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PATOLOGIA DAS CONSTRUES

CAPTULO 3 E 4

PROFESSOR: RENATO OLIVEIRA FONSECA

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Sumrio

3 CORROSO DAS ARMADURAS 3

3.1 Gerenalidades 3

3.2 Oxidao Reduo 4

3.3 Pilha eletroqumica 5

3.4 Mecanismos da corroso nas armaduras 6

3.5 Fatores que afetam e desencadeiam a corroso das armaduras ou concreto 11

3.5.1 Dosagem do concreto 11 3.5.2 Compacidade e homogeneidade 12 3.5.3 Espessura de recobrimento 12 3.5.4 Umidade ambiental 13 3.5.5 Oxignio 13 3.5.6 Temperatura 13 3.5.7 Estado superficial do ao 14 3.5.8 Tenses mecnicas no ao 14 3.5.9 Contato galvnico 14

4 CRITRIOS DE AVALIAO DO QUADRO PATOLGICO ELABORAO DE DIAGNSTICO 14 4.1 Vistoria, instrumentos e organizao dos resultados 15

4.2 Informaes complementares 18

4.3 Ensaios e a formulao do diagnstico 19 4.3.1 Ensaios 19 4.3.2 Formulao do diagnstico 22

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3 Corroso das armaduras 3.1 Gerenalidades

Figura 3.1. Corroso das armaduras

A corroso das armaduras uma das principais manifestaes patolgicas responsveis por enormes prejuzos. Como material de construo denso e resistente, se pensa que o concreto armado tem uma durao ilimitada. No entanto, atualmente se constata um numero crescente de estruturas prematuramente deterioradas por corroso das armaduras.

A displicncia na execuo do concreto armado tem se demonstrado na principal causa do inicio precoce da corroso das armaduras, principalmente pelos seguintes fatos:

O recobrimento das armaduras abaixo dos valores recomendados pelas normas da ABNT;

Concreto executado com elevado fator gua/cimento, acarretando elevada porosidade do concreto e fissuras de retrao;

Ausncia ou deficincia de cura do concreto, propiciando a ocorrncia de fissuras, porosidade excessiva, diminuio da resistncia, etc.;

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Segregao do concreto com formao de ninhos de concretagem, erros de trao, lanamento e vibrao incorretos, formas inadequadas, etc.

O concreto proporciona as armaduras uma dupla proteo: Uma barreira fsica que separa o ao do contato direto com o meio

ambiente que contem elementos agressivos ao ao; Capa passivadora formada meio alcalino do concreto.

3.2 Oxidao Reduo

Para melhor entendimento do processo de corroso importante rememorar alguns conceitos, tais como:

a) Oxidao: A oxidao pode ocorrer em trs circunstncias: - Quando se adiciona oxignio substncia;

- Quando uma substncia perde hidrognio; - Quando uma substncia perde eltrons.

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b) Reduo: A reduo pode ocorrer em trs circunstncias: - Quando a substncia perde oxignio;

- Quando uma substncia ganha hidrognio;

- Quando uma substncia ganha eltrons.

c) Oxi-Reduo: Ocorre simultaneamente os dois processos:

3.3 Pilha eletroqumica

Basicamente uma pilha eletroqumica apresenta os seguintes componentes:

a) Anodo: eletrodo em que h oxidao (corroso) e onde a corrente eltrica, na forma de ons metlicos positivos, entra no eletrlito;

b) Catodo: eletrodo onde a corrente eltrica sai do eletrlito ou o eletrodo onde no qual as cargas negativas (eltrons) provocam reaes de reduo;

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c) Eletrlito: condutor (usualmente um lquido) contendo ons que transportam a corrente eltrica do anodo para o catodo.

Figura 3.2. Esquema de pilha eletroqumica

3.4 Mecanismos da corroso nas armaduras

A corroso das armaduras pode-se originar por uma ao qumica ou eletroqumica, resultando numa modificao do ao de forma continua, at que todo o ao se transforme em ferrugem.

So dois os processos principais de corroso que podem sofrer a armadura de ao para concreto:

-Corroso qumica; -Corroso eletroqumica.

a) Corroso qumica

provocada por uma reao gs-metal, isto e, pelo ar atmosfrico e o ao, formando compostos de oxido de ferro (Fe2 O3). Este tipo de corroso muito lento e no provoca deteriorao substancial das armaduras. Como exemplo, o ao estocado no canteiro de obra, aguardando sua utilizao sofre este tipo de corroso.

OXIDAO:

-GANHO DE OXIGNIO; -PERDA DE ELTRONS.

REDUO:

-PERDA DE OXIGNIO; -GANHO DE ELTRONS.

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Figura 3.3. Corroso qumica na barra de ao

b) Corroso eletroqumica

Ocorre em meio aquoso sendo o principal e mais srio processo de corroso encontrado na construo civil. Neste processo de corroso, a armadura se transforma em xidos e hidrxidos de ferro, de cor avermelhada, pulverulenta e porosa, denominada ferrugem.

Para a ocorrncia desse tipo de corroso interagem as seguintes condies:

Presena de um eletrlito: A presena de sais dissolvidos do cimento, como o hidrxido de clcio (CaOH2) ou a presena do anidro carbnico (CO2), que sempre contm pequenas quantidades de cido carbnico, podem funcionar como eletrlito.

Quantidades pequenas de ions cloreto (Cl-), ons sulfatos (S--), dixido de carbono (CO2), nitritos (NO3-), gas sulfdrico (H2S), amnia (NH4+), xidos de enxofre (SO2, SO3), fuligem, etc., aumentam potencialmente a ao do eletrlito e, conseqentemente, o fenmeno da corroso. Isto explica que a velocidade da corroso em regies industriais, orlas martimas, poludas, etc. so mais elevadas, devido maior concentrao de elementos agressivos.

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Diferena de potencial: Qualquer diferena de potencial entre dois pontos da armadura, causada por diferena de umidade, concentrao salina, aerao ou por tenso diferenciada na armadura pode criar uma corrente eltrica entre dois pontos. As partes que possuem um potencial menor se convertem em nodo e as que possuem um potencial maior se convertem em catodo.

Figura 3.4. Diferena de potencial: Corroso

Figura 3.5. Diferena de potencial: Corroso

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Figura 3.6. Potenciais de oxidao dos diferentes metais

Presena de oxignio:

A presena de oxignio necessria para a formao de xidos de ferro. No processo de corroso eletroqumica, o ferro se separa do ao na regio andina, formando ons ferrosos puros (Fe++), que se transformam em oxido de ferro com a ao do oxignio dissolvido na gua ou ar.

Os fenmenos de corroso so expansivos e geram tenses que podem provocar fissuras no concreto, principalmente os de baixo cobrimento de armadura, aumentando a entrada e sada de gua, sais e vapores agressivos, elevando exponencialmente a velocidade da corroso.

A corroso eletroqumica pode se oginar devido a outros fatores, conforme a seguir:

b.1) Corroso em espao confinado (frestas)

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A corroso em espaos confinados pode ocorrer quando sobre a superfcie do ao existe um espao suficiente resguardado que evita o acesso continuo de oxignio, podendo criar zonas diferenciais de oxignio (conseqentemente com diferentes potenciais) que induzem a corroso.

b.2) Corroso sob tenso Este tipo de corroso ocorre em presena de duas circunstancias conjuntas: -esforos de trao -meio agressivo

Este efeito ocorre preferencialmente em concreto protendido, onde se utiliza ao de alta resistncia. A corroso sob tenso um fenmeno muito especifico, geralmente associado a concreto de baixa qualidade, (mau preenchimento das bainhas, ou a presena de cloretos nos aditivos de concreto).

b.3) Corroso por correntes de interferncia As correntes de interferncia, chamadas tambm como errticas ou de fuga, pode ser definido como as correntes que fluem em uma estrutura e que no formam parte do circuito eltrico ou clula eletroltica. As fontes mais comuns deste tipo de corrente so: sistemas de proteo catdica operando nas cercanias de estruturas de concreto armado, especialmente em meios de muito baixa resistividade, como em gua salobra, sistemas com potncia eltrica, como os trens eltricos, metr, mquinas de soldar, onde a estrutura conectada a terra se encontra a certa distncia dos eletrodos de solda, etc.

importante salientar que se o ao se encontra passivado em um concreto no contaminado por cloretos, esta corrente de interferncia no produz corroso. Ao contrrio, se o concreto contm cloretos, a corroso do ao de tornaria acelerado drasticamente pelo efeito destas correntes.

b.4) Corroso galvnica Este tipo de corroso pode-se dar quando existem dois metais diferentes no meio eletroltico. Ex: telha de alumnio apoiada em perfis de ao.

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No ao do concreto, esta situao se dar cada vez que em alguma zona se danifique, ou no se forme uma capa passivadora caracterstica. Esta zona atuara como um anodo, frente ao restante do material, onde permanece a passivao, o qual atuar como catodo. Tambm se poderia apresentar quando o ao se encontra em contato com outros condutores mais nobres

b.5) Corroso por cloretos Corroso que ocorre pelo ingresso de atravs do meio externo de ons cloretos no concreto ou no caso de contaminao da massa do concreto, como por exemplo, atravs da gua com aditivos aceleradores inadequados ou areia do mar.

A ao de ons de cloretos forma uma clula de corroso onde existe uma capa passiva intacta, atuando como catodo, no qual se produz oxignio e uma pequena rea onde se perdeu a capa passivadora, atuando como anodo, na qual se produz a corroso. As corroses por cloreto so autocatalticas, e se generalizam em continuo crescimento. Os cloretos destroem de forma pontual a capa passivadora, podendo produzir uma ruptura pontual do ao. Em ambiente martimo, o cloreto pode penetrar pela rede de poros do concreto. O concreto tambm pode ser contaminado com cloretos atravs de aditivos aceleradores, gua contaminada (salobra), ambiente industrial (papel, celulose, fertilizantes, etc.), dentre outros.

3.5 Resumo: Fatores que afetam e desencadeiam a corroso das armaduras no concreto

Um conjunto de circunstancias pode afetar e desencadear a despassivao do ao do concreto. Dentre aos fatores pode-se citar como principais:

3.5.1 Dosagem do concreto

Os concretos homogneos, compactos, resistentes e pouco porosos garantem importantes funes de proteo ao ao, tanto como barreira fsica, como uma capa passivante alcalina que mantm a armadura protegida.

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A baixa porosidade da massa do concreto impede a penetrao dos agentes agressivos. Assim, sendo, deve se ter em conta a necessidade de se executar uma dosagem de concreto que garanta a mxima compacidade e, por conseguinte sua durabilidade, tomando as seguintes precaues: - Efetuar um estudo de granulometria, de forma que se garanta uma boa curva de agregados e menor volume de vazios; - Utilizar a menor quantidade de gua possvel, para diminuir a porosidade e aumentar a resistncia final, substituindo o excedente de gua por aditivos redutores de gua; - Garantir uma boa hidratao do cimento, com uma cura adequada, diminuindo a quantidade de poros do concreto endurecido; - As caractersticas dos agregados utilizados no concreto tem influencia na sua qualidade final; - A ao positiva de certas adies ao concreto, como escorias de atividade pozolnica, microssilica ou inibidores de corroso, tem grande influncia na durabilidade do concreto armado.

3.5.2 Compacidade e homogeneidade

A compacidade do concreto a propriedade mais importante do mesmo nos efeitos de sua resistncia a penetrao dos agentes agressivos. Ela inversamente proporcional a porosidade, minimizando a carbonatao e o ataque de agentes agressivos. A compacidade e expressa pela quantidade de matria slida por unidade de volume, ou a relao entre o volume slido e o volume total. A compacidade funo principalmente da quantidade, qualidade e proporo entre os componentes do concreto. A compacidade pode ser comprometida por uma mistura, transporte e compactao inadequados, j que isto afeta a homogeneidade.

3.5.3 Espessura de recobrimento

A espessura da capa de cobrimento das armaduras importante para garantir sua proteo, desde que no se apresente porosa e com fissuras. Existem normas nacionais e internacionais que regulamentam a espessura mnima

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requerida para cobrimento das armaduras, segundo a utilizao deste concreto, desde em reas internas, como nas reas mais agressivas

3.5.4 Umidade ambiental

A presena de umidade imprescindvel para a ocorrncia das reaes de oxidao das armaduras, pois intervm no processo catdico de reduo do oxignio. Alm disso, necessria para a mobilidade dos ons no processo eletrlito. Em um concreto seco, a resistividade eltrica e to elevada que impede que a corroso se produza. Por outro lado, quanto maior a quantidade de gua no concreto, menor ser o valor de resistividade eltrica e mais elevada poder ser, a principio, a velocidade de corroso.

3.5.5 Oxignio

No possvel o processo de corroso sem a mnima quantidade de oxignio junto s armaduras. Quando um concreto denso e o ambiente exterior tem valores mdios de umidade, os poros esto completamente saturados de gua a partir de 3 a 4 cm do seu exterior. Isto dificulta a presena do oxignio, que necessita diluir-se na gua antes de alcanar as armaduras. Se existem armaduras despassivadas e com pouco cobrimento de concreto, o contato com o oxignio e mais fcil e a corroso pode ser mais elevada.

3.5.6 Temperatura

A temperatura tem um duplo papel nos processos de degradao. Por um lado, o aumento da temperatura atua na mobilidade das molculas, facilitando o transporte de substancias. Por outro lado, a diminuio da temperatura pode dar lugar a condensaes. Alm disto, a quantidade absoluta de vapor est diretamente relacionada a temperatura ambiente. importante destacar que os 3 fatores - umidade, oxignio e temperatura - tem efeitos contrapostos e portanto no e fcil predizer a evoluo da corroso. Por exemplo, uma maior umidade facilita a corroso, mas tambm impede a maior presena de oxignio.

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Uma temperatura mais elevada acelera a corroso, mas diminui a condensao.

3.5.7 Estado superficial do ao

A oxidao superficial da armadura no causa efeito significativo no processo de corroso, mas podem estar contaminados com cloretos. A corroso superficial do ao, no aderida, deve ser eliminada, pois interfere na sua aderncia ao concreto (importante no concreto protendido) e na criao e aderncia da capa passivadora.

3.5.8 Tenses mecnicas no ao

O ao pode estar submetido a tenses entre 60% a 80% do seu limite elstico. Estas elevadas tenses no representam perigo se o mesmo est isento de imperfeies e de xidos superficiais, e se o concreto que o envolve de boa qualidade. Em concreto onde a carbonatao alcana o ao tensionado, ou com presena de ons despassivantes, o risco de uma corroso sob tenso existe. Este tipo de corroso se caracteriza por incubar micro fissuras no visveis a olho nu, que se propagam com relativa rapidez ao interior da armadura. Alcanada uma perda de seo crtica, a armadura se rompe de uma forma frgil.

3.5.9 Contato galvnico

O contato das armaduras com outros metais podem ocasionar sua corroso. Devem ser evitados os contatos das armaduras com outros metais, que podem polarizar at potenciais mais andinos. Em geral o contato ao-ao inoxidvel ou ao-cobre no produzem corroso. O contato com zinco ou alumnio pode ser benfico, pois induzem a uma certa proteo catdica da armadura.

4 Critrios de avaliao do quadro Patolgico elaborao de diagnstico

Conforme j analisado nos captulos anteriores, todas as edificaes e estruturas possuem determinadas caratersticas que as fazem reagir conforme as condies de exposio aos quais esto submetidas. Pode-se dizer que o conjunto de agentes agressivos ou fenmenos patolgicos atuam na edificao ou estrutura

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produzindo um verdadeiro leque de fenmenos fsicos, qumicos e biolgicos. O efeito desses fenmenos provocam a queda do desempenho esperado e da durabilidade da edificao/estrutura. As patologias so caracterizadas no incio pelo aparecimento das primeiras manifestaes perceptveis, que iro evoluir de acordo com o tipo de agressividade ao qual a edificao/estrutura est submetida. Como exemplo pode-se citar: -fissuras; -deformaes; -alterao de cor; -etc.

Logicamnete a situao ideal seria a de se poder identificar as patologias em seu perodo inicial, quando a possibilidade da resoluo muito maior, Ocorre, no entanto, que pela ausncia de manifestaes perceptveis, isso se torna uma prtica muito difcil.

4.1 Vistoria, instrumentos e organizao dos resultados

A partir do momento da constatao da existncia de alguma patologia na edificao/estrutura deve ser dado o primeiro passo para o esclarecimento dos problemas existentes atravs da vistoria na edificao. A vistoria visa: -Constatar a existncia e gravidade do problema patolgico; -Definir a extenso do problema e da inspeo; -Caracterizar os materiais e a patologia atravs de:

-Utilizao dos sentidos humanos; -Utilizao de instrumentos.

-Registrar os resultados obtidos.

Quando maior for a quantidade de informaes coletadas, maior ser a capacidade de anlise do elemento inspecionado. Maiores chances existiro de se alcanar o objetivo final.

Os tpicos bsicos para uma perfeita anlise de patologias so:

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a) Existncia e gravidade do problema patolgico A determinao da existncia do problema patolgico passa pela comparao entre o desempenho esperado da edificao/estrutura com o desempenho encontrado. Por exemplo, uma deformao de laje pode estar dentro dos limites permitidos em norma. Pode causar um descolamento de piso, mas no chega a ser uma patologia por estar dentro de um valor previsto.

Em relao gravidade podem-se tomar medidas imediatas de segurana como executar um escoramento em uma estrutura para se evitar algum risco e permitir que se possa concluir a vistoria.

b) Definio da extenso do problema e da inspeo A definio da extenso do problema e alcance da inspeo tem como premissa a magnitude/quantidade dos efeitos patolgicos identificados. Caso os problemas verificados estejam presentes em grande parte da edificao/estrutura inspecionada, existe a necessidade de se realizar um exame minucioso de toda a edificao/estrutura. Por outro lado, caso os problemas seja localizados, pode se decidir por uma vistoria de menor alcance. Caso seja decidido por uma inspeo minuciosa, deve ser estabelecido um roteiro detalhado de inspeo com a definio da metodologia bsica. Por exemplo pode-se citar: -iniciar a inspeo pelo pavimento superior, com cada cmodo sendo visitado, obedecendo-se um caminhamento previamente estabelecido (por exemplo: sentido horrio), repetindo-se essa rotina at ao pavimento inferior. Devem ser anotadas todas as anomalias avaliadas identificando sua extenso e localizao.

Pode acontecer que, aps a coleta de informaes, ainda no se tenha dados suficientes para um parecer. Nesse caso devem ser analisadas as circunvizinhanas de maneira a identificar se os problemas verificados tambm ocorrem nesses locais.

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Alm disso, podem ser necessrios levantamentos topogrficos, posicionamento do lenol fretico, existncia de aterros, etc.

c) Caracterizao dos materiais e da patologia A caracterizao dos materiais e patologia depende primeiramente da sensibilidade e experincia do vistoriador. Na sensibilidade o uso dos sentidos humanos de fundamental importncia na identificao e percepo de problemas como fungos, reconhecimento de sons (por exemplo: sons cavos), etc, A percepo humana limitada na identificao dos problemas patolgicos sendo necessrio o uso de equipamentos para uma perfeita caracterizao da patologia. Por exemplo pode-se citar alguns equipamentos: -Nvel; -Prumo de linha; -Rgua graduada ou trena; -Fissurmetro; -Esclermetro;

Figura 4.1. Esclermetro

-Soluo alcolica de fenolftalena a 0,1 por cento; -Martelo para inspeo; -Medidor de potencial de corroso;

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Figura 4.2. Medidor de potencial de corroso

-Furadeira com coletor de p; -Etc,

d) Registrar os resultados obtidos Os registros dos dados coletados so de fundamental importncia para o entendimento da patologia identificada. Os registros podem ser feitos manualmente atravs de croquis com identificao nas plantas e elevaes, bem como com filmagens e fotografias.

4.2 Informaes complementares

Quando as informaes obtidas na vistoria da edificao/estrutura no so suficientes para perfeito entendimento do problema existente, busca-se ampliar o leque de informaes com dados complementares. Informaes complementares podem ser obtidas atravs de: - Investigao com pessoas envolvidas com a construo; (vo saber dizer se ocorreu algum evento importante que possa justificar o problema existente. Ex.

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um trecho da estrutura foi executada com concreto preparado in loco, substitui-se algum tipo de material, etc.) - Anlise de documentos formalizados (projetos, dirios de obra, notas fiscais, etc.)

4.3 Ensaios e a formulao do diagnstico

4.3.1 Ensaios

Os problemas patolgicos se apresentam sob a forma de sintomas. Um considervel nmero de problemas apresenta sintomatologia bastante caracterstica, permitindo um imediato diagnstico final. Em outros casos so necessrios exames ou ensaios complementares para definio e entendimento do problema. O conhecimento dos resultados a serem obtidos com os ensaios permite que se decida pela execuo ou no do mesmo, evitando-se custos elevados e prazos dilatados. Por outro lado, o no conhecimento do tipo de ensaio pode provocar um diagnstico equivocado, reduzindo as possibilidades de resoluo do problema.Por exemplo, pode ser citado: Extrao de testemunhos para ensaio de resistncia compresso em estruturas com evidente acrscimo de carregamento. (Na realidade deve ser verificado primeiramente o novo carregamento atuando na estrutura).

A execuo de ensaios complementares, alm de permitir um melhor entendimento do problema, ir dar subsdio para a quantificao do problema, fornecendo dados para os planejamento dos servios de reparo.

Os ensaios complementares podem ser: -Em laboratrio; Ex: no concreto:

-Absoro; -Porosidade; -Resistncia compresso; -Mdulo de elasticidade;

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-Contaminao por cloreto -etc,

-No local (in loco). Ex: no concreto:

-Esclerometria;

Figura 4.3. Ensaio de Esclerometria no concreto

NMERO MNIMOS DE ENSAIO: MNIMO = 5 MXIMO = 16 Recomenda-se 9 a 10

VANTAGENS DA ESCLEROMETRIA Baixo custo; Simplicidade de execuo; Rapidez de ensaio; Experincia consolidada; Curvas de correlao; NORMA NBR 7584 de 1982

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-Profundidade de carbonatao;

Figura 4.4. Teste de fenolftalena para verificao do processo de carbonatao

-Percusso;

Figura 4.5. Ensaio de percusso no concreto.

-Potencial de corroso;

Com este ensaio pode-se levantar ou monitorar de tempos em tempos possveis estados de corroso e a sua evoluo, antes que ocorra a perda de seo das armaduras com conseqentes desplacamentos da camada de recobrimento do concreto e o comprometimento maior da estrutura.

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-Espessura de cobrimento; -Abertura de fissuras; -etc.

4.3.2 Formulao do diagnstico

O diagnstico tem como objetivo final o entendimento de um quadro geral de fenmenos e manifestaes patolgicas. O levantamento de dados do edifcio/estrutura, os ensaios de campo e de laboratrio devem ser interpretados e analisados como um todo, como se fossem peas de um quebra-cabeas, que ao final compem a forma final.

A composio do diagnstico: 1. Vistoria; 2. Levantamento de dados; 3. Entendimento de como o edifcio/estrutura trabalha; 4. Entendimento de como o edifcio/estrutura reage ao dos agentes

agressivos; 5. Porque surgiu e como se desenvolveu o quadro de patologia; 6. Quantificao do problema; 7. Como pode ser eliminado esse quadro.

A fase de levantamento de dados fundamental na formulao do diagnstico, e esse somente tem sentido se a interpretao dos dados for corretamente realizada.

Todos os dados so importantes no devendo ser desprezados detalhes mnimos, pois pode ser esse detalhe a chave para o esclarecimento final do problema.

Exemplo de levantamento de dados:

- fotos; - medidas de deformaes;

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- avaliao da presena de cloretos e sulfatos; - verificao da profundidade de carbonatao; - medidas de fissuras; - posio; - extenso; - perda de seo de barra de ao; - verificao de erros de projeto e execuo; - utilizao e manuteno da edificao;

O fluxo das etapas para apresentao do diagnstico pode ser melhor representado na Figura 4.6.

Figura 4.6. Fluxograma para elaborao do diagnstico

O diagnstico deve ainda: Relacionar as sugestes tcnicas para soluo das anomalias

identificadas; Classificar o estado de conservao;

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Resumir os problemas identificados; O laudo pode conter soluo do problema com oramento, dependendo

do servio contratado, que pode ser apresentado em anexo; Concluso final;

Exemplos de diagnsticos de problemas patolgicos sero apresentados a seguir.