Mestrado em Engenharia Civil 2011 / 2012cristina/RREst/Aulas_Apresentacoes/07... · Taj Mahal, India 2011/2012 69/112. Reforço e Reabilitação de Estruturas 1. Degradação da pedra

Reforço e Reabilitação de Estruturas

Mestrado em Engenharia Civil

2011 / 2012

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Eduardo S. Júlio

Reabilitação e Reforço de EstruturasAula 4: Patologia das construções.

Anomalias de estruturas de: betão, madeira e pedra.


1. Degradação da pedra

2. Degradação da madeira

3. Deterioração do betão

Sumário

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1. Degradação da pedra (parte I)2. Degradação da madeira


Sumário

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Nota

Imagens e texto retirados da apresentação do Dr. Delgado Rodrigues (LNEC), FCTUC, 23 de Março de 2006.


• Para conservar é preciso conhecer …

– A pedra,– As rochas de onde derivam,– A sua história passada,

• Mas também:


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• Mas também:

– O enquadramento ambiental,– Os processos que as afectam,– As causam que os originam,

• E ainda:– As soluções e os métodos para resolver os problemas,– Os campos de aplicação e as limitações de cada um deles.


• Durante a sua história geológica, os materiais rochosos sofremtransformações de natureza:

• Física,• Química, • Mineralógica,


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Em ambientes profundos : À superfície ou na sua vizinhança :

• Diagénese,• Metamorfismo,• Alteração deutérica.

• Meteorização, intemperismo.



Uma areia que se transforma em arenito…

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Uma lava que se transforma em rocha ígnea: plutónica ou vulcânica…

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Mas também: uma argila em xisto…

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Ou: um calcário em mármore…

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• A pedra utilizada nas construções é arrancada ao seu meioe exposta em novas condições de ambiente,

• É natural que a sua evolução sofra descontinuidade,

• Os ambientes exteriores são agressivos e, em geral, a


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• Os ambientes exteriores são agressivos e, em geral, a evolução é acelerada,


Quando aplicada numa construção,

• A pedra integra-se num ambiente artificial, onde fica sujeita a novas forças e exposta a novas acções,

Mas…


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• Transporta consigo todas as marcas gravadas pela sua históriapassada,

• Cujas consequências variam de caso para caso, mas que nuncadevem ser menosprezadas.


• A alteração profunda neste bloco de granito é uma consequênciadirecta dessa história passada.


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O tipo de alteração e a taxa de evolução dependemde factores :

• Intrínsecos:• Composição mineralógica,• Tamanho e forma dos componentes,• Tipo, forma e dimensão dos seus espaços vazios,


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• Tipo, forma e dimensão dos seus espaços vazios,• Etc.,

• Extrínsecos:• Ambiente, no sentido lato,• Quantidade e composição das soluções em contacto,• Temperatura,• Humidade relativa,• Etc.



Breve referência aos mecanismos de degradação

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Breve referência aos mecanismos de degradação

- Cristalização de sais

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Alguns pontos que importa conhecer: – A origem, os percursos,

– Papel da porosidade e do tipo de sais na degradação


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Movimento dos sais e zonamento

Segundo A. Arnold and K. Zehnder 1988


• Nos caso reais ou como ensaio de envelhecimento artificial, acristalização de sais é um processo importante


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• Eflorescências salinas

• Pulverização

As formas de degradação:

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• Sais solúveis – eflorescências

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O estudo abordado através das formas de degradação:


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• Escamas, pulverização

• Importância da cristalização de sais



Crostas negras:

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• A importância nas pedras carbonatadas

• Os ambientes urbanos e industriais


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• Taxa de fixação dos poluentes; influência das condições locais,• As sinergias com a biocolonização.



Factores intrínsecos particulares

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• Acessórios como as argilas


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• forte anisotropia,

• com ou sem minerais argilosos.

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Factores construtivos

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• Juntas de materiais muito duros


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• Fracturas, movimentos diferenciais

• Problemas de fundações


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• Problemas de fundações


• Continuidade estrutural• As juntas e seus problemas

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Intervenções anteriores

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• Crostas devidas a tratamentos antigos



Colonização biológica

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• Colonização biológica• Espécies endolíticas

As formas de degradação:

Casmo Casmo --endolíticosendolíticos

EpilíticosEpilíticos

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Cripto Cripto --endolíticosendolíticos

EuendolíticosEuendolíticos

EndolíticosEndolíticos

Microorganismos Litobiónticos


Observação com grande pormenor ilustra bem os efeitos da colonização…

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…que mostra a existência de microorganismos instaladosbem dentro da pedra.

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Photo C. Ascaso


colonização biológica

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• algas sob escamas em granito


• colonização biológica em substratos de granitos alterados

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• Filmes negros e colonização biológica


Alteração herdada: • O caso dos granitos

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• Arenização• Papel da alteração herdada

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Breves notas sobre conservação

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Para entender o objecto e a importância da conservação da pedra, é preciso compreender, primeiro:

– O que é uma superfície,– Qual o valor que contém.


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• A superfície é o depósito do conteúdo estético do objecto …

• E, por isso,

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• E, por isso,

• A perda da superfície significa perder toda a ligação com o processo criativo.


Uma escultura que perdeu a totalidade da sua superfície original:

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É apenas o “fantasma” da obra inicial,

É uma aproximação mais ou menos grosseira do que foi a obra de arte.


Conceptualmente, uma superfície arquitectónica não é diferente,

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Naturalmente, relativizando as respectivas valias artísticas.


Nesta perspectiva, e exceptuando as acções de incidência estrutural:

• A conservação da pedra tem como objectivo último:

– A preservação das superfícies.


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1. Degradação da pedra (parte II)2. Degradação biológica da madeira


Sumário

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Nota

Imagens e texto retirados da apresentação da Prof. A. Elena Charola, FCTUC, 26 de Janeiro de 2006.


EL DETERIORO DE LA PIEDRA EN EDIFICIOS HISTORICOS Y

MONUMENTOS

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A. Elena Charola


Terminología:

� Deterioro� Intemperismo� Alteración


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� Alteración� Degradación


Definiciones:

� Deterioro: proceso que desmejora un material

� Intemperismo: proceso natural de deterioro

� Alteración: cambios en la composición mineralógica


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� Alteración: cambios en la composición mineralógica

O: modificación que no implica necesariamente un desmejoramientode las características desde el punto de vista de la conservación

� Degrado: proceso que reduce el valor o descompone el material


Resistencia al Deterioro:Piedras Naturales

� Composición química-mineralógica


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� Características fisico-mecánicas


� Porosidad� Tamaño de partícula

Resistencia al Deterioro:Piedras Naturales


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� Adhesión entre partículas/granos� Diferencia de composición entre granos y matriz


Resistencia al Deterioro:Materiales manufacturados: Ladrillos, morteros, hormigón,..

� Selección de la materia prima


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� Control de calidad en la manufactura

� Tratamientos de protección y manutención


Factores de Deterioro


� Stress mecánico

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� Ciclos térmicos (hielo-deshielo y frío-calor)



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� Humedad y ciclos húmedo-seco (ciclos hídricos e hígricos)



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� Polución aérea


56/1122011/2012



� Sales solubles


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� Sales solubles


58/1122011/2012



� Colonización biológica


59/1122011/2012



� Intervenciones de restauroLoggia del Capitanato, Vicenza


60/1122011/2012



� Intervenciones de conservación mal aplicadasTumba del Gral Grant, New York City


61/1122011/2012


� Compilación de datos

� Clasificación de datos


Metodología Científica

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� Interpretación de datos



Factores de Deterioro� Interacción entre factores

• Agua y temperatura: – ciclos hielo-deshielo– ciclos húmedo-seco

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– ciclos húmedo-seco• Agua y polución aérea:

– corrosión– sales solubles

• Biocolonización– corrosión– efectos mecánicos



Deterioración: qué es lo importante?

� Deterioración del material

� Deterioración del edificio

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Durabilidad del edificio/monumento

� Diseño

� Tecnología de construcción

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� Calidad de los materiales

� Compatibilidad de materiales

� Manutención




� DiseñoReales Alcázares, Sevilla

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� Tecnología de construcciónOpera Bastille, Paris

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� Calidad de los materialesFate pur Sikri, India

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� Compatibilidad de materialesTaj Mahal, India

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� ManutenciónIglesia de San Martín,Almonaster la Real

70/1122011/2012


Sabemos que cada patrimónioé uma história de inteligência

aplicada à vida


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aplicada à vida



2. Degradação da madeira (parte I)3. Deterioração do betão

Sumário

72/1122011/2012

Nota

Imagens e texto retirados da apresentação da Eng.ª Helena Cruz (LNEC), FCTUC, 18 de Maio de 2006.



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74/1122011/2012



75/1122011/2012



76/1122011/2012



77/1122011/2012



78/1122011/2012



79/1122011/2012



80/1122011/2012



81/1122011/2012



82/1122011/2012



83/1122011/2012



84/1122011/2012



85/1122011/2012



86/1122011/2012



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2. Degradação da madeira (parte II)3. Deterioração do betão

Sumário

88/1122011/2012

Nota

Imagens e texto retirados da apresentação do Prof. Júlio Appleton.


PRINCIPAIS ANOMALIAS EM ESTRUTURAS DE MADEIRA

− Humidade (favorece o ataque de fungos, carunchos, ...)

− Deformação excessiva

− Falta de travamentos


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− Combustão (acção do fogo)

− Ataques fungos, caruncho


A água é o principal inimigo daconstrução e, em particular, da madeira,já que a sua presença em contacto comeste material não só lhe pode provocar


Humidade

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este material não só lhe pode provocaralterações físicas, químicas emecânicas, como potencia a acção dosxilófagos mais destruidores (insectos efungos). De uma forma quasesistemática verifica-se nos edifíciosantigos que associada a sinais deataques de fungos de podridão e deinsectos xilófagos (carunchos dediversas espécies e térmitas) estásempre ou quase sempre a presença deágua ou, pelo menos, vestígios dessapresença.



Humidade

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Agentes de deterioraçãoFungos da podridãoTérmitasCarunchos

Identificação do tipo de ataque – peritos, testes laboratoriais


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Tratamento em fábrica:

• choque térmico

• tratamento com gás

Tratamento em obra:

• tratamento com injectores

• desinfestantes naturais

• tratamento de termonebulização


Protecção dos elementos de madeira contra insectos e fungos


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Apodrecimento do troço superior devido à alternância dahumidificação e secagem da madeira, especialmente gravese o elemento de madeira funciona como estaca. Então podeproduzir-se assentamento, …

Fundações


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– ataques de fungos e insectos xilófagos– deformações, vibração excessiva– rotura, …


Pavimentos

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– Ataque de fungos de podridão– Efeito de humidificação (paredes exteriores, zonas de instalações

sanitárias, cozinhas, …)

Paredes

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– Deformações excessivas– Degradação dos apoios

Coberturas

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– Efeito de humidificação (clarabóias, …)– Deformações excessivas

Escadas

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Sumário

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Nota

Imagens e texto retirados da apresentação do Prof. Júlio Appleton e do Prof. António Costa.


- Comportamento estrutural

● deficiente capacidade resistente

● funcionamento inadequado

● deformações elevadas

⇒ Reforço

Principais Anomalias das Estruturas de Betão Armado


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● deformações elevadas

● fendilhação excessiva

- Deterioração dos materiais

● betão

● aço

⇒ Reparação


…a acções verticais …a acções horizontais


Deficiente capacidade resistente…

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Funcionamento inadequado


103/1122011/2012


Deformações elevadas


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Fendilhação excessiva


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Deterioração dos materiais

Ataque químico do betão

- Reacções expansivas

álcalis-agregados reactivos


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sulfatos

- Acção da água do mar

Corrosão das armaduras

-Carbonatação

-Cloretos



Reacções álcalis-sílica

Viaduto Duarte Pacheco


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Acção da água do mar

Pontes cais

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… devido à carbonatação do betão

(processo lento – dezenas de anos)

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110/1122011/2012





111/1122011/2012




… por acção de cloretos

(processo rápido – poucos de anos)

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