Os problemas oriundos de projeto, execução ou da utilização das edificações podem ser indicados por diversos tipos de manifestações patológicas que se tornam visíveis ao longo da sua vida útil. Assim como na medicina, os sintomas (manifestações) devem ser analisados com o objetivo de identificar suas origens e causas, a fim de se obter um diagnóstico e a partir dele propor terapias para a sua atenuação ou, no melhor dos casos, promover a cura. Porém, no caso de elementos de fundação este processo apresenta maior dificuldade pela falta de acesso aos elementos, uma vez que estão dentro do solo. Para contornar esta dificuldade, o diagnóstico para casos mais simples é comumente embasado no conhecimento da mecânica dos solos, comportamento das estruturas de concreto armado, por teorias cientificas e também por estratégias de monitoramento.
Este artigo apresenta alguns aspectos teóricos e práticos quanto as principais causas de recalques em fundações e sobre o uso de recursos simples, mas eficientes, para o monitoramento de aberturas apresentadas na edificação que podem estar relacionadas aos movimentos diferenciais de fundações, comumente conhecido como recalques de fundações.
1. Principais causas de recalques
A seguir serão apresentadas algumas situações mais propícias à ocorrência de recalque diferencial de fundações.
1.1. Sobreposição de tensões
De forma simplificada as fundações atuam transferindo as cargas da edificação ao solo, essa distribuição alcança uma determinada profundidade no solo, de forma proporcional a intensidade das cargas e ao tipo de fundação. Essas distribuições das tensões no solo formam uma linha pontos teóricos de mesmo valor, sobre os quais pode ser traçado o denominado bulbo de tensões.
Caso o bulbo de tensões de uma fundação se encontre com outro bulbo de uma fundação próxima, ocorre o acréscimo das tensões dos dois bulbos no local da sobreposição, o que pode contribuir para ocorrência de recalques caso não tenha sido previsto o acréscimo de tensões e o solo não suporte a carga somada.
Esse evento pode ser ocasionado por uma nova construção adjacente a trecho já edificado ou até mesmo devido a um subdimensionamento do bulbo de tensões dos elementos projetados.
Fonte: MILITITSKY, CONSOLI e SCHNAID (2015)
1.2. Deficiência na investigação geológico-geotécnica
É comum em obras de pequeno a médio porte no Brasil a conclusão equivocada de que os custos com investigações são muito altos, uma vez que são vistos de forma isolada, não considerando o efeito positivo na relação no custo-benefício global da obra, que uma investigação geológico-geotécnica pode proporcionar, em contrapartida aos efeitos negativos oriundos da adoção de soluções inadequadas de fundações.
A ausência de investigação é notoriamente crítica, mas o número de pontos e adoção de profundidade de sondagens (em função do bulbo de tensões) insuficientes também pode levar a problemas futuros, pois a área não investigada pode apresentar subsolo distinto do observado nas sondagens executadas, mesmo sendo próximas.
A não identificação de áreas propícias ao recalque, como a presença de solo compressível ou cavernas (comum em regiões de rochas calcárias), ocorrência de matacões (que podem ser confundidos com perfil de rocha continua), ocasionam a movimentação das fundações e o aparecimento de fissuras.
Dessa forma, é importante a observação adequada das normas, visitas para estudos das condições locais, inspeções às estruturas vizinhas, a experiência e o bom senso para determinar uma quantidade suficiente de pontos de investigação de forma a se obter um estudo mais consistente das condições do solo e evitar problemas desta natureza.
1.3. Fundações sobre aterros
Fundações sobre aterros executados sem o devido controle e técnica, constituem uma situação favorável ao aparecimento de problemas.
Os recalques oriundos de fundações assentes sobre aterros podem ocorrer por: deformações do corpo do aterro, deformações do solo natural abaixo do aterro e execução de fundações sobre aterros sanitários (MILITITSKY, CONSOLI e SCHNAID, 2008, p. 78).
Fonte: (ORTIZ, 1983) citado por (MILITITSKY, CONSOLI e SCHNAID, 2008).
1.4. Alteração da função da estrutura
A norma ABNT NBR 6120 determina os valores mínimos das sobrecargas verticais, a serem consideradas no projeto de estruturas de edificações, estas ações atuam de forma distribuída em uma superfície, por exemplo, sobre uma laje e são definidas no projeto em função do uso, materiais empregados, entre outras variáveis.
No entanto, é uma situação comum em edifícios comerciais e industriais (mas não limitadas a estes) a ocorrência de alterações quanto ao uso da edificação, reformas intensas e/ou incremento de novas instalações, que podem gerar um aumento significativo das cargas na superestrutura (lajes, viga e pilares) e, consequentemente, nas fundações podendo provocar recalques ou exceder a sua capacidade de suporte.
Além disso, modificações feitas sem projeto, podem alterar o comportamento das cargas na estrutura, fazendo com que esta atue de forma diferente da prevista em sua concepção original, trazendo riscos aos usuários e ao entorno da edificação.
1.5. Solos colapsíveis
Solo que ao ser saturado sofre um colapso súbito da estrutura do solo, causando a redução brusca do volume sem que ocorra aumento de carregamento na fundação.
1.6. Solos Expansivos
Solo que sofre expansão ou redução do seu volume ao aumentar ou diminuir sua umidade, respectivamente.
1.7. Infiltração
As infiltrações excessivas podem, durante o processo de percolação, carrear o solo sob as fundações, provocando vazios na região que afetam a interação solo-estrutura, impedindo a transmissão adequadas das cargas no solo. Este efeito é crítico em solos colapsáveis e expansíveis.
1.8. Erosão ou solapamento (scour)
A erosão é comum em regiões onde há fluxo continuo de água próximo a fundações, ocasionando o carreamento de solo e podendo expor a estrutura. Este fenômeno é comum em estruturas de pontes, em construções feitas na zona de alagamento de rios e na ocorrência de rompimento de tubulações próximas a estrutura.
Assim como no caso das infiltrações este efeito modifica a distribuição de carga da fundação ao solo.
1.9. Escavações próximas
Escavações são sempre um ponto de grande atenção na construção civil, principalmente em obras em regiões de grande adensamento populacional, porem podem ser negligenciadas em casos de menor proporção.
Escavar uma região próxima a uma edificação pode ocasionar a desestabilização da estrutura de fundação e do maciço em geral, uma vez que o solo removido pode estar atuando a favor da estabilidade. Com sua remoção ocorre o alívio de carga na região, o que somado a fatores como o tipo de solo, a presença de chuvas e erosão próximo ao local, assim como a qualidade e tipo das fundações executadas podem propiciar a ocorrência de problemas.
1.10. Outros
Além das situações apresentadas, há outras situações que favorecem a ocorrência de recalque diferencial de fundações, tais como:
· Rebaixamento de lençol freático;
· Influência da vegetação;
· Efeito Tschebotarioff;
· Presença de zonas cársticas.
2. ASPECTOS TEÓRICOS SOBRE PATOLOGIA
Toda edificação está sujeita a deslocamentos verticais (recalques), durante ou mesmo após a sua conclusão, por um determinado período de tempo, até que o equilíbrio entre o carregamento aplicado e o solo seja atingido. Esses movimentos podem provocar a ocorrência de falhas, evidenciadas pelos desnivelamentos de pisos, trincas e desaprumos da construção (CAPUTO, 2012).
2.1. Fissuração
As fissuras podem ser consideradas como a manifestação patológica característica das estruturas de concreto, sendo mesmo o dano de ocorrência mais comum e aquele que, a par das deformações muito acentuadas, mais chama atenção dos leigos, proprietários e usuários aí incluídos, para o fato de que algo de anormal está a acontecer (SOUZA e RIPPER, 1998, p. 57).
Segundo a norma ABNT NBR 6118, em seu capítulo sobre controle de fissuração, considera que a fissuração em elementos estruturais de concreto armado é inevitável devido à grande variabilidade e à baixa resistência do concreto à tração, mesmo sob as ações de serviço (utilização), valores críticos de tensões de tração são atingidos. A norma referida prevê aberturas máximas de fissuras da ordem de 0,2 mm a 0,4 mm, onde não há importância significativa na corrosão das armaduras (SANTOS, 2014).
2.1.1. Controle de fissuras
Existem alguns meios de monitoramento da abertura das fissuras ao longo do tempo. Este procedimento é realizado com vistas a identificação do padrão de movimento de toda a estrutura, que por sua vez se reflete nas características das fissuras apresentadas.
· Selos de gesso ou de vidro
Para saber se uma fissura continua aumentando (fissura ativa), pode-se proceder a instalação de uma placa de gesso ou de vidro sobre a fissura, devendo ter cuidado com o meio de fixação destes, uma vez que o elemento de maior rigidez deverá ser a placa e não a cola ou dispositivo de fixação.
Feita a instalação, registra-se a data e observa-se a condição da placa por no mínimo três meses. Caso o selo rompa antes deste prazo, a data será registrada e reinstalado um novo selo prosseguidos de novos registros. Caso o selo rompa antes deste prazo tem-se o indicativo de que o recalque não está estabilizado.
O procedimento é repetido, sempre observando o intervalo de tempo entre as rupturas dos selos. Dessa forma pode-se concluir se o recalque está se estabilizando ou aumentando (REBELLO, 2008).
Fonte: (SANTOS, 2014).
· Fissurômetros
De acordo com Alonso (1991), utilizando um lápis, traça-se um sistema de eixos ortogonais que ultrapassem a fissura nos dois sentidos. Anota-se a data, as distâncias horizontais e verticais da origem do eixo até a fissura e, em seguida, mede-se a abertura da fissura. O procedimento é repetido, porém, rotacionando o eixo, a fim de obter outros valores (Figura 4). Ou de forma mais moderna, este processo pode ser realizado com auxílio de instrumentos, por exemplo o fissurômetro bi-direcional (Figura 5).
Fonte: (ALONSO, 1991).
Fonte: ALG Arquitetura e Engenharia (2021).
2.1.2. Classificação das fissuras
As fissuras (aberturas) podem ser classificadas de acordo com seu comportamento em ativas (vivas), quando o monitoramento indica um aumento ao longo do tempo, ou inativas (mortas), quando a fissura se encontra estabilizada.
Dessa forma, pode-se proceder à avaliação da gravidade do problema analisando tabelas existentes na bibliografia. Em razão da complexidade e particularidade de cada caso, o tratamento e o acompanhamento da fissura deve ser realizado com a participação de um especialista (MILITITSKY, CONSOLI e SCHNAID, 2008).
Fonte: (Thornburn e Hutchinson, 1985) citado por (VELLOSO e LOPES, 2011).
A denominação da fissura também está relacionada à abertura da mesma de acordo com a Figura 7 (OLIVARI, 2003).
Fonte: Adaptado (OLIVARI, 2003).
2.1.3. Padrão de fissuras provenientes de recalque de fundação
Quando na ocorrência de recalques diferenciais em fundações, as construções apresentam fissuras nas alvenarias de fechamento e nas vigas de concreto armado.
A fissura ocorre devido à distorção excessiva da estrutura, que ocasiona uma deformação específica de tração nas paredes. Essa tração atua favorecendo a abertura de fissuras típicas de recalque de fundação, com um padrão de inclinação em 45° nas paredes.
Nas estruturas de concreto, SANTO (2014) adaptado de Milititsky, Consoli e Schnaid (2015), as fissuras ocorrem conforme indicadas nas Figuras 8 e 9.
Fonte: Adaptado (SANTOS, 2014).
Fonte: Adaptado (SANTOS, 2014).
2.2. Desaprumos
O desaprumo de edifícios é uma patologia com origem essencial no recalque diferencial das fundações. Além de afetar o caráter estético, a inclinação das construções também contribui para o acréscimo de cargas na estrutura, que por sua vez é transmitida para as fundações, ocasionando um aumento significativo no recalque já existente, podendo atingir valores que ocasionam o colapso do edifício (SANTOS, 2014).
2.3. Ação da Água
Seu fluxo pode ocasionar o carreamento de solo próximo à fundação e o desgaste da estrutura por abrasão, além disso, caso apresente determinada contaminação por elementos químicos, esta pode alterar o pH do concreto da fundação submersa, contribuindo com a corrosão da armadura e favorecendo a degradação do elemento.
2.4. Lixiviação
A corrosão do concreto pelo processo de lixiviação consiste na dissolução e arraste do hidróxido de cálcio existente no cimento endurecido devido ao ataque de águas. Quanto mais poroso o concreto, maior será o ataque. A dissolução, o transporte e a decomposição do hidróxido de cálcio favorece o aumento da porosidade do concreto, que com o tempo se desintegra (SANTOS, 2014).
2.5. Carbonatação
A carbonatação constitui a reação química entre o dióxido de carbono presente no ambiente e a cal desenvolvida durante a hidratação do cimento (CARVALHO, 2010).
Esta reação forma carbonato de cálcio e reduz o pH do concreto para valores inferiores a 9, o que torna o aço do concreto armado, suscetível à corrosão.
2.6. Reação Álcali-Agregado
Segundo Rebello (2008), essa reação é decorrente de um processo químico que acontece com álcalis e agregados (areia ou pedra) na presença de umidade, provocando a expansão do concreto, produzindo fissuras generalizadas que, com o tempo, por deterioração na armação, podem levar a fundação à ruptura. Os álcalis, como o NA2O e o K2O, estão naturalmente presentes no cimento, assim como na água ou mesmo nos próprios agregados.
2.7. Outros aspectos
Além das situações apresentadas, também se relacionam a estas patologias os ataques:
· Biológicos (raízes e microrganismos);
· Por Sulfatos (águas do mar ou com resíduos de processos químicos);
· Por Cloretos (aditivos para concreto).
3. Conclusão
Este artigo, baseado em conteúdo cientifico, descreveu algumas causas de recalques de fundações e alguns aspectos importantes relacionados a esta patologia. Permitindo, de forma conclusiva, evidenciar a importância das investigações geológico-geotécnicas, da análise e conhecimento do solo e dos conhecimentos de engenharia aplicáveis.
Sendo importante ressaltar que o processo executivo deve ser realizado seguindo as determinações em projeto, garantindo que os esforços da estrutura atuem no solo na intensidade e na forma prevista.
Além disso, conclui-se que após a identificação das patologias que sugerem recalques de fundações é essencial que seja feito o controle das movimentações da edificação ao longo do tempo como forma de garantir a segurança da estrutura, prever o comportamento futuro e estabelecer um plano de ação adequado.
A ALG Arquitetura e Engenharia possui serviços especializados que providenciam diagnóstico efetivo dessas manifestações, caso esteja com algum problema relacionado as patologias apresentadas neste artigo ou outras de natureza diversa, não deixe de entrar em contato conosco, teremos imenso prazer em atendê-lo(a).
Agradecemos sua visita!
Marllon Martins é integrante da equipe de Engenharia da ALG Arquitetura e Engenharia.
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Estudante, cite nosso artigo em seu trabalho!
MARTINS, Marllon. Recalques em Fundações: Causas e Monitoramento. Blog ALG Arquitetura e Engenharia, Conselheiro Lafaiete, 09 mar. 2021.
Disponível em: < https://www.algarqeng.com/blog[MM2] >. Acesso em: 09 mar. 2021.
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Referências deste artigo:
SANTOS, G. Patologias devido ao recalque diferencial em fundações. Trabalho de Curso. Brasília: Faculdade de Tecnologia e Ciências Sociais Aplicadas do UniCEUB. - Centro Universitário de Brasília. 2014.
MILITITSKY, Jarbas; CONSOLI, Nilo Cesar; SCHNAID, Fernando. Patologia das fundações. 2. ed. Ed. Oficina de Textos: Cubatão, 2015.
REBELLO, Yopanan C. P. Fundações: Guia Prático de Projeto, Execução e Dimensionamento. 3. ed. Ed: Zigurate: Franca, 2017.
ALONSO, U. R. Previsão e Controle das Fundações. São Paulo: Edgard Blucher, 1991.
VELLOSO, D. A.; LOPES, D. R. Fundações. 2. ed. São Paulo: Oficina de Textos, v. I, 2011.
OLIVARI, G. Patologia em edificação. Trabalho de Conclusão de Curso. São Paulo: Universidade Anhembi Morumbi. 2003.
TEIXEIRA, A. H.; GODOY, N. S. D. Análise, projeto e execução de fundações rasas. In: AUTORES, V. Fundações: Teoria e Prática. 2. ed. São Paulo: Pini, 1998. Cap. 7.
CAPUTO, H. P. Mecânica dos solos e suas aplicações. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC, v. 2, 2012.
SOUZA, V. C. D.; RIPPER, T. Patologia, recuperação e reforço de estruturas de concreto. São Paulo: Pini, 1998.