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DIÓGENES ALVES DE OLIVEIRA FILHO & LUANA ALVES DA SILVA
ANÁLISE DO GRAU DE DETERIORAÇÃO DA CÚPULA DO MUSEU NACIONAL DE
BRASÍLIA UTILIZANDO TÉCNICAS NÃO DESTRUTIVAS
Artigo apresentado ao curso de graduação em
Engenharia Civil da Universidade Católica de
Brasília, como requisito parcial para a obtenção
de Título de Bacharel em Engenharia Civil.
Orientador: MSc. Nielsen José Dias Alves
Brasília
2015
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Artigo de autoria de Diógenes Alves de Oliveira Filho e Luana Alves da Silva, intitulado
“ANÁLISE DO GRAU DE DETERIORAÇÃO DA CÚPULA DO MUSEU NACIONAL DE
BRASÍLIA UTILIZANDO TÉCNICAS NÃO DESTRUTIVAS”, apresentado como requisito
parcial para obtenção do grau de Bacharel em Engenharia Civil da Universidade Católica de
Brasília, em 24 de Novembro de 2015, defendido e aprovado pela banca examinadora abaixo
assinada:
__________________________________________________
Prof. MSc. Nielsen José Dias Alves
Orientador
Curso de Engenharia Civil – UCB
__________________________________________________
Prof. DSc. Jorge Antonio da Cunha Oliveira
Examinador
Curso de Engenharia Civil – UCB
Brasília
2015
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DEDICATÓRIA
Dedicamos a realização deste trabalho a
Deus, que nos deu força e sabedoria para
enfrentar os dias difíceis e as noites em claro.
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AGRADECIMENTOS
Agradecemos primeiramente a Deus, que nos deu confiança e clareza para a realização deste
projeto.
Às nossas famílias, por todo apoio e credibilidade.
Aos nossos amigos, pela paciência com a nossa ausência durante essa trajetória.
À V turma de Engenharia Civil da Universidade Católica de Brasília, pelo companheirismo e
jornadas de estudos durante esses cinco anos. Obrigado por vivenciar conosco as nossas
incertezas, expectativas e realizações.
Aos nossos professores, que contribuíram com a nossa formação acadêmica e profissional,
compartilhando suas experiências em sala de aula.
Ao nosso professor, mestre e orientador Nielsen, por acreditar na nossa capacidade durante a
execução deste projeto. Obrigado por nos ajudar nessa caminhada e por compartilhar seu
conhecimento e grande experiência.
Por fim, agradecemos a todos que estiveram presentes em nossa vida ao longo desses cinco
anos.
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ANÁLISE DO GRAU DE DETERIORAÇÃO DA CÚPULA DO MUSEU NACIONAL DE
BRASÍLIA UTILIZANDO TÉCNICAS NÃO DESTRUTIVAS
DIÓGENES ALVES DE OLIVEIRA FILHO & LUANA ALVES DA SILVA
RESUMO
O Museu Nacional Honestino Guimarães, situado em Brasília, foi idealizado por Oscar
Niemeyer no conjunto do Plano Piloto. Mas, diferente da capital federal, só começou a ser
construído em abril de 2004 e foi inaugurado em dezembro de 2006. Estudos mostram que, em
geral, as construções de domínio público, como é o caso dos patrimônios nacionais, apresentam
patologias que são desenvolvidas devido à falta de manutenção no período adequado. E com o
Museu Nacional não é diferente, pois apesar de ser um monumento novo, com apenas nove
anos desde a sua inauguração, é possível notar patologias em vários pontos de sua cúpula por
não falta de manutenção preventiva. Existem várias formas de verificar a situação real de uma
estrutura, e para esse estudo foi escolhido a utilização de técnicas não destrutivas: termografia
e análise visual. Para a determinação do grau de deterioração da cúpula foi utilizado o método
de avaliação do grau de conservação de uma estrutura em concreto armado elaborado por Eliane
Kraus. A metodologia utilizada mostrou-se eficiente, pois com a câmera termográfica foi
possível identificar as patologias e com o método de cálculo de Eliane Kraus foi determinada a
gravidade de cada uma delas, mostrando a necessidade de uma intervenção para garantir a
conservação e aumentar o período de vida útil da estrutura do museu.
Palavras-chave: Patologias. Termografia. Deterioração. Monumentos do Brasil.
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1. INTRODUÇÄO
O Museu Nacional Honestino Guimarães está localizado na Esplanada dos Ministérios
de Brasília, juntamente com a biblioteca Nacional Leonel Brizola. Essas duas construções
formam o complexo cultural da república, como mostra o croqui da figura 1.1, que é
considerado o maior centro cultural do Brasil.
Figura 1.1 – Complexo cultural da república.
Fonte: Secretaria de Turismo do DF (2009)
O museu foi inaugurado no dia 15 de dezembro de 2006, com projeto arquitetônico de
Oscar Niemeyer. Compreende uma estrutura em forma de cúpula (figura 1.2), com 80 metros
de diâmetro feita em anéis de concreto, uma altura de 26 metros e 15 mil m² de área construída.
Possui três pavimentos: um subsolo, que abriga a área para manutenção de instalações; o piso
no nível térreo que compreende o auditório e salas destinadas a museologia, restauro,
marcenaria, administração e reserva técnica; e o primeiro pavimento que é destinado a
exposições.
Figura 1.2 – Museu Nacional Honestino Guimarães.
Fonte: Revista Téchne (Edição 124 – Julho/2007)
3
O Museu Nacional faz parte da lista de patrimônios mundiais da Organização das
Nações Unidas para a Educação, a Ciência e a Cultura (UNESCO). Esse espaço faz com que
Brasília seja parte do circuito internacional das artes e é utilizado para palestras, mostra de
filmes, eventos e seminários importantes, além de exposições de artistas renomados. E,
apesar dessa importância nacional e mundial, pouco se é feito em relação à sua manutenção
correta, por isso, verifica-se a necessidade de estudar sua situação atual.
Com isso, o objetivo de estudo desse trabalho é analisar e identificar as possíveis
patologias e o grau do impacto que essas exercem na deterioração da cúpula do Museu Nacional
de Brasília, por meio de ensaios não destrutivos: termografia de infravermelho e o método de
avaliação do grau de conservação de uma estrutura em concreto armado elaborado por Eliane
Kraus.
2. CONTEXTUALIZAÇÃO
2.1 A estrutura do Museu Nacional de Brasília
O projeto estrutural foi idealizado pelo engenheiro Carlos Henrique da Cruz Lima, que
definiu uma estrutura composta por uma cobertura em casca dupla, conforme figura 2.1, pois
seria necessária uma rigidez que resistisse aos esforços de flexão exercidos pelos tirantes da
estrutura do mezanino, pelas vigas do piso de exposições, e em maior grau, pela grande rampa
externa engastada. Essa solução estrutural formou um colchão de ar entre as cascas de concreto,
que contribui na redução da carga térmica no interior da estrutura, melhorando a eficiência do
sistema de ventilação instalado. (SAYEGH, 2007)
Figura 2.1 – Execução da cúpula em casca dupla.
Fonte: Arquivo VIA ENGENHARIA
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Sua estrutura é composta por quase 10 mil m³ de concreto armado com fck maior que
35 MPa e concreto protendido na laje. O concreto utilizado teve adição de 7% de sílica ativa,
com a finalidade de elevar a sua resistência e proteger o aço da corrosão, além disso, a sílica é
indicada para estruturas expostas que requerem alta resistência a abrasão. Na casca e nas rampas
externas foi prevista a adição de fibra de polipropileno, na proporção de 0,6 kg/m3, que permite
maior controle da retração nos estágios iniciais de endurecimento do concreto e aumenta sua
durabilidade.
Na área externa, o prédio dispõe de três rampas com estruturas diversas. A rampa de
acesso direto à área de exposições é reta, com extensão de 50 m, executada em concreto
protendido e com sustentação feita por meio de aparelhos de apoio. A rampa menor de serviços,
que vai do térreo até o pavimento de exposições, é curva e em balanço, engastada lateralmente
na casca da cobertura. E a terceira rampa, monumental, com a forma de uma alça com 14 m de
balanço, interliga o pavimento de exposições ao mezanino.
A figura 2.2 e a tabela 2.1 mostram uma modelagem do programa SAP 2000 (versão
11), onde é possível identificar a localização de alguns elementos estruturais do museu. É
importante conhecer o sistema estrutural para identificar o motivo das patologias.
Figura 2.2 – Composição estrutural do Museu Nacional de Brasilia
Fonte: Aspectos do projeto estrutural do Museu Nacional de Brasília (INOJOSA, Leonardo S. P.; BUZAR, Marcio
A. R.; GREGORIO, Marcos H. R.)
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Tabela 2.1 – Identificação dos elementos estruturais do Museu Nacional de Brasília
ELEMENTO COR
Anel de Compressão (térreo)
Viga 108 (circulação do pavimento de exposições)
Reforço 02 - Mezanino (anel paralelo - cobertura)
Viga 02 (anel paralelo - cobertura)
Vigas 31 a 54 (reforço da cobertura)
Viga 03 (anel paralelo - cobertura)
Laje da rampa
Fonte: Aspectos do projeto estrutural do Museu Nacional de Brasília (Leonardo S. P. Inojosa)
2.2 Termografia por infravermelho
A termografia por infravermelho é uma técnica não invasiva utilizada para monitorar as
condições de um edifício. São verificados problemas com uma câmera termográfica que não
poderiam ser observados a olho nu. É um ensaio ágil, eficaz e remoto, onde apenas a
temperatura da estrutura e dos materiais que compõe a fachada do edifício importa para a
identificação das possíveis patologias.
Essa técnica pode ser utilizada para detectar infiltração em coberturas planas, pois as
zonas úmidas retêm a cor por um período superior sendo identificadas facilmente ao entardecer
ou a noite, após a cobertura ter resfriado.
O ensaio é realizado através das especificações da norma europeia EN 13187:1998
(Desempenho térmico de edificações. Detecção qualitativa de irregularidades térmicas em
edifícios. Método Infravermelho), que dita como deve ser realizada uma inspeção termográfica
em um edifício. Esse ensaio é considerado não destrutivo, pois não há necessidade de retirar
corpos de prova para executá-lo.
O funcionamento da câmera térmica baseia-se no princípio físico de que qualquer corpo
aquecido com temperatura maior que zero absoluto emite radiação térmica ou infravermelha.
De acordo com Incropera (2003), apud Cortizo, (2007), quando houver uma diferença de
temperatura entre meios diferentes, ocorrerá uma transferência de calor, por meio da radiação,
condução e convecção. Com isso, as anomalias que podem vir a existir no decorrer da
distribuição de temperatura superficial de um corpo, são identificadas nas fotos desta câmera
através de “manchas coloridas”.
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A câmera capta a radiação infravermelha e converte em imagens que mostram o calor
geral da estrutura. As cores apresentadas nessas imagens variam de acordo com o comprimento
de onda dos raios emitidos, conforme mostra a figura 2.3 que segue abaixo. Assim, a cor
vermelha indica pontos com altas temperaturas e a violeta indica pontos com temperaturas mais
baixas.
Figura 2.3 – Variação das cores de acordo com o comprimento das ondas (em metros)
Fonte: < http://www.aprenderciencias.com >
Figura 2.4 – Comparativo entre imagem convencional e termográfica
2.3 Manifestações patológicas em edificações
Manifestações patológicas são ocorrências indesejadas que comprometem a qualidade
e a durabilidade de uma estrutura. Elas podem ter causas originadas durante várias etapas da
construção: na concepção do projeto, na seleção dos materiais a serem utilizados, na falta de
planejamento ou na execução inadequada, e na fase de utilização.
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Para evitar o aparecimento de manifestações patológicas, é importante que o projetista
se preocupe em conhecer os agentes de degradação do objeto de projeto, a fim de evitá-los
elaborando sistemas construtivos. Ou seja, é necessário conhecer bem o meio ambiente onde a
edificação será inserida, as variações climáticas, a finalidade de utilização da estrutura e o tipo
de usuário.
No caso de edificações públicas, que é o objeto deste estudo, esta preocupação é tão ou
mais relevante, uma vez que os recursos da sociedade estão sendo utilizados para que o
patrimônio projetado cumpra sua função estrutural, arquitetônica e de conforto durante muitos
anos, sem apresentar necessidade de manutenções periódicas desnecessárias.
A seguir serão apresentadas as principais patologias observadas em uma estrutura de
concreto armado.
2.3.1 Segregação
É uma falha que acontece durante a concretagem da estrutura e consiste na separação
dos componentes do concreto quando o lançamento e/ou o adensamento são realizados de forma
errada.
2.3.2 Eflorescência
Com o surgimento das trincas, a água da chuva penetra na estrutura de concreto e
transporta a cal que é liberada na hidratação do cimento, formando manchas brancas na
superfície, que são chamadas de eflorescências.
2.3.3 Esfoliação
É o aparecimento de lascas ou escamas que se destacam do concreto devido a fatores
físicos como choques, pressão ou expansão no interior do concreto.
2.3.4 Desagregação
É a perda da monoliticidade da estrutura de concreto, ou seja, quando a estrutura deixa
de trabalhar como uma peça única pois houve a separação dos agregados devido a fatores
químicos.
8
2.3.5 Cobrimento insuficiente
A NBR 6118:2014 “Projeto de estruturas de concreto – Procedimento” determina os
valores dos cobrimentos mínimos que as armaduras devem receber. Esses valores variam de
acordo com a classe de agressividade do ambiente e com o tipo de elemento estrutural
concretado, como mostra a tabela 2.2.
Quando o cobrimento utilizado na concretagem da peça de concreto é inferior ao
estipulado pela norma, em pouco tempo a armadura pode ficar exposta ao meio ambiente, e
tornar-se suscetível a outras patologias, como a corrosão.
Tabela 2.2 – Cobrimento nominal mínimo para armaduras
Tipo de Estrutura
Componente ou
elemento Classe de agressividade ambiental
I II III IV
Cobrimento nominal
(mm)
Concreto Armado Laje 20 25 35 45
Pilar/viga 25 30 40 50
Concreto
protendido Todos 30 35 45 55
Fonte: NBR 6118/2014
2.3.6 Manchas de corrosão
São manchas marrons ou avermelhadas que podem ser observadas na superfície da
estrutura de concreto. Elas aparecem quando a armadura entra em contato com alguma
substancia ácida e sai da sua condição de passividade, ou seja, a alcalinidade do ferro é
diminuída, dando início à corrosão.
2.3.7 Carbonatação
De acordo com KRAUS (1994) “o dióxido de carbono presente no ar penetra através da
rede de poros do concreto e reage com os constituintes alcalinos da pasta de cimento,
principalmente com o hidróxido de cálcio”. Essa reação química causa a carbonatação, que
reduz o pH da fase aquosa do concreto e provoca a despassivação das armaduras.
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2.3.8 Fissuras
A principal patologia identificada na análise visual do Museu Nacional foi a presença
de fissuras. Essas fissuras podem ser formadas por causas externas ou internas. As externas
podem ser causadas por movimentações térmicas, sobrecargas, higroscópicas, recalques
diferenciais e deformações de elementos de concreto armado. Já as internas estão ligadas às
alterações químicas dos materiais de construção. Abaixo é apresentada a tabela 2.3, retirada da
revista Téchne (2010), que explica as principais causas de fissuração:
Tabela 2.3 - Principais causas de fissuração
Causas da fissuração Aspectos particulares
Recalques de fundação
Assentamentos diferenciais de fundações diretas
Variação do teor de umidade dos solos argilosos
Heterogeneidade e deficiente compactação de aterros
Atuação de sobrecargas Concentração de cargas e tensões
Deformação das
estruturas de concreto
armado
Pavimento inferior mais deformável que o superior
Pavimento inferior menos deformável que o superior
Pavimento inferior e superior com deformação idêntica
Fissuração devida à deformação da região em balanço
Fissuração devida à rotação do pavimento no apoio
Fissuração de "bigode" nos vértices de abertura
Variações de
temperatura
Fissuração devida aos movimentos das coberturas
Fissuração devida aos movimentos das estruturas reticuladas
Fissuração devida aos movimentos da própria parede
Variações de umidade
Movimentos reversíveis e irreversíveis
Fissuração devido à variação do teor de umidade por causas
Externas
Fissuração devido à variação natural do teor de umidade dos
materiais
Fissuração devido à retração das argamassas
Fissuração devido à expansão irreversível
dos produtos cerâmicos
Ataques químicos
Hidratação retardada da cal
Expansão das argamassas e concretos por ação dos sulfatos
Retração das argamassas por carbonatação
Outros casos de
fissuração
Ações acidentais (sismo, incêndios e impactos fortuitos)
Retração da argamassa e expansão irreversível de produtos
cerâmicos
Choque térmico
Envelhecimento e degradação natural dos materiais e das
Estruturas
Fonte: Reviste Téchne, Edição 160, Julho/2010.
10
2.3.9 Infiltração
É a entrada e circulação de água na estrutura de concreto armado através de fissuras.
2.3.10 Presença de cloretos
A ação dos cloretos na armadura é um dos fatores que podem provocar a corrosão do
aço. Em ambientes marinhos é comum ocorrer a contaminação da estrutura por essa substância.
Em outros casos, os cloretos podem estar no concreto por terem sido adicionados em seus
componentes anteriormente.
2.4 Metodologia de avaliação do grau de degradação da estrutura por Eliane Krauss
Para quantificar o grau de deterioração da estrutura, foi utilizada a tese de mestrado da
Engenheira Civil Eliane Kraus, do Departamento de Engenharia Civil e Ambiental da
Universidade de Brasília (UnB), intitulada “Desenvolvimento de Metodologia para
Manutenção de Estruturas de Concreto Armado” (1994).
Kraus encontrou a necessidade de desenvolver uma metodologia que quantificasse o
desempenho de estruturas de concreto armado, considerando o seu grau de deterioração, devido
à falta de existência de normatização para este parâmetro e à falta de um método que atendesse
a realidade atual das estruturas. (KRAUS, p. 52, 1994)
Assim, com esse grau de deterioração definido, a metodologia indica as ações
necessárias para melhorar o desenvolvimento da vida útil prevista. Ela divide as estruturas de
concreto em famílias de elementos: pilares, vigas, lajes, cortinas, escadas e rampas, reservatório
superior e inferior, blocos de fundação, juntas de dilatação e elementos de composição
arquitetônica.
A metodologia é aplicada a partir de vistorias realizadas por profissional habilitado e
orientadas por um Caderno de Inspeção associado à metodologia, seguindo o fluxograma da
figura 2.5, a metodologia permite quantificar o grau de cada dano nos elementos de uma família,
os graus de deterioração dos elementos estruturais, das diversas famílias e da estrutura como
um todo.
11
Figura 2.5 – Fluxograma da metodologia para manutenção de estruturas de concreto
armado.
Fonte: Kraus (1994)
Para calcular o grau de deterioração da estrutura é levado em consideração alguns
fatores:
Fator de ponderação (Fp): quantifica o “prejuízo” relativo gerado por uma patologia às
condições gerais de estética, funcionalidade e segurança de um elemento estrutural. É
classificado no caderno de inspeções numa escala de 0 a 10. Esse fator tem valores fixos
de acordo com as consequências que esse dano pode acarretar na estrutura. Por exemplo,
para a aplicação neste estudo do Museu Nacional, foram utilizadas as fichas “Elemento
de composição arquitetônica” e “Vigas” apresentadas nas tabelas 2.4 e 2.5,
12
respectivamente. Essas fichas definem o valor de importância de cada dano no
desempenho dos elementos.
Tabela 2.4 – Ficha com os valores do fator de ponderação para os elementos de composição
arquitetônica
Nome do Elemento
Local
DANOS Fp Fi D Croqui/Observação
Segregação 4
Eflorescência 4
Esfoliação 8
Desagregação 7
Cobrimento deficiente 6
Manchas de corrosão 7
Fissuras 8
Ligação à estrutura 10
Carbonatação 7
Presença de cloretos 10
Fonte: Kraus (1994)
Tabela 2.5 – Ficha com os valores do fator de ponderação para vigas
Nome do Elemento
Local
DANOS Fp Fi D Croqui/Observação
Segregação 4
Eflorescência 5
Esfoliação 8
Desagregação 7
Cobrimento deficiente 6
Manchas de corrosão 7
Flechas 10
Fissuras 10
Carbonatação 7
Infiltração 6
Presença de cloretos 10
Manchas 5
Fonte: Kraus (1994)
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Fator de intensidade do dano (Fi): é atribuído pelo profissional responsável pela vistoria,
estimando a gravidade das manifestações, segundo a escala indicada abaixo:
Sem lesões Fi = 0
Lesões leves Fi = 1
Lesões toleráveis Fi = 2
Lesões graves Fi = 3
Estado crítico Fi = 4
Para que a escolha desse valor não se tornasse muito subjetiva, utiliza-se uma
classificação dos danos proposta por Kraus, apresentada na tabela 2.6.
Tabela 2.6 – Classificações dos danos e fatores de intensidade (Fi)
Tipos de danos Fator de intensidade do dano - Tipos de manifestação
Segregação
1- Superficial e pouco significativa em relação às dimensões da
peça;
2- Significante em relação às dimensões da peça;
3- Profunda em relação às dimensões da peça, com ampla
exposição da armadura;
4- Perda relevante da seção da peça.
Eflorescência
1- Início da manifestação;
2- Manchas de pequenas dimensões;
3- Manchas acentuadas, em grandes extensões.
Esfoliação
2- Pequenas escamações do concreto;
3- Lascamento de grandes proporções, com exposição de
armadura;
4- Lascamento acentuado com perda relevante da seção.
Cobrimento
1- Menores que os previstos em norma sem, no entanto, permitir
a localização da armadura;
2- Menor que o previsto em norma, permitindo a localização da
armadura ou armadura exposta em pequenas extensões;
3- Deficiente com armaduras expostas em extensões
significativas.
Manchas de corrosão
/ corrosão da
armadura
2- Manifestações leves;
3- Grandes manchas e/ou fissuras de corrosão;
4- Corrosão acentuada na armadura principal, com perda
relevante de seção.
Flechas
1- Não perceptíveis a olho nu;
2- Perceptíveis a olho nu, dentro dos limites previstos em norma;
3- Superiores em até 40% às previstas na norma;
4- Excessivas.
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Recalque
2- Indícios, pelas características de trincas na alvenaria;
3- Recalque estabilizado com fissuras em peças estruturais;
4- Recalque não estabilizado com fissuras em peças estruturais.
Fissuras
1- Aberturas menores do que as máximas previstas em norma;
2- Estabilizadas, com abertura até 40% acima dos limites da
norma;
3- Aberturas excessivas, estabilizadas;
4- Aberturas excessivas, não estabilizadas.
Carbonatação
1- Localizada, com algumas regiões com pH < 9, sem atingir a
armadura;
2- Localizada, atingindo a armadura, em ambiente seco;
3- Localizada, atingindo a armadura, em ambiente úmido;
4- Generalizada, atingindo a armadura, em ambiente úmido.
Infiltração
1- Indícios de umidade;
2- Pequenas manchas;
3- Grandes manchas;
4- Generalizada.
Presença de cloretos
2- Em elementos no interior sem umidade;
3- Em elementos no exterior sem umidade;
4- Em ambientes úmidos.
Manchas 2- Manchas escuras de pouca extensão, porém significativas;
3- Manchas escuras em todo o elemento estrutural.
Sinais de
esmagamento
3- Desintegração do concreto na extremidade superior do pilar,
causada por sobrecarga ou movimentação da superestrutura,
fissuras diagonais isoladas;
4- Fissuras de cisalhamento bidiagonais, com intenso lascamento
(esmagamento) do concreto devido ao cisalhamento e a
compressão, com perda substancial de seção, deformação
residual aparente, exposição e início de flambagem de barras da
armadura.
Fonte: Kraus (1994)
Grau de dano (D): tem por objetivo quantificar a manifestação de cada dano que ocorre
no elemento. Esse grau depende do fator de ponderação (Fp) e do fator de intensidade
(Fi) a partir dos valores correspondentes do fator de ponderação (0 ≤ Fp ≤ 10), e do fator
de intensidade (0 ≤ Fi ≤ 4), utilizando as expressões a seguir:
𝐷 = 0,4 𝐹𝑖 . 𝐹𝑝 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝐹𝑖 ≤ 2,0 (2.1)
𝐷 = (6 𝐹𝑖 − 14)𝐹𝑝 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝐹𝑖 ≥ 3,0 (2.2)
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Grau de deterioração de um elemento (Gde): determina o nível da deterioração de um
elemento isolado, utilizando as expressões abaixo, onde “D” é o valor do Grau de Dano
e “m” é o número de manifestações detectadas no elemento.
𝐺𝑑𝑒 = 𝐷𝑚𝑎𝑥 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑚 ≤ 2 (2.3)
𝐺𝑑𝑒 = 𝐷𝑚𝑎𝑥 + ∑ 𝐷(𝑖)𝑚−1
𝑖=1
𝑚− 1 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑚 > 2 (2.4)
De acordo com o grau de deterioração calculado, é possível definir as ações a serem
tomadas nos elementos isolados, como mostra a tabela 2.7.
Tabela 2.7 - Classificação dos níveis de deterioração do elemento
Nível de
deterioração Gde Medidas a serem tomadas
Baixo 0 - 15 Estado aceitável
Médio 15 - 50
Observação periódica e necessidade de
intervenção a médio prazo
Alto 50 - 80
Observação periódica e necessidade de
intervenção a curto prazo
Crítico >80
Necessidade de intervenção imediata para
restabelecer funcionalidade e/ou segurança
Fonte: Kraus (1994)
Além do Grau de Deterioração do Elemento (Gde), é possível ainda calcular o Grau de
Deterioração de uma família de elementos (Gdf). Mas, no caso deste projeto, foram avaliados
somente dois elementos: a cúpula do museu nacional e a viga 108, indicada na tabela 2.1.
Assim, não é necessário calcular o valor de Gdf, pois não foi analisado a família das vigas, e
sim um elemento isolado.
De acordo com Kraus (1994), um elemento de composição arquitetônica é “um
elemento de concreto armado que é utilizado para composição de fachadas e apresentam
problemas de manifestações patológicas ao longo do tempo”. Com isso, é possível enquadrar a
cúpula do Museu Nacional nessa classificação.
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3. MATERIAIS E MÉTODOS
3.1 Materiais
Para o desenvolvimento deste estudo foram utilizados os seguintes materiais:
Câmera termográfica FLIR modelo T440 (Figura 3.1);
Software FLIR Tools;
Figura 3.1 – Câmera termográfica FLIR modelo T440
Fonte: Site FLIR
3.2 Métodos
A análise do Museu Nacional de Brasília foi realizada em duas etapas: o estudo das
imagens termográficas e o cálculo do grau de deterioração da estrutura.
Primeiramente foi utilizada a câmera termográfica com a finalidade de encontrar
possíveis patologias, como: fissuras, áreas com infiltração e manchas de corrosão. Essa análise
foi realizada em duas visitas:
A primeira visita foi pela manhã, em um dia ensolarado, e foi possível verificar através
das imagens a diferença de temperatura entre as regiões de fissura e os outros pontos da
estrutura.
A segunda visita foi no período da tarde de um dia parcialmente nublado com incidência
de vento. Essa situação interfere nos resultados de imagens termográficas, portanto, as
imagens não foram significativas para uma análise mais precisa.
Em seguida, para o cálculo do grau de deterioração, foi realizada a inspeção do museu
utilizando a metodologia desenvolvida por Eliane Kraus, explicada no item 2.4.
17
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 Análise das imagens termográficas
Utilizando a câmera termográfica, foram tiradas fotos do museu no período da manhã
de um dia ensolarado e, devido ao tempo seco não foi encontrado água nas fissuras. A diferença
de temperatura nas imagens é gerada pelo software Flir Tools.
Na figura 4.1, é possível verificar que as fotos tiradas de longe com a câmera térmica
não evidenciam uma diferença expressiva de temperatura ao longo da cúpula. O fato do tempo
estar seco combinado com a grande incidência de raios solares mostra uma estrutura em
equilíbrio térmico.
4
Figura 4.1 – Comparativo entre imagem convencional e termográfica
Já na figura 4.2, que mostra uma foto aproximada de um dos pontos da estrutura,
verifica-se uma diferença de temperatura maior. É possível observar que os pontos com
temperaturas mais baixas marcam o posicionamento das vigas e anéis de compressão, que são
elementos estruturais mais densos que as paredes de concreto, ou seja, possuem área maior para
distribuir o calor que é absorvido pela estrutura, fazendo com que sua superfície fique mais fria.
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Figura 4.2 – Presença de manchas claras devido a infiltração
Verifica-se também, através da configuração das fissuras, que há falhas na ligação da
estrutura (Figura 4.3). Essas falhas absorvem umidade que futuramente pode gerar corrosão das
armaduras.
Figura 4.3 – Região com falhas na ligação
Na figura 4.4 é possível observar a presença de manchas brancas, caracterizando a
ocorrência de infiltração que, por estar em estado avançado, deixou a pintura escura,
absorvendo mais calor. Nessa foto também é evidenciada a posição da viga (região escura) e a
posição das fissuras (região mais clara), confirmando a falha na ligação da estrutura.
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Figura 4.4 – Presença de fissuras e manchas escuras na estrurura
As fissuras observadas nas fotos térmicas (Figura 4.5) apresentaram temperaturas mais
altas enquanto a estrutura estava seca, pois elas acumulam sujeira que escurecem a região e
absorvem mais calor.
Figura 4.5 – Regiões com fissuras
4.2 Cálculo do grau de deterioração
Para o cálculo do grau de deterioração foi utilizada a metodologia descrita no item 2.4.
Foram analisadas separadamente a viga 108, indicada na tabela 2.1, e a cúpula do Museu
Nacional.
20
4.2.1 Cálculo do grau de deterioração da viga
Foi realizada a inspeção da viga 108 que apresenta uma trinca em sua superfície ao
longo de quase toda a circunferência do museu, conforme mostra a figura 4.6.
Figura 4.6 – Trinca na interface da viga 108
Utilizando a tabela 2.5’, foi determinado o valor do Fator de Intensidade do dano (Fi) e
foi calculado, aplicando as equações 2.1 e 2.2, o Grau de Dano (D). Os resultados foram
indicados na tabela abaixo.
Tabela 4.1 – Análise patológica da Viga 108
Nome do Elemento Viga 108
Local Museu Nacional de Brasília
DANOS Fp Fi D Croqui/Observação
Segregação 4 0 0
Os valores de Fi indicados como zero
referem-se a patologias não encontradas
na análise visual.
Eflorescência 5 2 4
Esfoliação 8 0 0
Desagregação 7 0 0
Cobrimento deficiente 6 0 0
Manchas de corrosão 7 1 2,8
Flechas 10 0 0
Fissuras 10 3 40
Carbonatação 7 0 0
Infiltração 6 2 4,8
Presença de cloretos 10 0 0
Manchas 5 0 0
21
Em seguida foi possível calcular o Grau de Deterioração do elemento (Gde).
Considerando m=4, aplicou-se a equação 2.4. Logo, o valor de Gde encontrado foi igual a 43,9,
que de acordo com a classificação da tabela 2.7 resulta um nível de deterioração médio,
mostrando a necessidade de realizar uma observação periódica e uma intervenção a médio
prazo. Ainda assim, é possível observar que a localização da trinca na interface viga-painel de
concreto, indica que provavelmente essas peças foram concretadas separadamente, causando
uma junta fria ao redor de todo o museu.
4.2.2 Cálculo do grau de deterioração da cúpula
Em seguida foi realizada a inspeção da cúpula do Museu Nacional, que apresentou
alguns problemas ao longo de sua circunferência. Os valores de Fi e D são indicados na tabela
4.2.
Tabela 4.2 – Análise patológica da Cúpula
Nome do Elemento Cúpula
Local Museu Nacional de Brasília
DANOS Fp Fi D Croqui/Observação
Segregação 4 0 0
Os valores de Fi indicados como zero
referem-se a patologias não encontradas
na análise visual.
Eflorescência 4 2 3,2
Esfoliação 8 0 0
Desagregação 7 0 0
Cobrimento deficiente 6 0 0
Manchas de corrosão 7 1 2,8
Fissuras 8 2 6,4
Ligação à estrutura 10 0 0
Carbonatação 7 0 0
Presença de cloretos 10 0 0
Com os valores acima, foi calculado o Grau de Deterioração do elemento (Gde).
Considerando m=3, aplicou-se a equação 2.4. Logo, o valor de Gde encontrado foi igual a 9,4,
que de acordo com a classificação da tabela 2.7 resulta um nível de deterioração baixo,
indicando que a cúpula do museu está em um estado aceitável.
22
5. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
5.1 Considerações Finais
Durante a execução desse trabalho e estudos feitos, foi observado que em geral os
patrimônios públicos do distrito federal não recebem manutenção preventiva. Com o museu
nacional não foi diferente, já que desde sua inauguração, nove anos atrás, não recebeu nenhuma
intervenção.
A análise das imagens térmicas mostrou que a cobertura impermeabilizante não está
funcionando como deveria, pois a estrutura não apresenta temperatura uniforme, mostrando que
ela já perdeu sua eficácia.
A atuação falha dessa cobertura deixa a estrutura exposta às intempéries, e a variação
térmica constante o que explica o surgimento da grande quantidade de fissuras.
5.2 Recomendações
Para o tratamento das fissuras existentes no museu, recomenda-se que elas sejam
preenchidas com injeção de Epóxi. Esse produto vai recompor a estrutura, com a finalidade de
recuperar sua monoliticidade e evitar que essas fissuras aumentem e provoquem a corrosão das
armaduras. A forma como esse tratamento deve ser realizado é explicada nas figuras 5.1 e 5.2.
23
Figura 5.1 – Aplicação do Epóxi nas fissuras
Fonte: MM Engenharia
24
Figura 5.2 – Aplicação do Epóxi nas fissuras
Fonte: MM Engenharia
Além disso, para tratar os problemas relacionados à infiltração é indicado que se realize
uma nova aplicação da camada impermeabilizante, de três em três anos, para evitar outros
problemas mais graves, como a corrosão das armaduras, que pode vir a comprometer segurança
da estrutura.
25
Analysis of the degree of deterioration of the cupola of the Museum of Brasília using
non-destructive techniques
Abstract: The National Museum Honestino Guimarães, situated in Brasília, was designed by
Oscar Niemeyer in the Pilot Plan. However, different from the capital of Brazil, it just started
to be built in April 2004 and was inaugurated in December 2006. Studies show that, in general,
the constructions of public domain, as in the case of national heritage, present pathologies that
are developed due to lack of maintenance on appropriate period. And with the National Museum
is not different, despite being a new monument, with only nine years since its inauguration, it
is possible to notice pathologies in several points of its cupola because it did not receive any
intervention in this period. There are many ways to check the real situation of a structure, and
for this study was chosen the use of non-destructive techniques: termography and visual
analysis. For the determination of the cupola deteriorations degree was used the method of
assessing the degree of conservation of a structure in reinforced concrete prepared by Eliane
Kraus. The methodology used was efficient, because with the termography camera was possible
identify the pathologies and with the method of calculation of Eliane Kraus was determined the
severity of each one of them, showing the need of an intervention to ensure the conservation
and to increase the lifetime of the museum’s structure.
Keywords: Pathologies. Termography. Deterioration. Monuments of Brazil.
26
REFERÊNCIAS
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