros de lâmina e fissurômetros mecânicos Os resultados devem ser apresentados, preferencialmente, na forma de estereogramas. É importante também acompanhar a progressão das trincas e sua dimensão. A avaliação da gravidade ou origem de trincamento em edificações não é trivial pela usual complexidade que envolve o comportamento dos materiais, sua conectividade das possíveis origens e causas.

CAP. 17

17.73


ex: 17.9.1 Elaborar o relatório de Consultoria Técnica a cerca das patologias

ocorridas no edifício apresentado a seguir características: 

16 pavimentos



Térreo + sobreloja : Comercial, 13 Restantes Pavimentos : Residenciais



01 Subsolo para garagem



Estrutura em concreto armado Fck = 18 Mpa

P1

P2

P4

P3

12

P5

P6 20

P8

P7 10

30

N 

FIG. 17.8.1 Planta

Fundações em tubulões a céu aberto, assentes a 14 m de profundidade, sobre uma Argila Silto-Arenosa, Porosa, Vermelha, - C5M4Sv (ou Kf ), com tensão admissível transmitida sobre o solo de q a = 3,90 kg/cm² (= 390 KPa) para um SPT = 25 (N72). O NA foi encontrado a 16 metros.



O prédio é todo cintado e sobre cada tubulão existe um bloco de coroamento. No eixo P3/P7, existe uma junta de dilatação com 2 cm de abertura. Hoje muito esmagada na parte superior.

17.74 


D. Berberian

Entre os pilares principais (P1 a P8) onde foram lidos recalques, através do nível ótico de Terzaghi, existem pilares secundários (Pa a Pl) dividindo os vãos entre os pilares principais. Face a rigidez das cintas, os recalques diferenciais entre os pilares secundários e os principais foram menos importantes.



A leitura dos recalques somente foi iniciada após já terem sido detectados os problemas, e nesta data após 90 dias foram:



P1 : 0,00 cm

P2 : 17,00 cm

P3 : 21,00 cm

P4 : 3,00 cm

P5 : 0,80 cm

P6 : 20,00 cm

P7 : 24,00 cm

P8 : 3,80 cm

Os mapeamentos das fissuras mais representativas estão indicadas na FIG.7.15.2

esmagamento

F.2 = 0,6 mm P.7 P.6 a. Painel 6/7 (Norte) 3º andar . F.1

P.3 P.7 b. Painel 3/7 (W-L) 3º andar . F.2

FIG. 17.9.2 Mapeamento das Principais Fissuras F.1

esmagamento

F.2 infiltrações esmagamento

F.3 P.8 P.7 c. Painel 7/8 (Norte) 12º andar . F.3

F.4 P.3 P.7 d. Painel 3/7 (W-L) 12º andar . F.4

CAP. 17

17.75


Solução: Como pode observar-se pelo diagrama da FIG. 7.8.2 o pilar P7 da empena norte é o que mais sofreu recalque total, podendo considerar o prédio composto de dois elementos distintos. Além do mais o prédio sofreu como um todo uma inclinação no sentido transversal para o lado norte.

P5

P6

P7

junta de dilatação

P8

FIG. 17.9.3 Figura de Recalque . Eixo 5-8

Como o prédio sofreu seu principal recalque no centro, o que fatalmente estará produzindo um esmagamento da estrutura na região dos pilares P3/P7, não há como considerar uma inclinação total e nem, de forma clara, uma inclinação parcial.

1st Step

Calculo dos recalques diferenciais , e do fator Frisc

Diferencial 2 - 1 = 17 - 0 = 17 cm 3 - 2 = 21 - 17 = 18 cm 3 - 4 = 21 - 3 = 18 cm 6 - 5 = 20 - 0,8 = 19,2 cm 7 - 6 = 20 - 20 = 4 cm 7 - 8 = 24 - 3,8 = 21,2 cm 5 - 1 = 0,8 – 0 = 0,9 cm 6 - 2 = 20 - 17 = 3 cm 7 - 3 = 24 - 21 = 3 cm 8 - 4 = 3,8 - 3 = 0,8 cm

Distorcional 2 – 1 = 17/2000 = 1/117 3 - 2 = 4/1000 = 1/2500 3 - 4 = 18/3000 = 1/166 6 - 5 = 19,2/2000 = 1/104 7 - 6 = 4/1000 = 1/250 7 - 8 = 21,2/3000 = 1/141 5 - 1 = 0,8/1200 = 1/0 6 - 2 = 3/1200 = 1/0 7 - 3 = 3/1200 = 1/0 8 - 4 = 0,8/1200 = 1/0

Fator Frisc B 2 - 1 = 8,5 B 3 - 2 = 4,0 B 3 - 4 = 6,0 B 6 - 5 = 9,6 B 7 - 6 = 4,0 B 7 – 8 = 70 B 5 - 1 = 0,6 B 6 - 2 = 2,5 B 7 - 3 = 2,5 B 8 - 4 = 0,6

17.76 


D. Berberian

Vale observar que os recalques diferenciais devem estar isentos dos recalques uniformes e rotações.



Observe ainda que: 1 . Segundo Berberian (1987) o fator F risc = 9,6 é muito crítico. 2. Apesar de não ter sido fornecido a idade o prédio e nem a data em que os primeiros sintomas apareceram, é bem provável que já tenha ocorrido recalques anteriores, o que torna o quadro patológico mais crítico ainda.

2nd Step. Estimativa dos desaprumos Como se pode observar através da 7.8.4, o prédio a rigor não é absolutamente rígido, mas a grosso modo pode-se considera-lo como se fosse constituído por dois blocos, separados pela junta de dilatação, que neste caso deverá estar sofrendo nítido esmagamento, vez que os recalques diferentes mostram afundamentos diferenciais nos pilares da junta P3 – P7. Considerando-se um pé direito de 3.00m o edifício em análise deverá ter uma altura de 48 m. tan w w

w

 7-5

3.000

24 - 0,8 3.000

0,0077

1,35º x 10-4

e por semelhança de triângulos 7-A 

5

w 7

FIG. 17.9.4 Edifício em Análise

7-5

48 30

CAP. 17


17.77

e o desaprumo do vértice superior será de 7 - A = 1,6 x 23,8 = 38,08 cm, com 23.200 7,73 3.000 e considerando-se que a partir F risc  6,6 (TAB. 7.2.1) para edifício largo (B  B 7-5

15 m) o desaprumo de 38cm já pode se tornar visível.

3th Step 

Análise via Recalque Específicos ou Distorcionais

Segundo Berberian (1977) TAB. 7.2.1 Considerando-se a pior situação 6-5

= 1/104 ou Frisc = 9,25 , deve-se ter o seguinte quadro

patológico: O edifício deverá estar apresentando: 1. Vazamento acentuado nos dutos enterrados 2. Movimentação dos pisos sobre aterro, caso haja 3. Desnivelamento dos pisos, soltura de tacos e/ou cerâmicas. Objetos (bolas, etc. ) esféricos rolam no chão. 4. Alvenarias descoladas da estrutura, desmoronamento de elementos vazados e cobogós. 5. Vigas e lajes trincadas/rompidas. 6. Armações rompidas 7. Considerando-se a relativa rigidez do prédio e sua altura (16 pavimentos) há possibilidade de danos estruturais. 

Segundo Bjerrum (1963) Vargas & Silva (1973) TAB. 7.3.1

17.78


D. Berberian

1. Fissuração considerável nos painéis de alvenaria 2. Pared es longas e flexív eis, com L/H > 4, poderão solt ar-se e desabar. 3. Prováveis danos estruturais. 

Segundo Vargas & Silva.

1

Necessidade de reforço, inclinação visível,

2

fissuração intensa 

Segundo Skenpton, Mac Donald, Meyerhot, Polshin e Tokar e Bjerrum TAB. 7.3.2

6. Esperam-se danos estruturais 

Segundo o I. S. E., TAB. 7.5.2, indica que:

1. As fissuras  5.0 mm são facilmente tomadas (preenchidas e/ou injetadas com resinas epóxi e corrigidas) 2. Poderá haver infiltrações com águas passando pelas trincas 3. Portas e janelas podem emperrar Thornburn e Hutchinson (1985), sugere que como as fissuras são menores que 5mm, para edifícios residenciais a intensidade dos danos é moderada. É bem provável que a rigidez relativa do edifício, e também pelo fato (favorável) do recalque ser no centro, de tal forma que uma junta se apoiou na outra, apesar do alto valor do fator F risc, as fissuras não sejam tão acentuadas.

Cap.17 Danos Recalques

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