Estudo de manifestações patológicas através da utilização de câmera termográfica em edifícios by Camila Leone

UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE

CAMILA LEONE

ESTUDO DE MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS ATRAVÉS DA UTILIZAÇÃO DE CÂMERA TERMOGRÁFICA EM EDIFÍCIOS NA CIDADE DE SÃO PAULO

São Paulo 2019

CAMILA LEONE

ESTUDO DE MANIFESTAÇÃO PATOLÓGICA ATRAVÉS DA UTILIZAÇÃO DE CÂMERA TERMOGRÁFICA EM EDIFÍCIOS NA CIDADE DE SÃO PAULO

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Programa de Pós-graduação Lato Sensu da Escola de Engenharia da Universidade Presbiteriana Mackenzie, como requisito parcial para a obtenção do Título de Especialista em Construções Civis: Excelência Construtiva e Anomalias.

ORIENTADOR: PROF. Ma. FABIOLA RAGO BELTRAME COORIENTADOR: PROF. Maª. ANA LUCIA DA FONSECA BRAGANÇA PINHEIRO

São Paulo 2019

Aos meus pais Maria Cristina Fabretti Leone e Nilson Roberto Leone, À minha irmã Caroline Leone, Ao meu tio Welington Jorge Leone, À minha querida avó (in memorian) Wanda Ribeiro Leone, Ao meu namorado Ricardo Silveira Júnior.

AGRADECIMENTOS

A todos que estiveram de alguma forma envolvidos e contribuíram para a realização deste trabalho, os meus mais sinceros agradecimentos.

“Importante não é ver o que ninguém nunca viu, mas sim, pensar o que ninguém nunca pensou sobre algo que todo mundo vê.” (Arthur Schopenhauer).

RESUMO

A pesquisa propõe o estudo de manifestações patológicas através da utilização de câmera termográfica em edifícios na cidade de São Paulo cujo objetivo consiste avaliar a eficácia da termografia por infravermelho como técnica não destrutiva para diagnóstico das anomalias nas edificações. É realizada analise das manifestações patológicas em alvenarias e a aplicabilidade da termografia por infravermelho na detecção das mesmas. Os experimentos foram realizados através de inspeção visual, mapeamento com desenvolvimento e atualização dos desenhos técnicos e utilização de câmera termográfica. Concluiu-se que a termografia por infravermelho consiste em uma ferramenta útil para realização de inspeções em edifícios, permitindo em alguns casos, detecção em fase embrionária ou com pouca disseminação como observado em relação à presença de umidade colaborando para ação imediata e evitando custos excessivos de manutenção. No entanto, a câmera utilizada não identificou diferenciação térmica em todas as fissuras possivelmente devido às suas características e limitações, não atendendo integralmente a expectativa quanto ao diagnóstico precoce. O método não destrutivo demonstrou-se como uma estratégica eficiente como primeira avaliação da edificação uma vez que não causa nenhum transtorno ao seu funcionamento ou dano ao objeto estudado e por apresentar papel importante como técnica auxiliar para identificação da anomalia ao complementar a inspeção visual. Palavras-chave: Termografia Infravermelha. Manifestação Patológica. Anomalias.

ABSTRACT

The purposes of this study is to investigate the pathological patterns present in São Paulo City buildings, using thermographic camera to develop the study. The goal is to evaluate the infrared thermographic devices efficiency as a non-destructive technique in the buildings anomalies diagnosis. Pathological pattern analysis and infrared detection has been used to evaluate masonry performance. The experiments were conducted through visual inspections, mapping, development, updating technical drawing and use of thermographic camera. The conclusion was that infrared thermography consists in a useful tool to conduct buildings inspections, allowing in certain cases early stage detections or with low dissemination, according to the moisture presence, contributing to an immediate action and avoiding additional maintenance costs. However, the camera did not identify thermal differentiation between all the possible fissures due to its characteristics and limitations, without meet all the expectations in connection with the precocious diagnosis. The nondestructive method proved to be an efficiency strategy in a first building evaluation, once did not cause any trouble to the normal course of the buildings or damage to the edification, performing an important role in the auxiliary technique to identify anomalies in addition to the visual inspection. Keywords: Infrared Thermography. Pathological pattern. Anomalies.

LISTA DE FIGURAS Figura 1 – Influência da manutenção na vida útil da edificação .....................................14 Figura 2 – Câmera termográfica modelo C2 ...................................................................16 Figura 3 – 3a Temperaturas da cidade de São Paulo até o dia 21/06 3b - Temperaturas da cidade de São Paulo após o dia 21/06 ..........................17 Figura 4 – Origem das anomalias em edificações ...........................................................20 Figura 5 – Causas das manifestações patológicas no Brasil ............................................20 Figura 6 – Distribuição da incidência de manifestações patológicas em edificações .....21 Figura 7 – Origem de manchas na edificação..................................................................33 Figura 8 – Tipos de umidade ...........................................................................................34 Figura 9 – Espectros da radiação solar ............................................................................39 Figura 10 – Variação do comprimento de onda eletromagnética ....................................40 Figura 11 – Espectro visível da luz .................................................................................40 Figura 12 – Emissividade do corpo negro e cinza em função do comprimento de onda ..........................................................................................................42 Figura 13 – Edifício John Theron Mackenzie em 1930 ..................................................44 Figura 14 – Edifício John Theron Mackenzie atualmente ...............................................45 Figura 15 – Planta pavimento térreo................................................................................46 Figura 16 – Planta 1º pavimento......................................................................................47 Figura 17 – Planta 2º pavimento......................................................................................47 Figura 18 – Manifestações patológicas pavimento térreo – Cortes A-A, B-B, C-C, D-D.......................................................................................................49 Figura 19 – Manifestações patológicas nas aberturas e alvenarias pavimento térreo .....50 Figura 20 – Manifestações patológicas 1º pavimento – Cortes A-A, B-B, C-C, D-D.......................................................................................................51 Figura 21 – Manifestações patológicas nas aberturas e alvenarias 1º pavimento ...........52 Figura 22 – Manifestações patológicas 2º pavimento – Cortes A-A, B-B, C-C, D-D.......................................................................................................53 Figura 23 – Manifestações patológicas nas aberturas e alvenarias 2º pavimento ...........54 Figura 24 – Corte A-A .....................................................................................................55 Figura 25 – Corte B-B .....................................................................................................56 Figura 26 – Corte C-C .....................................................................................................57 Figura 27 – Corte D-D .....................................................................................................58

Figura 28 – Centro Histórico área externa.......................................................................60 Figura 29 – 29a – Hall em frente à Sala de exposição permanente 1º pavimento ...........60 Figura 29 – 29b – Hall em frente à Sala de exposição permanente 1º pavimento ..........61 Figura 30 – Sala de exposição permanente 1º pavimento ...............................................61 Figura 31 – Sala de exposição permanente 1º pavimento ...............................................62 Figura 32 – Sala de exposição permanente 1º pavimento ...............................................62 Figura 33 – Edifício Horatio Weeden década de 1930 ....................................................63 Figura 34 – Edifício Horatio Weeden atualmente ...........................................................64 Figura 35 – Planta pavimento térreo................................................................................65 Figura 36 – Planta 1º pavimento......................................................................................66 Figura 37 – Planta Mezanino ...........................................................................................66 Figura 38 – Elevação 01 ..................................................................................................68 Figura 39 – Elevação 02 ..................................................................................................68 Figura 40 – Elevação 03 ..................................................................................................70 Figura 41 – Elevação 04 ..................................................................................................70 Figura 42 – Possível infiltração próximo à cobertura Elevação 01 .................................71 Figura 43 – Ampliação da área próxima à cobertura Elevação 01 ..................................71 Figura 44 – 44a – Identificação da estrutura Elevação 02 44b – Identificação da estrutura Elevação 02 ...............................................72 Figura 45 – Elevação 04 ..................................................................................................72 Figura 46 – Termograma e Fotografia térreo Elevação 02 ..............................................73 Figura 47 – Elevação 01/04 .............................................................................................74 Figura 48 – 48a Diferenciação térmica – Térreo Elevação 04 48b Diferenciação térmica – Térreo Elevação 04.........................................74 Figura 48 – 48c Diferenciação térmica – Térreo Elevação 04 48d Diferenciação térmica – Térreo Elevação 04 48e Diferenciação térmica – Térreo Elevação 04 .........................................75 Figura 49 – Diferenciação térmica – Térreo Elevação 02/03 ..........................................76 Figura 50 – 50a – Diferenciação térmica – Térreo Elevação 02 50b – Diferenciação térmica – Térreo Elevação 02......................................76 Figura 50 – 50 c – Diferenciação térmica – Térreo Elevação 02 50d – Diferenciação térmica – Térreo Elevação 02 50e – Diferenciação térmica – Térreo Elevação 02 ......................................77 Figura 50 – 50f – Diferenciação térmica – Térreo Elevação 02 ......................................78

Figura 51 – Sala de Ginástica ..........................................................................................78 Figura 52 – 52a Quadra Poliesportiva 52b Quadra Poliesportiva 52c Quadra Poliesportiva ..............................................................................79

LISTA DE QUADROS Quadro 1 – Fissura originada devido à movimentação térmica ......................................23 Quadro 2 – Fissura originada devido à movimentação higroscópica ..............................25 Quadro 3 – Fissura originada devido a sobrecargas ........................................................26 Quadro 4 – Fissura originada devido à deformação excessiva da estrutura ....................27 Quadro 5 – Fissura originada devido a recalques de fundação .......................................29 Quadro 6 – Fissura originada devido à retração ..............................................................31 Quadro 7 – Fissura originada devido à alteração química dos materiais de construção .33

LISTA DE TABELAS Tabela 1– Classificação das faixas de comprimento de onda – NBR 15424 ....................41 Tabela 2 – Dados técnicos da câmera termográfica FLIR modelo C2 ............................43 Tabela 3 – Dados inspeção termográfica no Centro Histórico ........................................59 Tabela 4 – Dados inspeção termográfica no Ginásio de Esportes ...................................70

LISTA DE SIGLAS

ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas NBR

NORMA BRASILEIRA

VUP

Vida Útil de Projeto

EPU

Expansão por umidade

END Ensaios Não Destrutivos

SUMÁRIO

INTRODUÇÃO ........................................................................................................ 11

1.1

OBJETIVOS ............................................................................................................... 11

1.1.1

Objetivo geral ............................................................................................................ 11

1.1.2

Objetivos específicos ................................................................................................. 11

1.2

JUSTIFICATIVA ...................................................................................................... 11

1.3

METODOLOGIA ...................................................................................................... 11

1.4

ESTRUTURA DO TRABALHO .............................................................................. 11

REVISÃO DA LITERATURA .............................................................................. 12

2.1

MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS EM ALVENARIAS .................................... 12

2.1.1

Fissuras ..................................................................................................................... 12

2.1.2

Umidade.................................................................................................................... 12

2.1.3

Degradação ............................................................................................................... 12

2.2

TERMOGRAFIA POR INFRAVERMELHO .......................................................... 13

2.2.1

História da termografia ....................................................................................... 13

2.2.2

Espectros da radiação eletromagnética .............................................................. 13

2.2.3

Câmera termográfica e fatores que influenciam a medição ............................. 13

PESQUISA PRÁTICA – ESTUDOS DE CASO................................................... 15

3.1

EDIFÍCIO JOHN THERON MACKENZIE – CENTRO HISTÓRICO ................... 15

3.1.1

Descrição geral do edifício ...................................................................................... 12

3.1.2

Mapeamento das manifestações patológicas ......................................................... 12

4.1

EDIFÍCIO EDWARD HORATIO WEEDEN – GINÁSIO DE ESPORTES ........... 15

4.1.1

Descrição geral do edifício ...................................................................................... 12

4.1.2

Mapeamento das manifestações patológicas ......................................................... 12

DISCUSSÃO DOS RESULTADOS ....................................................................... 16

CONCLUSÃO.......................................................................................................... 16 REFERÊNCIAS ...................................................................................................... 17 ANEXO ..................................................................................................................... 19

1 INTRODUÇÃO

As manifestações patológicas podem originar-se devido a agentes climáticos, diretrizes de projetos com falta de detalhes construtivos, má execução, desconhecimento do comportamento dos materiais, entre outros. Estes fatores estão intrinsecamente ligados à durabilidade da edificação resultando em falhas e consequente surgimento de anomalias, relacionando-se diretamente à deterioração do edifício e ocasionando custos adicionais na correção e manutenção dos elementos afetados. Os revestimentos exteriores da vedação devem garantir estanqueidade à água, isolamento térmico, proteger as alvenarias e estruturas a fim de resultar em maior durabilidade da edificação. Essa compreensão ressalta a importância em antecipar soluções de projeto com informações completas e corretas bem como da necessidade da manutenção periódica, preventiva e corretiva, colaborando como estratégias em prevenir e evitar anomalias, prolongando a vida útil dos elementos da construção. As anomalias podem comprometer a segurança; funcionalidade; operacionalidade; saúde de usuários; conforto térmico, acústico e lumínico; acessibilidade, durabilidade, vida útil, dentre outros parâmetros de desempenho definidos na ABNT NBR 15575 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2013). Além de interferem na estética do edifício através de fissuras, infiltrações, manchas, entre outros. A realização de ensaios em edificações faz-se necessária na obtenção de informações para garantir diagnóstico e terapia assertivos para as manifestações patológicas. Por meio da realização de ensaios, é possível avaliar a situação da estrutura, verificar sua condição e a presença de anomalias que comprometem sua vida útil. Os ensaios nas construções são classificados como métodos destrutivos ou não destrutivos. (MAPA DA OBRA, 2018) Em ambos os métodos para obtenção de resultados satisfatórios é fundamental seguir procedimentos com base nas diretrizes das normatizações, capacitação técnica adequada para realização do ensaio e relatórios técnicos, utilização de equipamentos calibrados a fim de garantir confiabilidade dos resultados. Os ensaios destrutivos são caracterizados como aqueles nos quais são feitas extração de testemunhos (amostras) de certos elementos da estrutura para posterior avaliação laboratorial, resultando na alteração ou inutilização do material ou do corpo de prova (MAPA DA OBRA, 2018). Dessa maneira, requerem intervenção na edificação resultando em posterior necessidade de reparo.

Os Ensaios Não Destrutivos (END) são técnicas utilizadas na inspeção de materiais e equipamentos para controle e monitoramento capazes de verificar a existência e teor das anomalias. (TELES, sem data). Permitem a coleta de informações como tamanho, profundidade, localização e estado da armadura, além de condições físicas e parâmetros que estão associados aos processos de deterioração ou risco de danos à estrutura (MAPA DA OBRA, 2016) sem alterar suas características físicas, químicas, mecânicas ou dimensionais e sem interferir em seu uso posterior, contribuindo para garantir a qualidade, reduzir os custos e aumentar a confiabilidade da inspeção (MAZER, 2012). As vantagens da utilização desses ensaios estão em apresentarem pouco ou nenhum dano à estrutura, e por essa razão viabilidade de inspeção com a estrutura em funcionamento, além de contribuir com a investigação de anomalias ainda em fase embrionária. Os casos mais frequentes que requerem esses tipos de ensaios na construção civil são decorrentes da paralisação de obra por tempo indeterminado, de modificações no projeto, de acréscimo de um pavimento tipo, de influência de altas temperaturas (incêndio), ou ainda de utilização extra de peças estruturais não previstas no projeto. No entanto os ensaios não destrutivos não substituem os ensaios destrutivos. (MAZER, 2012) A termografia infravermelha apresenta-se como uma ferramenta para a inspeção e manutenção de edifícios, permitindo a detecção em fases iniciais ou pouco evidente das manifestações patológicas existentes para posterior análise das mesmas. Viabiliza ainda, a identificação de elementos não visíveis ao olho humano caracterizando-se por ser de elevado potencial a serviço das atividades de inspeção, avaliação e colaboração ao diagnóstico de problemas em edifícios. A possibilidade de identificação dos agentes patológicos de origem térmica e higroscópica faz dessa técnica um aliado à inspeção dos sistemas de vedação do edifício. A investigação das manifestações patológicas em edificações colabora em identificar, analisar e buscar soluções de projetos que possam evitar a reincidência dos problemas detectados, e no caso de edifícios já construídos, soluções de reparo. A câmera FLIR C2 é apresentada pelo mercado como uma ferramenta profissional e acessível a ser utilizada em inspeções prediais, porém não foram encontrados muitos trabalhos que se utilizaram deste equipamento. A identificação das anomalias presentes no edifício e a investigação do respectivo diagnóstico através do uso da câmera termográfica são o foco de contribuição e estudo deste trabalho no qual se espera que colabore evidenciando a importância da utilização de mecanismos tecnológicos para o auxílio em vistorias, como forma de mitigação de

manifestações patologias, além das análises aqui desenvolvidas servirem para tomada de medidas visando à recuperação das estruturas analisadas.

1.1 OBJETIVOS

1.1.1 Objetivo geral Avaliar a eficácia da termografia infravermelha como técnica não destrutiva para diagnóstico das manifestações patológicas presentes em fachadas e em áreas internas de edifícios.

1.1.2 Objetivos específicos

Analisar as manifestações patológicas em alvenarias. Analisar a aplicabilidade da termografia por infravermelho na detecção de manifestações patológicas.

1.2 JUSTIFICATIVA

As manifestações patológicas em edificações apresentam interferência na vida das pessoas, podendo apresentar danos tanto do ponto de vista da saúde, proveniente de mofos; segurança, no que diz respeito às trincas, desplacamento dos elementos das fachadas, entre outros (ZANONI, 2015); e financeiro, através da necessidade de reparos e reformas. Visando a importância do assunto, a relevância ambiental da pesquisa está relacionada ao prolongamento da vida útil do edifício, social no que tange à saúde do usuário, e tecnológica, devido ao emprego de mecanismos eletrônicos para auxilio da investigação a fim de obter resultados mais precisos e assertivos. No que diz respeito aos custos em relação à manutenção da estrutura a Lei de Sitter ou Lei dos Cinco aponta que os custos relacionados à intervenção tardia em edificações apresentam crescimento em função do tempo. Essa Lei demonstra a progressão em períodos correspondentes ao projeto, à execução, à manutenção preventiva e manutenção corretiva, sendo que a cada uma delas o custo de intervenção segue uma progressão geométrica de razão cinco (SITTER, 1984 apud HELENE, 1997 p.12). Dessa maneira, a demora em realizar a manutenção, resulta em maior tempo para as manifestações patológicas se desenvolverem, e, portanto maior custo à recuperação.

A vida útil da edificação é definida pela NBR 15575 (2013) como uma medida da durabilidade de um edifício ou de suas partes em função do tempo. Pode ser observado na Figura 1 a influência da realização da manutenção em uma edificação, e verificar que quando empregada colabora a fim de garantir ou prolongar a vida útil do edifício, e em contrapartida quando não empregada reduz o período estimado de durabilidade do mesmo. Figura 1 – Influência da manutenção na vida útil da edificação

Fonte: Possan e Demoliner (2013 p.7)

A ABNT NBR 5674 estabelece a necessidade de haver programas de manutenção para as edificações com destaque para os aspectos relativos à higiene, saúde e segurança dos usuários. Porém constata que a omissão em relação à necessária atenção com a manutenção dos edifícios pode ser notada em vários casos em que não são atingidas a vida útil projetada resultando em transtornos aos usuários e custo na recuperação e em novas construções. A ausência de alternativas, no entanto reflete uma situação tolerável à sociedade e apresenta “um custo social que não é contabilizado, mas se reflete na qualidade de vida das pessoas” (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1999, p. 2). Foram identificadas poucas pesquisas que se utilizaram do mesmo modelo de câmera termográfica utilizada nesta pesquisa, sendo que a mesma é comercializada como uma ferramenta adequada ao uso de inspeções em construção civil, trazendo como benefícios o fato de compacta, de fácil utilização e custo acessível se comparado a outros modelos também profissionais.

A durabilidade da edificação é decorrente de uma série de fatores, desde diretrizes e especificações projetuais até a correta execução dos procedimentos e manutenções preventivas e corretivas. Uma vez que são identificadas ações provenientes de projetos ou execução que possam prejudicar a vida útil da edificação, a correção de tais procedimentos certamente trará benefícios à mesma. O uso da termografia infravermelha possibilita o diagnóstico precoce que por sua vez permitirá a correção precoce da manifestação patológica intervindo na causa do problema seja ele proveniente do projeto ou execução. 1.3 METODOLOGIA

A pesquisa foi desenvolvida a partir da revisão da literatura de temas semelhantes e complementares no que envolve o estudo das manifestações patológicas em edifícios e de técnicas não destrutivas como a termografia infravermelha. Para embasamento sobre o uso dessa tecnologia, foram verificados os impactos e contribuições da utilização da câmera termográfica como ferramenta de auxilio à inspeção de manifestações patológicas, para posterior análise das edificações, a fim de avaliar a eficácia desse recurso. O trabalho foi realizado a partir da visita e levantamento in loco de edificações contidas no Campus Higienópolis da Universidade Presbiteriana Mackenzie, sendo elas: Edifício John Theron Mackenzie que abriga o Centro Histórico (Prédio 01), Edifício Edward Horatio Weeden que abriga o Ginásio de Esportes (Prédio 20). Primeiramente foi realizada a identificação e mapeamento das manifestações patológicas através de análise visual e desenvolvimento e atualização dos desenhos técnicos, e posteriormente utilização de técnica passiva através de câmera termográfica para avaliação térmica dos edifícios. O equipamento utilizado na pesquisa foi a câmera modelo C2 da marca FLIR (Figura 2), na qual foram produzidas imagens, termogramas e registro das temperaturas nos diferentes pontos da superfície dos locais estudados. Posteriormente, os dados foram editados para análise com software apropriado (Flirtools).

Figura 2 – Câmera termográfica modelo C2

Fonte: http://www.flir.com.br

Para análise dos resultados foi realizada a comparação entre as imagens fotográficas e termogramas a fim de compreender os resultados obtidos com a termografia infravermelha e realizado o diagnóstico das manifestações patológicas identificadas. A seguir foram enumeradas as etapas que balizaram a realização da pesquisa: a) revisão bibliográfica; b) leitura programada dos textos e fichamento dos mesmos; c) identificação dos conceitos básicos norteadores da pesquisa; d) escolha do estudo de caso; e) inspeção visual dos edifícios nas diferentes orientações (Norte, Sul, Leste, Oeste) e em áreas internas identificando as manifestações patológicas existentes e mapeamento das mesmas; f) aprendizado e aplicação da ferramenta termografia por infravermelho em todas as orientações da edificação e em áreas internas; g) seleção e avaliação das imagens em software apropriado dos principais tipos de situações identificados; h) comparação entre as imagens fotográficas e termogramas, i) análise dos resultados obtidos; j) discussão sobre os resultados obtidos; k) conclusão da pesquisa; l) sugestões para trabalhos futuros; m) revisões, correções e complementações do texto final; n) diagramação final do trabalho.

As normas ABNT NBR 15718, ABNT NBR 16292, ABNT NBR 16485, ABNT NBR 16554 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS 2009, 2014, 2016b, 2016c), apontam diretrizes para realização de experimentos com a utilização da técnica da termografia infravermelha, no entanto não há informações a respeito dos horários para aferição da temperatura do objeto de estudo (edifício). Dessa maneira, a definição quanto às datas e horários adotados para uso do equipamento se deu através da identificação do período crítico de temperaturas na cidade de São Paulo, analisados a partir dos dados fornecidos pelo Software SOL-AR desenvolvido pela Universidade Federal de Santa Catarina que utiliza informações de estações meteorológicas como input no banco de dados do software. A Figura 2 demonstra os períodos nos quais a radiação solar é amena, representada por cores frias, ou branda, representada por cores quentes, sendo assim, a cor vermelha aponta o período crítico da radiação solar. Com isso, foram analisados os horários predominantemente críticos para as estações do ano, obtendo como resultado o horário das 14h00min. As medições com a câmera termográfica serão realizadas após esse período a fim de resultar em horários nos quais ocorra perda e/ou diferenciação da temperatura dos componentes do edifício uma vez que a radiação incidente sobre eles também reduz (Figuras 3a e 3b). Figura: 3a – Temperaturas da cidade de São Paulo até o dia 21/06 e 3b – Temperaturas da cidade de São Paulo após o dia 21/06

Fonte: LEONE, 2017

1.4 ESTRUTURA DO TRABALHO

Este trabalho está estruturado em cinco seções. A Seção 1 apresenta a Introdução, que é composta pela conceituação e caracterização do tema, Objetivo geral e objetivos específicos; Justificativa, Metodologia e Estrutura do Trabalho.

A seção 2 apresenta revisão da literatura no que diz respeito às manifestações patológicas dos edifícios e a técnica não destrutiva da termografia por infravermelho como auxilio a inspeção de anomalias. A seção 3 apresenta a pesquisa prática, através da apresentação dos estudos de caso com respectivas informações sobre os edifícios, assim como o mapeamento das manifestações patológicas verificadas a campo através de inspeção visual e ferramenta auxiliar (câmera termográfica) para análises dos resultados obtidos. A seção 4 apresenta a discussões em relação aos resultados obtidos. A seção 5 apresenta as considerações finais e sugestões para futuros trabalhos.

2 REVISÃO DA LITERATURA

Nesta seção foram identificadas as terminologias dos assuntos estudos: patologia e termografia por infravermelho. Apontadas as principais causas relacionadas às manifestações patológicas, das quais foram subdivididas em três categorias, sendo elas: fissuras, umidade e degradação da edificação. Em relação à abordagem da técnica da termografia por infravermelho, foram apresentados aspectos quanto sua história, espectros da radiação eletromagnética, câmera termográfica, fatores que influenciam a medição termográfica e as características dos ensaios destrutivos e não destrutivos como método de auxílio ao diagnóstico das anomalias nas edificações.

2.1 MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS EM ALVENARIAS Patologia é a ciência que estuda os aspectos da doença, a fim de descobrir a origem, sintomas e desenvolvimento das condições orgânicas anormais e respectivas consequências (MICHAELIS, 2019). A palavra patologia tem origem grega na qual pathos que significa doença e logos estudo (SIGNIFICADOS, 2017). Na construção civil este termo é utilizado quanto ao estudo das anomalias relacionadas à edificação. Manifestações patológicas são identificadas como irregularidades que se manifestam no produto em função de falhas devido a origens diversas, podendo ser do projeto, fabricação, instalação, execução, montagem, uso ou manutenção, e problemas que não decorram do envelhecimento natural (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2013). São muitos os fatores que contribuem quanto à origem das manifestações patológicas. No estudo de Grunau (1981 apud HELENE 1992, p. 22) são apresentados como responsáveis da origem das anomalias o projeto, materiais, execução, uso e planejamento da construção, sendo o projeto identificado com maior porcentagem, destacando-se em relação aos demais como o principal contribuinte para o surgimento das manifestações patológicas no edifício (Figura 4). No entanto, segundo o autor as falhas que se originam do projeto e planejamento são em geral mais graves que as relacionadas à qualidade dos materiais ou má execução.

20 Figura 4 – Origem das anomalias em edificações

Fonte: Grunau (1981 apud HELENE, 1992 p. 22)

Irregularidades durante a execução da obra, prolongadas exposições às intempéries, como umidade e variação de temperatura, também são fatores que prejudicam o desempenho de todo tipo de estrutura. (MAPA DA OBRA, 2018) Já a Figura 5 aponta problemas na execução da obra como o principal responsável pelas manifestações patológicas em edificações, seguida por problemas em projeto, utilização, materiais, fortuitas, manutenção, e outros fatores. Apesar dos estudos não apresentarem os mesmos tópicos para análise e comparação, acredita-se que a Figura 5 demonstra dados mais recentes se comparado aos apresentados por Grunau (1981). No entanto, nota-se que problemas relacionados à execução e projetos são expressivos, permitindo a reflexão quanto à necessidade de treinamento adequado e capacitação de profissionais tanto para execução quanto para realização do projeto buscando minimizar futuros gastos e maior vida útil à edificação. Figura 5 – Causas das manifestações patológicas no Brasil

Fonte: AECweb, 2019a [?]

A Figura 6 demonstra a distribuição da incidência de manifestações patológicas em edificações, na qual problemas relacionados à infiltração, fissuras são os mais diagnosticados nas construções. Figura 6 – Distribuição da incidência de manifestações patológicas em edificações

Fonte: Sahade (2018).

Nas normas técnicas ABNT NBR 15575-1 a 6 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2013), são indicadas a classificação de Vida Útil de Projeto (VUP) em dois níveis, sendo elas: mínimo e superior no qual é estabelecida a vida útil dos componentes da edificação, que, portanto, deverá manter sua capacidade funcional durante o período estabelecido. No entanto manutenções preventivas e corretivas devem ocorrer visando evitar manifestações patológicas e colaborando ainda para prolongar a vida útil da construção. De acordo com a Norma de Inspeção Predial Nacional (2012) as anomalias podem ser classificadas em: endógena; exógena, natural ou funcional. (IBAPE, 2012) A anomalia endógena é originária da própria edificação em decorrência de projetos, materiais ou execução (IBAPE, 2012) como, por exemplo, falta de compatibilização entre arquitetura e complementares, especificação inadequada de materiais; detalhamento insuficiente ou errado devido, não utilização das Normas Técnicas, produtos não certificados, emprego de mão-de-obra desqualificada, falhas na execução, ou ainda, da combinação desses fatores. Exógena é originada por fatores externos, provocadas por terceiros (IBAPE, 2012), tais como os danos causados por obra vizinha, choques de veículos na edificação, vandalismos e incêndio.

Natural é originária de fenômenos da natureza (IBAPE, 2012) sendo resultado da exposição ao meio em que se inserem devido à exposição às intempéries como precipitações, e ventos. Funcional é originária da degradação de sistemas construtivos pelo envelhecimento natural e consequente término da vida útil (IBAPE, 2012). Dentre os sintomas das manifestações patológicas destacam-se as fissuras, umidade e degradação da edificação.

2.1.1 Fissura

Não há um consenso em relação à definição de fissura sendo muitas vezes identificada através do limite de abertura e/ou aspecto visual. (SAHADE, 2005) Segundo a NBR 15575-2 (2013) fissuras são seccionamentos na superfície ou em toda a seção transversal de um componente com abertura capilar originada por tensões normais ou tangenciais, podendo ser classificadas como ativas quando apresentam variação na abertura ou passivas quando a variação é constante. Quanto à movimentação são classificadas como ativas (fissuras que apresentam movimentação) ou inativas (fissuras que não apresentam movimentação) (MASON, 1994 apud LORDSLEEM, 1997, não paginado). As fissuras ativas podem ser cíclicas quando se repetem os movimentos de abrir e fechar, sazonais quando as movimentações ocorrem em determinados

períodos

de tempo

ou progressivas

quando o movimento

ocorre

indefinidamente (LORDSLEEM, 1997). Duarte (1988 apud LORDLEEM, 1997, não paginado) classifica as fissuras como isoladas ou disseminadas, em decorrência de sua origem. As fissuras isoladas comportam-se seguindo “uma fiada horizontal ou vertical, acompanhando uma junta de assentamento ou partindo tijolos ou blocos” possuindo diversas causas. As fissuras disseminadas possuem forma de rede ou mapa, sendo frequentemente superficiais com origem geralmente por retração de revestimentos. Segundo a NBR 13749 (2013) fissuras mapeadas formam-se devido à retração da argamassa por excesso de finos no traço tanto de aglomerantes como no agregado. As manifestações patológicas podem ser associadas a diversas causas, como por exemplo, devido às movimentações térmicas, higroscópicas, sobrecargas, deformação excessiva da estrutura de concreto armado, recalques de fundação, retração e alterações químicas dos materiais de construção.

Devido à variação de temperatura os materiais de construção sofrem variação dimensional (dilatação e contração), sendo que essa movimentação é mais sensível na envoltória do edifício se comparado ao interior do mesmo. A envoltória e cobertura são aquecidas ao longo do dia ocasionando a dilatação dos materiais e resfriadas no período da noite resultando na contração dos mesmos. A restrição de movimentação da edificação em função das ligações entre paredes, paredes com a estrutura, paredes com lajes, entre outras induzem ao surgimento de tensões localizadas ocasionando as fissuras. (DUARTE, 1998) As regiões do edifício que recebem maior incidência de radiação solar, como cobertura e paredes externas, são os locais nos quais ocorre maior variação de temperatura ocasionando fissuras conforme as indicadas no Quadro 1 que representa as configurações típicas de fissuras em alvenarias originadas por movimentações térmicas. As trincas de origem térmica podem ocorrer devido à movimentação diferenciada entre os componentes de um elemento, elementos de um sistema e regiões diferentes do mesmo material. Destacam-se entre as principais causas de ocorrência da movimentação diferenciada: A junção de materiais com diferentes coeficientes de dilatação térmica sujeitos à mesma variação de temperatura; exposição de elementos a diferentes solicitações térmicas naturais e gradiente de temperaturas ao longo de um mesmo componente (THOMAZ, 2014). Os elementos expostos à radiação solar estão vulneráveis à intensidade da radiação solar difusa e direta; absorção da superfície do componente à radiação solar (cores escuras possuem maior coeficiente de absorção); emitância da superfície do componente (coberturas); condução térmica superficial (rugosidade da superfície, velocidade do ar, posição geográfica, orientação entre outros); demais propriedades térmicas dos materiais de construção (calor específico, massa específica aparente, coeficiente de condutibilidade térmica) (THOMAZ, 2014). Quadro 1 – Fissura originada devido à movimentação térmica

MOVIMENTAÇÃO TÉRMICA Trincas inclinadas perpendiculares à resultante de tração no topo da parede devido à dilatação da laje de cobertura.

MOVIMENTAÇÃO TÉRMICA Trinca horizontal no topo da parede devido à dilatação da laje de cobertura

Trincas de cisalhamento devido à expansão térmica da laje de cobertura

Destacamento entre alvenaria e estrutura devido à movimentação térmica diferenciada

Trinca de cisalhamento devido à movimentação térmica da estrutura

Trinca vertical devido à movimentação térmica entre alvenaria e pilar e no corpo da alvenaria Trincas inclinadas na parede em ambas as extremidades e destacamento da platibanda devido à movimentação térmica da platibanda Fonte: Elaborado a partir de Thomaz (2014).

As movimentações higroscópicas provocam variação dimensional nos materiais porosos presentes na construção no qual o aumento do teor de umidade provoca expansão do

material e a diminuição, a contração. Os locais nos quais existam vínculos que impeçam as movimentações dos materiais são propensos ao aparecimento de fissuras (THOMAZ, 2014). A água absorvida por materiais de construção provém da porosidade e capilaridade. As variações do teor de umidade provocam movimentações reversíveis devido à variação do teor de umidade do material, ou irreversíveis ocasionadas geralmente logo após a fabricação do material devido à perda ou ganho de água até atingir a umidade higroscópica de equilíbrio do material (THOMAZ, 2014). As trincas devido à umidade dos materiais assemelham-se às provocadas pela variação de temperatura e podem ser observadas no Quadro 2 (THOMAZ, 2014). Quadro 2 – Fissura originada devido à movimentação higroscópica

MOVIMENTAÇÃO HIGROSCÓPICA Trincas horizontais na alvenaria devido à expansão dos tijolos, painel solicitado à compressão na direção horizontal.

Trincas verticais devido a expansão dos tijolos por absorção de umidade

Destacamento entre as paredes com blocos estruturais assentados com juntas a prumo

Trinca vertical no terço médio da parede devido a movimentações higroscópicas de tijolo solo-cimento

MOVIMENTAÇÃO HIGROSCÓPICA Trinca horizontal na base da alvenaria devido à umidade do solo

Fluxo de água escorre lateralmente ao peitoril e provoca a fissuração da argamassa de revestimento

Fonte: Elaborado a partir de Thomaz (2014).

A sobrecarga na edificação pode ocasionar fissuras de pilares, vigas e paredes. (THOMAZ, 2014) A geometria das fissuras causadas pela atuação de sobrecargas pode ser observada no Quadro 3. As fissuras verticais devido a esforços transversais de tração nos tijolos ocorrem devido aos carregamentos verticais de compressão nas alvenarias solicitadas. A argamassa ao ser comprimida geralmente deforma mais que os tijolos resultando em fissuras verticais. (DUARTE, 1998) Quadro 3 – Fissura originada devido a sobrecargas

SOBRECARGAS

Fissura típica da alvenaria devido a sobrecarga vertical

Trincas horizontais na alvenaria devido à sobrecarga

SOBRECARGAS

Ruptura localizada devido à concentração da carga

Fissura no entorno da abertura devido à sobrecarga vertical

Fissura nos cantos das aberturas devido à sobrecarga. Fonte: Elaborado a partir de Thomaz (2014).

A alvenaria é o componente mais suscetível ao aparecimento de fissuras devido às flechas dos elementos estruturais (vigas e lajes). Não existe um consenso em relação aos valores admissíveis das flechas tanto para vigas como para lajes nas quais serão apoiadas as alvenarias (THOMAZ, 2014) As fissuras provenientes da deformação excessiva da estrutura estão ilustradas no Quadro 4. Quadro 4 – Fissura originada devido à deformação excessiva da estrutura

DEFORMAÇÃO EXCESSIVA DA ESTRUTURA DE CONCRETO ARMADO Trincas em parede de vedação: deformação do suporte maior que a deformação da viga superior

Trincas em parede de vedação: deformação do suporte menor que a deformação da viga superior

DEFORMAÇÃO EXCESSIVA DA ESTRUTURA DE CONCRETO ARMADO Trincas em parede de vedação: deformação do suporte igual à deformação da viga superior

Trincas em parede com aberturas devido à deformação dos componentes estruturais

Trincas devido à deflexão da região de balanço da viga

Trinca horizontal na base da parede devido a deformação excessiva da

laje.

Fonte: Elaborado a partir de Thomaz (2014).

O solo se deforma de acordo com a carga exercida sobre ele, em maior ou menor proporção. Quando houver deformações diferenciadas ao longo do plano das fundações, tensões de grande intensidade são introduzidas ocasionando o aparecimento de fissuras. A deformação dos solos varia em função do tipo e estado do solo, disposição do lençol freático, intensidade da carga, tipo e cota de apoio da fundação, dimensões e formato da placa carregada e interferência de fundações vizinhas (THOMAZ, 2014). Em solo de argila dura ou areia compacta os recalques ocorrem devido a deformações por mudança de forma, função de carga atuante e do módulo de deformação de solo. Em solos fofos e moles os recalques são provenientes de redução do volume (THOMAZ, 2014). A ocorrência de recalques diferenciados em edificações depende da interação entre estrutura, fundação e solo. De maneira geral as fissuras são inclinadas geralmente em direção ao ponto no qual ocorreu maior recalque e podem apresentar esmagamentos localizados em

forma de escamas. Quando o recalque é acentuado apresenta ainda variação na abertura da fissura (THOMAZ, 2014). As principais configurações de fissuras causadas por recalques de fundação são apresentadas no Quadro 5. Quadro 5 – Fissura originada devido a recalques de fundação

RECALQUES DE FUNDAÇÃO

Trincas de cisalhamento devido à fundação contínua solicitada por carregamentos desbalanceados

Trincas de flexão sob as aberturas devido à fundação contínua solicitada por carregamentos desbalanceados

Fissuras de flexão devido a recalques mais acentuados da sapata corrida nas regiões vizinhas à janela (regiões de maior carregamento)

Recalque diferenciado devido à consolidação distinta do aterro carregado

Trincas de cisalhamento nas alvenarias devido a fundações assentadas sobre seções de corte e aterro

RECALQUES DE FUNDAÇÃO Recalque diferenciado no edifício menor devido à interferência no seu bulbo de tensões em decorrência da construção do edifício maior

Recalque diferenciado devido à falta de homogeneidade do solo

Recalque diferenciado devido ao rebaixamento do lençol freático

Trincas de cisalhamento devido a diferentes sistemas de fundação

Trincas inclinadas na direção do pilar que sofreu maior recalque devido a recalques diferenciados entre eles

Trincas devido a recalques provenientes da contração do solo em razão da retirada de água por vegetação próxima

31 Fonte: Elaborado a partir de Thomaz (2014).

A maior parcela da retração está relacionada à perda de água que não está quimicamente associada no interior do concreto provocando a contração dos elementos de concreto do edifício não acompanhada pelas alvenarias. (DUARTE, 1998) As paredes localizadas nos últimos pavimentos são mais suscetíveis à retração das lajes ou da estrutura de concreto, uma vez que são causadas por variações de temperatura (DUARTE, 1998). Já as retrações de argamassa são influenciadas pela relação água/cimento, areia, e incorporadores de ar (RITCHIE, 1966 apud DUARTE, 1998 p.17). Thomaz (2014) apresenta três tipos de retração que ocorrem em produto com cimento durante o endurecimento ou com o produto já endurecido, sendo elas: retração química, retração de secagem, retração por carbonatação (THOMAZ, 2014). Johnson (1965 apud Thomaz 2014 p.103) expõe um quarto tipo, a retração plástica que ocorre no estado plástico. O Quadro 6 apresenta as fissuras causadas pela retração de produtos à base de cimento. Quadro 6 – Fissura originada devido à retração

RETRAÇÃO

Fissura devido à retração da laje de cobertura

Fissura devido à retração da laje intermediária

RETRAÇÃO

Destacamento devido ao encunhamento precoce da alvenaria

Fissura de retração na alvenaria

devido à seção enfraquecida pela presença de tubulação

Fissura devido à retração dos componentes da alvenaria e grande quantidade de aberturas

Fissura de retração no revestimento em argamassa. O distanciamento entre as fissuras presentes no emboço (mais rígido) são menores do que as do reboco (mais elástico). Fonte: Elaborado a partir de Thomaz (2014).

Os materiais de construção devem estar estáveis quimicamente ao longo do tempo principalmente quando em contato com a água, no entanto frequentemente contém excesso de sais solúveis ou reativos devido a falta de qualidade no processo de fabricação. Quando há presença de umidade, os sais podem sofrer reações expansivas durante o processo de cristalização com aumento de volume provocando a fissuração das paredes. A reação expansiva provoca progressiva destruição dos tijolos, por destacamento ou esfoliação ocasionando degeneração da alvenaria de tijolos aparentes. (DUARTE, 1998) O Quadro 7 apresenta as fissuras causadas por alterações químicas dos materiais de construção.

33 Quadro 7 – Fissura originada devido à alteração química dos materiais de construção

ALTERAÇÕES QUÍMICAS DOS MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Fissuras horizontais no revestimento devido à expansão da argamassa de assentamento

Fissuras na argamassa de revestimento devido ao ataque por sulfatos. Fonte: Elaborado a partir de Thomaz (2014).

2.1.2 Umidade A umidade está presente na edificação de muitas maneiras, dentre elas destacam-se a umidade ascendente (solo), condensação (vapor), construção e infiltração (precipitação) e se manifesta em diversos elementos da edificação, como em paredes, pisos, fachadas e demais elementos conforme demonstra a Figura 7. Figura 7 – Origem de manchas na edificação

Fonte: Ernica; Martinez; Oliveira (2017).

A umidade ascendente origina-se devido à umidade do terreno, cuja causa está associada à ascensão capilar, através das fundações e/ou paredes, e devido à pressão

hidrostática em paredes enterradas, em situações na qual o nível do terreno é superior à cota do elemento construído. São visíveis através de manchas, eflorescências, criptoeflorescências ou bolor na base da construção (SAHADE, 2018). Umidade de condensação origina-se devido o contato do ar quente e úmido com uma zona fria, ocasionando a ponte térmica. As principais causas são devido à deficiência de isolamento térmico; temperatura ambiente reduzida e deficiência de ventilação (SAHADE, 2018). A umidade da construção é proveniente da execução do edifício e tende a gradativamente desaparecer. Sua causa está associada ao elevado teor de água utilizado na construção da alvenaria e da água que atinge os materiais durante a construção através das chuvas, inadequado estocamento dos materiais, entre outros fatores (SAHADE, 2018). A umidade por infiltração é proveniente das falhas na interface dos elementos construtivos como, por exemplo, nos planos de parede e portas ou janelas e através de lâminas de água causadas pela chuva. A infiltração ocorre nos materiais de construção devido às características de absorção e porosidade dos mesmos (SAHADE, 2018). A Figura 8 representa percentualmente os tipos de umidade que atuam em uma edificação, sendo a infiltração correspondente a 60% dos casos de umidade, seguida pela umidade ascendente, condensação ou umidade da própria construção. Figura 8 – Tipos de umidade

Thomaz (1990 apud SAHADE, 2018 p.11)

Santos (2017) estudou manifestações patológicas através da catalogação de parte do banco de dados do Laboratório de Estruturas e Materiais da Universidade de Brasília (LEMUnB) no qual concluiu que o umedecimento contínuo ou alternado, na maioria das vezes atua como causa primária ao surgimento de patologias, e em nível secundário a exposição solar e a incidência de ventos predominantes.

2.1.3 Degradação

A degradação em edificações consiste em anomalias resultantes das tensões de tração internas aos materiais de construção, sendo os principais fatores que ocasionam a degradação: a erosão, eflorescências, criptoflorescências, expansão por umidade e corrosão das armaduras. A erosão resulta do desgaste do elemento construtivo devido aos agentes climáticos e atmosféricos que provocam ação erosiva nos materiais a eles expostos; A eflorescência e criptoflorescência; ocorrem devido ao depósito cristalino de sais solúveis (sulfatos, carbonatos de sódio, potássio, cálcio, magnésio, alumínio, cloretos) em água sobre a superfície da alvenaria de tijolo. As eflorescências são visíveis através de manchas de cor clara (branca) sendo usualmente inofensivas (SAHADE, 2018). A criptoflorescência também é causada pela reação entre a água e os sais, no entanto, os sais dissolvidos formam cristais, que ficam dentro da parede ou estruturas (VERÇOSA, 1985) provocando fissuras, empolamentos ou descascamento (SAHADE, 2018). A expansão por umidade (EPU) representa a variação dimensional sofrida por materiais sólidos quando em contato com a água na forma liquida ou de vapor (CHIARL, L. et al, apud NATRI, S. et al 2016 p. 717). A corrosão das Armaduras por carbonatação compreende as reações químicas entre os componentes do cimento hidratado e o CO² resultando na redução do pH dos poros do concreto que ao atingir a profundidade da armadura possibilita o processo corrosivo (CARMONA, 2005). A corrosão de armaduras por cloretos resulta da penetração de íons cloreto no concreto que ao aproximarem-se da armadura, juntamente com a água e oxigênio, rompem pontualmente a capa passiva, iniciando o processo de corrosão (MEIRA, 2017). Foram identificadas pesquisas anteriores em relação à identificação da degradação do edifício. Pacheco, Vieira (2017) identificou áreas com manifestações patológicas das diferentes orientações do edifício em níveis de degradação, através do levantamento quantitativo das manifestações patológicas na cidade de Vitória (ES) e análise qualitativa da degradação das fachadas identificando os possíveis danos. Os resultados apresentaram a necessidade de manutenção periódica como solução aos problemas quanto à deterioração dos rejuntes, seja por meio da alteração de cor ou por fissuração; especificações inadequadas de materiais para fachada devido à alta absorção de umidade; influência quanto à cor das cerâmicas e da posição das fachadas em relação ao desplacamento, sendo os piores resultados associados às cores escuras. Nas fachadas com

ausência de incidência solar o desempenho do revestimento das fachadas apresentou melhor resultado, dessa maneira as ações externas como chuva, sol e variação de temperatura contribuíram para o surgimento e/ou aumento de anomalias (PACHECO, VIEIRA 2017). Mazer (2016) avaliou manifestações patológicas na fachada de 52 edifícios (residenciais e comerciais) localizados em Curitiba (PR), correlacionando-os com as orientações geográficas. Como resultado, dentre os 52 edifícios estudados foi identificada a presença de corrosão das armaduras e fissuração em todos eles, infiltração em 98% dos casos, eflorescência em 83%, carbonatação em 81%, descascamento de pinturas em 25% e desplacamento em fachadas em 17% dos edifícios. A orientação com maior incidência solar, ou seja, as fachadas voltadas para a direção Norte demonstraram a maior quantidade de manifestações patológicas, com destaque para os desplacamentos e fissuras. Já as infiltrações, aparecem em maior quantidade na face Leste das fachadas (maior incidência de ventos e chuvas). As eflorescências aparecem em menor quantidade na orientação Sul, devido a menor incidência de ventos e chuvas (MAZER, 2016). Pode-se concluir que a degradação dos edifícios possui relação intrínseca entre os fenômenos climáticos e estratégias de projeto e execução da construção. 2.2 TERMOGRAFIA POR INFRAVERMELHO Termografia por infravermelho utiliza a banda espectral de infravermelhos (FLIR, 2013) e consiste em um método de medição de temperatura que não necessita de contato com o elemento a ser estudado (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2016a) capaz de detectar diferenças no padrão de temperaturas dos elementos construtivos (MENDONÇA, AMARAL, CATARINO, 2013) originados em função da radiação infravermelha emitida pelos objetos em função de sua temperatura (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2016). Há duas classificações quanto à técnica aplicada à termografia, sendo elas ativa e passiva. A termografia ativa requer estímulo térmico de fontes externas como, por exemplo, óptico, sônico, indutivo, micro-ondas ente outros. Já a passiva consiste em medir a radiação infravermelha emitida pelos objetos sem a necessidade de estimulo externo (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2016). As Normas Técnicas descritas a seguir sinalizam a importância da câmera estar calibrada para utilização nas medições e apontam as seguintes diretrizes para realização dos ensaios que se utilizam da termografia por infravermelho (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2009, 2014, 2016a, 2016b):

a) ABNT NBR15718 aponta diretrizes a fim de garantir a confiabilidade das medições e alerta a importância das condições de preservação e limpeza das lentes do termovisor para utilização em medições. b) ABNT NBR16292 aponta as etapas necessárias para realização do procedimento de ensaio para a medição e compensação de temperatura aparente refletida com a finalidade de medir a temperatura um objeto. c) ABNT NBR16485 sinaliza a importância da possibilidade de ajuste de temperatura refletida e emissividade. Orienta a respeito do método de emissividade conhecida, utilizando um objeto como referência para obtenção da temperatura de modo a certifica-se da calibração do equipamento. Aponta as etapas necessárias para medição e compensação da emissividade da temperatura para uso da câmera termográfica. d) ABNT NBR16554 aponta as etapas necessárias para realização do procedimento de ensaio para a medição e compensação de transmitância de um meio atenuante para utilização de câmera termográfica. Com a utilização do equipamento busca-se detectar problemas quanto ao isolamento; perdas de ar e de calor em esquadrias; umidade; anomalias ocultas como fugas em canalizações embutidas nas paredes, possibilitando ainda, manutenção preventiva à edificação. A relevância em poder enxergar elementos ocultos, não visíveis ao olho humano está em obter alternativas para preservação e conservação da edificação. A técnica de inspeção termográfica qualitativa consiste em uma modalidade baseada na análise de padrões térmicos para detectar anomalias (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2016), utilizada nesta pesquisa como ferramenta para diagnóstico, no caso, de edificações históricas.

2.2.1 História da termografia

A descoberta de infravermelhos no espectro eletromagnético ocorreu por volta de 1800 pelo astrônomo real do rei Jorge III da Inglaterra Sir William Herschel (1738-1822), ocorreu por acaso, ao procurar um filtro ótico a fim de reduzir o brilho da imagem do sol nos telescópios (FLIR, 2013). Durante testes com amostras de vidro que permitiam redução do brilho solar, notou-se que em algumas delas passava pouco calor do sol e outras muito. A partir dessa observação, o intuito de Herschel foi descobrir um material que permitisse a redução do brilho e calor solar.

Para isso repetiu a experiência de Newton sobre o prisma, porém do ponto de vista do efeito térmico da intensidade do espectro (FLIR, 2013). O experimento se deu por escurecer com tinta o bulbo do termômetro de mercúrio em vidro sensível e utilizando-o como detector de radiações, realizou o teste do efeito térmico das várias cores do espectro formado sobre a superfície de uma mesa, na qual o Sol passava através de um prisma de vidro (FLIR, 2013). Conforme o termômetro escurecido era deslocado através das cores do espectro, a temperatura registrava aumento contínuo desde o violeta até o vermelho. Herschel foi o primeiro a notar que deveria existir um ponto no qual o efeito térmico atingia um valor máximo e que o olho humano não conseguia identificar (FLIR, 2013). Ao mover o termômetro para a região escura, para além da extremidade vermelha do espectro, Herschel confirmou que o calor aumentava e o ponto máximo, estava muito além do vermelho, em comprimentos conhecidos como comprimentos de onda infravermelhos (FLIR, 2013). Ao revelar sua descoberta, denominou a nova porção do espectro como espectro termométrico, e quando se referia à radiação propriamente dita utilizava a expressão calor escuro ou raios invisíveis. A expressão infravermelho surgiu cerca de 75 anos depois com autoria desconhecida (FLIR, 2013). A primeira imagem térmica ocorreu em 1840 realizada por Sir John Herschel, filho de Herschel através da evaporação diferencial de uma película fina de petróleo que quando exposta a um padrão térmico era possível ver a imagem térmica através da luz refletida. O registro da imagem térmica em papel, ele chamou de termógrafo (FLIR, 2013). Entre 1900 e 1920 o infravermelho passou a ser conhecido por todos, e nesta ocasião foram realizadas patentes para diversas aplicações, como detecção de pessoas, artilharia, aviões, barcos, icebergues entre outras. Durante a Primeira Guerra Mundial (1914-1918) houve a exploração militar dos infravermelhos para uso como detecção do inimigo, temperatura à distância, comunicação segura e orientação de torpedos aéreos. Já no período entre a Primeira e Segunda Guerra Mundial (1918-1939) foram desenvolvidos dois novos detectores por infravermelho, o conversor de imagens, permitindo visão noturna com feixe de detecção e o detector de fotões (FLIR, 2013). Após a Segunda Guerra Mundial (1939-1945) programas militares secretos realizaram estudos de sistemas passivos, ou seja, sem feixes de detecção de infravermelhos. Apenas em meados dos anos 1950 os dispositivos para formação de imagens térmicas passaram a ser disponíveis para comunidades industriais e científicas civis (FLIR, 2013).

2.2.2 Espectros da radiação eletromagnética

O espectro eletromagnético é dividido por regiões de comprimentos de ondas denominadas bandas (FLIR, 2013). A radiação solar é composta por três faixas principais de radiação eletromagnética: o infravermelho que é responsável pelo aporte térmico (calor), espectro visível (luz), e ultravioleta (bactericida, fungicida). A Figura 9 apresenta na coluna da esquerda as diferentes formas de energia eletromagnética, sendo que o que as diferencia são os comprimentos de onda. Dentre os comprimentos de onda curtos estão o raio gama, raios-x, ultravioleta e em comprimentos de onda longo o infravermelho, o micro-ondas, as ondas de rádio, entre outros. (VIANNA, BIGONI, 2019). A radiação térmica consiste na transferência de calor na forma de radiação eletromagnética que se propaga na velocidade da luz (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2016). Figura 9 – Espectros da radiação solar

Fonte: Vianna, Bigoni (2019).

Outra maneira de visualização do espectro eletromagnético é apresentada na Figura 10, exemplificando os diferentes comprimentos de onda para cada tipo de radiação eletromagnética, na qual pode ser visualizado que o comprimento de onda aumenta do ultravioleta para o infravermelho. Figura 10 – Variação do comprimento de onda eletromagnética

Fonte: National Aeronautics and Space Administration (2013). A região do espectro sensível ao olho humano corresponde à radiação eletromagnética de comprimento de onda entre (0,40 μm) a (0,78 μm), sendo que cada comprimento corresponde a uma cor diferente indo do violeta até o vermelho (VIANNA, BIGONI, 2019) conforme demonstra a Figura 11. Figura 11 – Espectro visível da luz

Fonte: Adaptado de Silva Júnior (2019).

O infravermelho é a faixa do espectro eletromagnético que se estende do limite inferior da radiação visível ao olho humano, possuindo comprimento de onda superior aos visíveis (0,78 μm) até o comprimento de onda de 1000 μm e são subdivididos em

infravermelhos próximos, de ondas curtas, médias, longas e muito longas conforme indicado na Tabela 1 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2016). Tabela 1 – Classificação das faixas de comprimento de onda –NBR 15424

Classificação

Faixa de comprimento de onda

Infravermelho próximo

0,78 μm – 1 μm

Infravermelho de ondas curtas

1 μm - 3 μm

Infravermelho de ondas médias

3 μm – 6 μm

Infravermelho de ondas longas

6 μm – 15 μm

Infravermelho de ondas muito longas

15 μm - 1000 μm

Fonte: Adaptado da Associação Brasileira de Normas Técnicas (2016, p.8).

2.2.3 Câmera termográfica e fatores que influenciam a medição

Para a inspeção termográfica são utilizadas câmeras termográficas, a fim de medir as temperaturas e visualizar as distribuições térmicas (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2016). Câmera termográfica, também denominada termovisor ou câmera de termografia são instrumentos cujo objetivo é detectar a radiação infravermelha (calor) de um objeto, convertêla em sinais eletrônicos (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2016) e transformar comprimentos de onda infravermelhos para espectro visível ao olho humano, resultando na formação de imagens relacionadas à distribuição de temperatura aparente do objeto denominadas termogramas (MENDONÇA, AMARAL, CATARINO, 2013). Portanto, através da câmera termográfica são produzidas imagens fotográficas e termogramas na qual são registradas as diferentes temperaturas na superfície estudada. A temperatura é um indicador da condição de um objeto, por isso a tecnologia infravermelha é utilizada como ferramenta de inspeção e monitoramento. A intensidade da radiação emitida depende de dois fatores sendo eles: a temperatura do objeto e a capacidade do objeto em emitir radiação (emissividade). Podendo ser utilizada tanto para detectar patologias visíveis ao olho humano como método preventivo, em patologias não aparentes (MENDONÇA, AMARAL, CATARINO, 2013). Alguns dos fatores que influenciam as medições termográficas são: a emissividade do objeto, a temperatura aparente refletida, a temperatura da atmosfera, a umidade relativa e a distância entre o objeto e a câmera (FLIR, 2013). Para que a medição seja precisa essas

informações são necessárias como dados de entrada ao equipamento para obtenção de termogramas com resultados cofiáveis. A emissividade consiste na razão de radiação emitida por um corpo real pela que seria emitida por um corpo negro com a mesma temperatura, podendo variar entre 0 (refletor perfeito) e 1 (corpo negro), dessa maneira, o corpo negro é definido como um emissor e absorvedor perfeito de radiação em todos os comprimentos de onda. Um corpo cinza possui uma emissividade menor que a do corpo negro, ou seja, inferior a 1. Já o corpo real representa o objeto cuja emissividade varia ao longo de diferentes comprimentos de onda. Sendo assim, cada corpo possui uma capacidade de emitir radiação infravermelha denominada por emissividade

(ASSOCIAÇÃO

BRASILEIRA

NORMAS

TÉCNICAS,

2016).

Normalmente os materiais dos objetos possuem um gama de emissividade compreendida entre 0,1 e 0,95. A emissividade de uma superfície polida (espelho) é inferior a 0,1 e de uma superfície oxidada ou pintada é mais elevada (FLIR, 2013). A Figura 12 apresenta a emissividade do corpo negro e cinza em função do comprimento de onda. Figura 12 – Emissividade do corpo negro e cinza em função do comprimento de onda

Fonte: Gruner (2003, p. 10)

Os corpos negros auxiliam em relação a um padrão de referência de temperatura utilizado em laboratório com objetivo de calibrar instrumentos termográficos (FLIR, 2013), como por exemplo, a câmera utilizada nessa pesquisa que calibrada para realização dos experimentos. Temperatura aparente refletida consiste em um parâmetro utilizado para compensar a radiação refletida do objeto (FLIR, 2013). Umidade relativa consiste em um parâmetro na qual a câmera pode compensar o fato de que a transmitância depender também da umidade relativa da atmosfera (FLIR, 2013).

Distância entre o objeto e a câmera corresponde à distância do objeto e lente frontal da câmera, esse fator serve para compensar que a radiação do alvo seja absorvida pela atmosfera entre o objeto e a câmera e que a radiação da atmosfera seja detectada pela câmera (FLIR, 2013). Nesta pesquisa foi utilizada a câmera FLIR modelo C2 cujas características estão descritas na Tabela 2. Tabela 2 – Dados técnicos da câmera termográfica FLIR modelo C2

Câmera FLIR C2 Precisão

±2°C (±3.6 F) ou 2%, o que for maior, a 25°C (77 F)

Comprimento Focal

1,54 mm (0.061 in.)

Faixa de Temperatura de Objetos

-10 °C a +150 °C (14°F a 302 °F)

Faixa de Temperatura Operacional

-10 °C a +50 °C (14°F a 122 °F)

Câmera Digital

640 × 480 pixels

Faixa Espectral

7,5-14 µm

Fonte: Elaborado a partir de FLIR, 2019 [?].

Apesar de serem identificadas muitas pesquisas utilizando a termografia infravermelha aplicada à construção civil, a utilização do mesmo modelo da câmera desta pesquisa foi localizada apenas na dissertação de Musse (2017). Musse (2017) avaliou o desempenho e comportamento de protótipos de fachadas com revestimentos argamassados reforçados com telas, submetidas à variação térmica. Seu objetivo foi avaliar a eficiência das telas no controle da fissuração através da termografia infravermelha e mapeamentos. A autora aponta que foi possível identificar as fissuras apenas nos revestimentos sem reforço, devido a maior profundidade das fissuras, não sendo possível a identificação das fissuras superficiais. O experimento demonstrou que para uma temperatura mais elevada a nitidez do defeito torna-se melhor, facilitando a identificação das fissuras nos termogramas.

3 PESQUISA PRÁTICA - ESTUDOS DE CASO

Nesta seção são apresentados dois estudos de caso de acordo com a metodologia apresentada anteriormente. São fornecidas informações gerais das edificações com descrição dos elementos construtivos, mapeamento das manifestações patológicas e por fim, realizado diagnóstico das anomalias identificadas.

3.1 EDIFÍCIO JOHN THERON MACKENZIE - CENTRO HISTÓRICO

O edifício John Theron Mackenzie foi construído entre 1894 e 1896 para abrigar a Escola de Engenharia, a primeira instituição particular do país. Nos anos de 1990 foi tombado pelo Condephaat e a partir de 2004 transformou-se em centro histórico. Foram realizados projetos para restauro e reforma em 1999 que se concretizou entre 2002 e 2004 (NUNES, 2006). A Figura 13 é uma fotografia de 1930. (Figura 12). O edifício possui tombamento com grau de proteção I, ou seja, preservação integral da edificação,

permitindo

adaptação

dos

espaços

eventuais

necessidades

(PREFEITURA DO MUNICÍPIO DE SÃO PAULO, 2017) Figura 13 – Edifício John Theron Mackenzie em 1930

Fonte: Instituto Presbiteriano Mackenzie (1930).

atuais.

A Figura 14 demonstra alguns ângulos do edifício atualmente, no qual é possível notar que a arquitetura foi preservada, mantendo as características originais se comparado à Figura 13. Figura 14 – Edifício John Theron Mackenzie

Fonte: Acervo pessoal (2019).

3.1.1 Descrição geral do edifício

A edificação possui três pavimentos, sendo que o térreo abriga áreas administrativas como secretaria e diretoria, áreas de exposição, restaurante com respectivas dependências e sanitários. (Figura 15) No primeiro pavimento há o auditório, exposição permanente e

temporária, salão nobre e sanitários. (Figura 16) No segundo pavimento há a reserva técnica documental, sala de pesquisa e documentação, reserva técnica museológica e laboratório de conservação conforme (Figura 17). Figura 15 – Planta pavimento térreo

Fonte: Adaptado a partir de Instituto Presbiteriano Mackenzie (2019).

47 Figura 16 – Planta 1º pavimento

Fonte: Adaptado a partir de Instituto Presbiteriano Mackenzie (2019). Figura 17 – Planta 2º pavimento

Fonte: Adaptado a partir de Instituto Presbiteriano Mackenzie (2019).

Os elementos construtivos e revestimentos utilizados que constituem a edificação são: Paredes exteriores em alvenaria autoportante com tijolos aparentes sem revestimento, embasamento composto por pedras de granito, estendendo-se das fundações ao porão e até 1,5m do piso. Os três pavimentos são delineados por frisos dentados, simples entre o térreo e primeiro andar e duplos entre o primeiro e segundo. Esquadrias pingo-de-riga, com vergas na parte superior do vão das janelas e portas. As janelas possuem arcos formados por tijolos de cunha, cobertura com telhas francesas, camarinhas de madeiras e mirante com gradil de ferro. (NUNES, 2006).

3.1.2 Mapeamento das manifestações patológicas

Foi realizada in loco inspeção visual e mapeamento das anomalias presentes na edificação, posteriormente, desenhos técnicos com indicação do posicionamento das anomalias sendo sinalizados com setas em plantas, e em cortes e elevações identificação do comportamento das mesmas, conforme pode ser observado nas Figuras 18 e 19 correspondente ao pavimento térreo, Figuras 20 e 21 referente ao 1º pavimento e Figuras 22 e 23 referente ao 2º pavimento. A diferenciação de cores das setas representa a abertura das fissuras, de maneira que as setas vermelhas representam as fissuras com maiores aberturas, as verdes intermediárias e as azuis com menores aberturas. De acordo com a inspeção visual foram identificadas nas fachadas fissuras localizadas no peitoril das esquadrias refletindo a situação da área interna da edificação. Não foi evidente na envoltória presença de umidade ou outros tipos de degradação. As plantas demonstram a predominância das fissuras em vãos de portas e janelas em todos os pavimentos, mas também estão presentes no encontro entre duas alvenarias ou próximas à laje ao longo da parede. Apresentam variação em relação à geometria e espessura sendo que a predominância dos locais com maior espessura é em ambos os lados das portas localizadas no hall de circulação, ou seja, nas alvenarias centrais do edifício e algumas janelas da extremidade do prédio. A Figura 18 demonstra em cortes as paredes periféricas do edifício indicando fissuras localizadas acima das janelas apresentando configuração vertical e inclinada próxima à laje.

49 Figura 18 – Manifestações patológicas pavimento térreo – Cortes A-A, B-B, C-C, D-D

Fonte: Elaborado pela autora (2019).

A Figura 19 aponta o posicionamento e comportamento das anomalias encontradas nos ambientes internos da edificação no pavimento térreo, indicando fissuras no centro e cantos de portas, cantos da janela, no encontro entre alvenarias, próximas aos cantos do ambiente, abaixo da escada e próximas à laje. Caracterizam-se por ser fissuras verticais ou inclinadas. Neste pavimento foram contabilizados 26 pontos com fissuras, dos quais as de maior espessura encontram-se nas alvenarias centrais do edifício, como no acesso para a sala de exposição e acesso ao café e restaurante, em uma janela de uma sala de exposição e em outra sala de exposição inclinada próxima à parede. Figura 19 – Manifestações patológicas nas aberturas e alvenarias pavimento térreo

Fonte: Elaborado pela autora (2019).

A Figura 20 demonstra cortes das paredes periféricas do edifício indicando fissuras localizadas, acima e abaixo das janelas em todas as orientações do edifício apresentando configuração vertical e inclinada. Figura 20 – Manifestações patológicas 1º pavimento – Cortes A-A, B-B, C-C, D-D

Fonte: Elaborado pela autora (2019).

A Figura 21 aponta o posicionamento e comportamento das anomalias encontradas nos ambientes internos da edificação no 1º pavimento, indicando fissuras no centro e cantos das portas e próximas à laje estendendo-se pela parede. Caracterizam-se por ser fissuras verticais, horizontais e inclinadas. Neste pavimento foram contabilizados 21 pontos com fissuras, dos quais as de maior espessura encontram-se no hall de acesso à antecâmara e auditório, acessos para as salas de exposição temporária e permanente e nas janelas da sala de exposição permanente. Figura 21 – Manifestações patológicas nas aberturas e alvenarias 1º pavimento

Fonte: Elaborado pela autora (2019).

A Figura 22 demonstra cortes das paredes periféricas do edifício indicando fissuras localizadas, acima e abaixo das janelas apresentando configuração vertical e inclinada. Figura 22 – Manifestações patológicas 2º pavimento – Cortes A-A, B-B, C-C, D-D

Fonte: Elaborado pela autora (2019).

A Figura 23 aponta o posicionamento e comportamento das anomalias encontradas nos ambientes internos da edificação no 2º pavimento indicando fissuras no centro, cantos e laterais das portas e no centro da parede. Caracterizam-se por ser fissuras verticais e inclinadas. Neste pavimento foram contabilizados 32 pontos com fissuras, dos quais as de maior espessura encontram-se nas portas de acesso e janelas nas salas de pesquisa e documentação e reserva técnica museológica e na porta de acesso à sala de reserva técnica documental. Figura 23 – Manifestações patológicas nas aberturas e alvenarias 2º pavimento

Fonte: Elaborado pela autora (2019).

As Figuras 24, 25, 26 e 27 demonstram o comportamento das manifestações patológicas localizadas nas alvenarias periféricas do edifício nos ambientes internos da edificação visualizando os três pavimentos. Na Figura 24 nota-se aumento da quantidade de fissuras no pavimento mais alto se comparado aos inferiores. Figura 24 – Corte A-A

Fonte: Adaptado a partir de Instituto Presbiteriano Mackenzie (2019).

A Figura 25 demonstra que neste corte da edificação o 1º e 2º pavimentos apresentam fissuras nas aberturas. Figura 25 – Corte B-B

Fonte: Adaptado a partir de Instituto Presbiteriano Mackenzie (2019).

Nota-se que o Corte C-C é o que apresenta maior quantidade de fissuras se comparado às demais orientações do edifício (Figura 26). Figura 26 – Corte C-C

Fonte: Adaptado a partir de Instituto Presbiteriano Mackenzie (2019).

A Figura 27 demonstra maior quantidade de fissuras no 2º pavimento e nenhuma no térreo. Figura 27 – Corte D-D

Fonte: Adaptado a partir de Instituto Presbiteriano Mackenzie (2019).

Após a análise visual das manifestações patológicas da edificação, foi utilizada a câmera termográfica a fim de observar a diferenciação de temperatura nas fachadas e ambientes internos como método auxiliar ao diagnóstico a fim de compreender a variação térmica e a presença de anomalias tanto em áreas cuja identificação visual é possível como nas quais não são visíveis ao olho humano. A utilização da câmera termográfica ocorreu de acordo com os dados da Tabela 3.

Tabela 3 – Dados inspeção termográfica

Data e horário da inspeção Data de inspeção

31.08.19/ 09.09.19/ 11.10.19

Horário da inspeção

14:30h – 16:30

Fonte: Elaborado pela autora (2019)

Foi necessária a utilização do software Flirtools a fim de realizar a edição das imagens e buscar maior clareza nos resultados através da variação de cores apresentadas pelos termogramas, assim como inserir as informações referentes à emissividade, temperatura e distância da câmera ao objeto estudado. Os termogramas indicam variação de cor do azul ao vermelho, na qual o azul representa a temperatura mais baixa e conforme ocorre alteração da cor para verde, amarelo, laranja até chegar ao vermelho é demonstrada a elevação da temperatura. A diferenciação das cores caracteriza-se como uma maneira facilitadora para visualização, no entanto não foi utilizado nenhum equipamento para medição das aberturas, portanto vale ressaltar que dentre os elementos de uma mesma classificação há diferenças em relação à abertura, espessura e profundidade. Foram realizadas fotografias da área externa e interna da edificação, e como resultado da análise, as imagens da área exterior apresentam normalidade quanto à inspeção termográfica. Pode-se notar a diferenciação térmica entre os diferentes materiais de revestimento da edificação, porém não é possível perceber nenhuma variação de temperatura significativa nos materiais quando analisados individualmente (Figura 28) Conforme comentado anteriormente, a inspeção visual identificou fissuras na região central das janelas, correspondendo às existentes no ambiente interno, no entanto, os termogramas não identificaram diferenciação na temperatura no exterior da edificação.

60 Figura 28 – Centro Histórico área externa

Fonte: Acervo pessoal (2019).

O interior da edificação apresenta grande quantidade de fissuras localizadas nas alvenarias e próximas aos vãos de portas e janelas em todos os pavimentos, conforme observado nos cortes (Figuras 25 a 27). As Figuras 29 e 30 demonstram o termograma e respectiva fotografia correspondente ao hall em frente à sala de exposição permanente no 1º pavimento, identificada na Figura 21 como fissuras com grande abertura. Notou-se que em todos os casos nos quais as fissuras são bem demarcadas, com grande abertura, são evidenciadas nas imagens termográficas com temperatura elevada em relação à área adjacente. Figura 29a – Hall em frente à Sala de exposição permanente 1º pavimento

Fonte: Acervo pessoal (2019).

Figura 29b – Hall em frente à Sala de exposição permanente 1º pavimento

Fonte: Acervo pessoal (2019).

A Figura 30 apresenta alvenarias com acabamento uniforme e de mesma coloração, no entanto a imagem térmica apresenta temperatura não uniforme em área maior que a anomalia visualmente identificada (comportamento da fissura representado na Figura 21). Essa diferenciação de temperatura sugere possível umidade neste local do edifício. Figura 30 – Sala de exposição permanente 1º pavimento

Fonte: Acervo pessoal (2019).

Em alguns termogramas notou-se discreta variação da temperatura no local da fissura, embora tenha sido considerada com maior abertura. No entanto, a diferenciação da abertura das fissuras neste trabalho, caracterizou-se como uma maneira a contribuir como um facilitador para compreensão das anomalias presentes nos diferentes pavimentos da edificação. Ainda que contidas na mesma classificação, nota-se diferença na abertura desta fissura para com as localizadas nas portas de acesso da sala de exposição e café (térreo), exposição permanente e temporária (1º pavimento), pesquisa e documentação e reserva técnica museológica (2º pavimento).

Foi percebido, portanto, que as fissuras mais espessas em todas as inspeções a câmera termográfica identificava diferenciação térmica, e à medida que a espessura apresentava-se menor, o termograma apresentava menor diferença de temperatura para com a área adjacente. A Figura 31 demonstra a janela próxima ao acesso da sala de exposição permanente no 1º pavimento. Figura 31 – Sala de exposição permanente 1º pavimento

Fonte: Acervo pessoal (2019).

Observou-se que nem todas as fotografias dos locais que apresentavam fissuras demonstravam clara ou alguma diferenciação de temperatura em relação à área adjacente à anomalia nos termogramas, como pode ser observado na Figura 32, que está localizada na janela oposta ao acesso da Sala de exposição permanente, caracterizada conforme Figura 20, como uma fissura com menor abertura.

63 Figura 32 – Sala de exposição permanente 1º pavimento

Fonte: Acervo pessoal (2019).

Os resultados dos termogramas apresentados mantiveram um padrão em relação aos demais ambientes desse edifício e respectiva classificação das fissuras. 3.2 EDIFÍCIO EDWARD HORATIO WEEDEN – GINÁSIO DE ESPORTES

O edifício Edward Horatio Weeden foi inaugurado em 1930 destinado às práticas esportivas e sociais dos estudantes. Continha um salão de jogos com iluminação que permitia jogos noturnos, instalações para cinema comportando 800 pessoas e salas destinadas para uso social dos alunos. (PROSPECTO, 1931) A Figura 33 demonstra o edifício em 1930. Figura 33 – Edifício Horatio Weeden década de 1930

Fonte: Instituto Presbiteriano Mackenzie (1934 e 1930).

A Figura 34 apresenta o ilustra o edifício atualmente, no qual é verificada a alteração de revestimento externo. O edifício possui tombamento com grau de proteção I, ou seja, preservação integral da edificação,

permitindo

adaptação

dos

espaços

eventuais

(PREFEITURA DO MUNICÍPIO DE SÃO PAULO, 2017) Figura 34 – Edifício Horatio Weeden

Fonte: Acervo pessoal (2019).

necessidades

atuais.

3.2.1 Descrição geral do edifício

A edificação possui dois pavimentos e um mezanino. O subsolo abriga áreas administrativas e de suporte à educação física e papelaria (Figura 35), o térreo abriga a quadra poliesportiva (Figura 36) e o mezanino a arquibancada (Figura 37). Figura 35 – Planta pavimento térreo

Fonte: Adaptado a partir de Instituto Presbiteriano Mackenzie (2019).

Figura 36 – Planta 1º pavimento

Fonte: Adaptado a partir de Instituto Presbiteriano Mackenzie (2019) Figura 37 – Planta Mezanino

Fonte: Adaptado a partir de Instituto Presbiteriano Mackenzie (2019)

Originalmente as paredes exteriores do edifício eram com tijolos aparentes, atualmente o edifício possui revestimento argamassado e pintura com cor clara, porém não há

informações a respeito da reforma. Estima-se que tenha ocorrido na década de 1950 a partir de observações das fotos da época comparando com a modificação do entorno. (CENTRO HISTÓRICO E CULTURAL MACKENZIE, 1950).

3.2.2 Mapeamento das manifestações patológicas

Foi realizado in loco inspeção visual e o mapeamento das anomalias presentes na edificação, posteriormente, desenvolvimento de desenhos técnicos com indicação do posicionamento das anomalias em plantas sinalizadas com setas e identificação do comportamento das fissuras em elevações a fim de evidenciar as manifestações patológicas. Notou-se que todas as fachadas apresentaram fissuras, presença de umidade e degradação, conforme pode ser observado nas Figuras. 38 a 41. A diferenciação de cores das setas segue o mesmo padrão apresentado ao estudo de caso anterior no qual a cor vermelha representa as fissuras com maiores aberturas, verde intermediárias e azul com menores aberturas. A Figura 38 demonstra predominância de fissuras mapeadas, empolamentos na pintura e descascamento.

68 Figura 38 – Elevação 01

Fonte: Elaborado pela autora (2019).

A Figura 39 demonstra grande quantidade de microfissuras, portanto com pouca espessura, dispostas acima da viga de fundação, entre as aberturas e acima das aberturas estendendo-se até a cobertura, há nesta fachada empolamentos da pintura, regiões com descascamento e presença de umidade. Figura 39 – Elevação 02

Fonte: Elaborado pela autora (2019)

A Figura 40 demonstra predominância de fissuras horizontais localizadas entre as esquadrias e verticais e inclinadas no térreo acima das aberturas estendendo-se até o pavimento superior. Há nesta fachada empolamentos da pintura, e regiões com descascamento e presença de umidade. Figura 40 – Elevação 03

Fonte: Elaborado pela autora (2019)

A Figura 41 apresenta predominância de fissuras verticais localizadas entre as esquadrias do térreo e 1º pavimento, inclinadas acima das aberturas e horizontais nas extremidades da edificação e próximas à cobertura. Nota-se empolamentos da pintura, e regiões com descascamento e presença de umidade.

70 Figura 41 – Elevação 04

Fonte: Elaborado pela autora (2019)

Após a análise visual foi utilizada a câmera termográfica de acordo com a Tabela 4. Tabela 4 – Dados inspeção termográfica

Data e horário da inspeção Data de inspeção

31.08.19/ 09.09.19/ 11.10.19

Horário da inspeção

14:30h – 16:30

Fonte: Elaborado pela autora (2019)

Em fachadas de edifícios, caso a superfície apresentar uniformidade em relação à cor e textura, a análise em relação ao infravermelho deveria apresentar uniformidade de cor. No entanto, a existência de patologias ou anomalias na superfície, apresentam variações em relação à radiação emitida após exposição à radiação solar, resultando em um termograma com diferenciação de cores. No revestimento da fachada as anomalias atuam como barreiras térmicas localizadas devido a formação de bolsas de ar entre o revestimento e alvenaria, esse fator dificulta a transferência de calor para o interior da edificação absorvendo essa energia e, portanto, ocasionando o aumento da temperatura no local da anomalia. No momento de resfriamento da superfície ocorre o inverso, no qual a energia é perdida rapidamente, resultando em um ponto frio no local da anomalia (RAPOSO, 2017).

De acordo com o resultado das imagens foi possível identificar as áreas com maior e menor temperatura e com isso notar possíveis regiões com presença de umidade, como apresentado nas Figuras 42 e 43 logo abaixo da cobertura, no canto superior esquerdo. Figura 42 – Possível infiltração próxima à cobertura Elevação 01

Fonte: Acervo pessoal (2019). Figura 43 – Ampliação da área próxima à cobertura Elevação 01

Fonte: Acervo pessoal (2019).

A estrutura não é identificada visualmente na edificação, no entanto, através dos termogramas é possível verificar o posicionamento dos elementos estruturais (pilares e vigas) representados por temperatura mais baixa se comparado às áreas adjacentes. Com o uso da termografia a identificação do posicionamento dos elementos ocultos nas alvenarias permite maior facilidade em eventual necessidade de reforma, reparos e afins (Figuras 44a, 44b e 45).

72 Figura 44a – Identificação da estrutura Elevação 02

Fonte: Acervo pessoal (2019). Figura 44b – Identificação da estrutura Elevação 02

Fonte: Acervo pessoal (2019).

Apesar da envoltória apresentar grande quantidade de fissuras, conforme pode ser observado nas elevações Figuras 38 a 41, ainda que com pouca espessura, o termograma não identifica nenhuma diferenciação de cor evidenciando as anomalias. Destaca-se na Figura 45 apenas a localização dos elementos estruturais que não são identificados visualmente. Figura 45 – Elevação 04

Fonte: Acervo pessoal (2019).

Apesar de visível a trinca horizontal na alvenaria a câmera termográfica não evidencia mudança de temperatura neste local. A Figura 46 demonstra parte do térreo do edifício, no qual não há constante incidência solar. Figura 46 – Termograma e Fotografia térreo Elevação 02

Fonte: Acervo pessoal (2019).

A edificação apresenta diversos locais com presença de fissuras, empolamentos, destacascamentos, eflorescências e criptoeflorescências em toda a envoltória. Empolamentos e destacascamentos nas alvenarias estão localizados predominantemente entre esquadrias ou abaixo delas no pavimento térreo. Em todos os casos registrados pela termografia infravermelha os termogramas apontam diferenciação de temperatura entre o local que apresenta a anomalia e respectivo entorno, conforme identificado pelas Figuras 47, 48 a-e, 49 e 50a-h nas diferentes orientações do edifício. O sucessivo ciclo de umedecimento e secagem da alvenaria causa dano no revestimento provocando gradativa destruição da parede.

74 Figura 47 – Elevação 01/04

Fonte: Acervo pessoal (2019). Figura 48a – Diferenciação térmica – Térreo Elevação 04

Fonte: Acervo pessoal (2019). Figura 48b – Diferenciação térmica – Térreo Elevação 04

Fonte: Acervo pessoal (2019).

75 Figura 48c – Diferenciação térmica – Térreo Elevação 04

Fonte: Acervo pessoal, 2019 Figura 48d – Diferenciação térmica – Térreo Elevação 04

Fonte: Acervo pessoal (2019). Figura 48e – Diferenciação térmica – Térreo Elevação 04

Fonte: Acervo pessoal (2019).

76 Figura 49 – Diferenciação térmica – Térreo Elevação 02/03

Fonte: Acervo pessoal (2019). Figura 50a – Diferenciação térmica – Térreo Elevação 02

Fonte: Acervo pessoal (2019). Figura 50b – Diferenciação térmica – Térreo Elevação 02

Fonte: Acervo pessoal (2019).

Figura 50c – Diferenciação térmica – Térreo Elevação 02

Fonte: Acervo pessoal, 2019 Figura 50d – iferenciação térmica – Térreo Elevação 02

Fonte: Acervo pessoal (2019). Figura 50e – Diferenciação térmica – Térreo Elevação 02

Fonte: Acervo pessoal (2019).

78 Figura 50f – Diferenciação térmica – Térreo Elevação 02

Fonte: Acervo pessoal (2019).

O interior da edificação não apresentou anomalias possivelmente devido as recentes reformas e constante manutenção realizada no ambiente interno. Apesar de não possuir anomalias visíveis nota-se nos termogramas a diferença de temperatura entre a área inferior e superior da alvenaria da sala de ginástica, localizada no térreo. Possivelmente há infiltração por capilaridade resultando na umidade da alvenaria na parte inferior das paredes (Figura 51). Mesmo havendo área de circulação em todo o perímetro do edifício, neste pavimento há menor incidência de radiação solar uma vez que se trata de uma área situada em desnível do terreno e cujo acesso ao ginásio sombreia o pavimento inferior. Figura 51 – Sala de Ginástica

Fonte: Acervo pessoal (2019).

A inspeção visual também não evidencia anomalias no ambiente interno do Ginásio de Esportes. Os termogramas apresentam variação de temperatura entre a parte inferior da alvenaria se comparada à superior e destaca os elementos estruturais (Figuras 52a, 52b e 52c).

79 Figura 52a – Quadra Poliesportiva

Fonte: Acervo pessoal (2019). Figura 52b – Quadra Poliesportiva

Fonte: Acervo pessoal (2019). Figura 52c – Quadra Poliesportiva

Fonte: Acervo pessoal (2019).

4 DISCUSSÃO DOS RESULTADOS

A inspeção predial configura-se como uma ferramenta útil para detectar e garantir a durabilidade da edificação. Sabendo que as manifestações patológicas podem ser associadas a diversas causas, dentre elas devido às movimentações térmicas, higroscópicas, sobrecargas, deformação excessiva da estrutura de concreto armado, recalques de fundação, retração e alterações químicas dos materiais de construção o conjunto de ações tomadas neste trabalho para investigação e análise dos edifícios, colaborou para identificar as anomalias e diagnósticos. De acordo com a análise da inspeção visual e termográfica realizada no Centro Histórico e com base na revisão da literatura observa-se predominância das fissuras localizadas em vãos de portas e janelas cuja configuração no entorno da abertura (quinas e centro do peitoril) aponta sobrecarga vertical. Além disso, a configuração típica também apresenta fissuras nos cantos das aberturas indicando sobrecarga no edifício, conforme indicação do Quadro 3 que aponta configurações típicas para fissura originadas devido a sobrecargas no edifício. A edificação possui grandes aberturas podendo contribuir para que as paredes fiquem enfraquecidas e como resultado o aparecimento de fissuras nas alvenarias. Possivelmente devido à mudança de uso da edificação em relação ao uso inicial com consequente aumento do carregamento na estrutura, a análise da geometria e comportamento das fissuras indica recalque diferenciado da fundação por sobrecarga na estrutura. Conforme apontado por Thomaz (2014), o solo se deforma de acordo com a carga exercida sobre ele. Quando houver deformações diferenciadas ao longo do plano das fundações, tensões de grande intensidade são introduzidas ocasionando o aparecimento de fissuras. De acordo com a revisão da literatura as anomalias identificadas apontam fissuras de flexão devido a recalques mais acentuados da sapata corrida nas regiões vizinhas à janela (regiões de maior carregamento) e trincas de cisalhamento devido à fundação contínua solicitada por carregamentos desbalanceados, conforme demonstra o Quadro 5 com as configurações das fissuras originada por recalques. A análise do Ginásio de Esportes aponta que dentre as anomalias identificadas na edificação destacam-se as fissuras com origem devido à retração e consequências ocasionadas pela presença de umidade. A umidade se manifesta de maneira ascendente cuja causa está associada à ascensão capilar, através das fundações e/ou paredes, e devido à pressão hidrostática em paredes

enterradas, em situações na qual o nível do terreno é superior à cota do elemento construído. São visíveis através de manchas, eflorescências, criptoeflorescências ou bolor na base da construção conforme indicado por Sahade (2018). A fachada da edificação apresenta fissuras mapeadas. Segundo a NBR 13749 (2013) fissuras mapeadas formam-se devido à retração da argamassa por excesso de finos no traço tanto de aglomerantes como no agregado. Quando ocorre manifestação de fissuras com origem no revestimento, geralmente apresenta forma de mapa (CINCOTTO 1984 apud LORDSLEEM JR 1997 sem paginação), fissurando tanto na sua fase plástica, quanto na sua fase endurecida (MEDEIROS; SABBATINI 1994 apud LORDSLEEM JR 1997 sem paginação). O mapeamento das manifestações patológicas contribuiu para uma visão geral das anomalias na fachada do edifício Ginásio de Esportes. Analisando comparativamente as elevações Figuras 38 a 41 é possível notar que a Figura 38 (elevação 01) apresenta maior quantidade de microfissuras. Nota-se nas alvenarias retração do revestimento em todas as orientações do edifício e retração devido à variação dimensional da platibanda ocasionada pela variação de temperatura. Fissuras horizontais no revestimento devido à expansão da argamassa, conforme Quadro 6 que apresenta anomalias originadas por retração, nesse caso por decorrência da variação de temperatura e umidade, empolamento do revestimento argamassado e em algumas regiões próximas às janelas destacamento do cobrimento da estrutura devido à corrosão do aço próximo à superfície. As fachadas demonstram ainda, infiltração de umidade do solo que sobe por capilaridade e eflorescência e criotoeflorescência em algumas regiões na viga de fundação. Foi identificada umidade na edificação através da inspeção com a câmera termográfica apontando umidade ascendente (Figuras 50a, 50b, 51) e próxima à laje de cobertura (Figura 42, 43). A utilização da técnica da termografia por infravermelho com câmera termográfica como auxilio para a identificação de anomalias não visíveis ao olho humano mostrou-se eficiente na visualização do posicionamento dos elementos estruturais conforme indicado no estudo de caso do edifício do Ginásio de Esportes (Figura 45). Como auxilio a antecipar possíveis manifestações patológicas foi possível verificar apenas na identificação da umidade. Em relação às fissuras, os resultados obtidos não expressaram integralmente a expectativa, pois não foi possível detectar a diferenciação térmica em todos os locais.

Os estudos apontam a necessidade de reparo e manutenção de maneira a preservar e conservar a edificação. Com base no conceito da Lei de Sitter Figura 1, à medida que a manutenção é postergada há um reflexo direto em relação ao aumento do custo necessário para realização da manutenção. Dessa maneira, a identificação do problema, e posterior planejamento para a realização das intervenções necessárias são essenciais para o prolongamento da vida útil da edificação. Muitos são os fatores apontados pelo estudo de Grunau (1981 apud HELENE 1992, p. 22) e posteriormente por AECweb, 2019a [?] como responsáveis pela causa das manifestações patológicas nas edificações, como projetos, execução, materiais entre outros. Conforme apontado pela ABNT NBR 15575 (2013) as anomalias podem comprometer a segurança; funcionalidade; operacionalidade; saúde dos usuários; conforto térmico, acústico e lumínico; acessibilidade, durabilidade, vida útil, dentre outros parâmetros de desempenho. Dessa maneira, os aspectos mencionados e o bem estar do usuário na construção deveriam configurar-se como ponto principal das intervenções nas edificações. Uma vez construída a edificação a utilização de técnicas que contribuem para a detecção precoce das anomalias contribui em todas as esferas, seja para saúde, segurança e custos da manutenção. Muitas manifestações patológicas presentes em edificações estão associadas à temperatura, portanto a medição desta poderá auxiliar em relação à origem das mesmas. Conforme foi visto as imagens da câmera termográfica se processam identificando a diferenciação de temperatura na superfície estudada. Em relação às anomalias visíveis a utilização da termografia por infravermelho, mostrou-se eficiente em apresentar a diferenciação térmica da área afetada principalmente nas regiões com indicação de umidade. Em relação aos locais que apresentaram fissuras, a identificação foi possível apenas quando a abertura das mesmas eram consideráveis conforme Figuras 29a e b do estudo do Centro Histórico. No entanto, em situações nas quais a fissura é superficial e com pouca espessura como no Ginásio de Esportes, as fissuras não foram evidentes nos termogramas (Figura 44a, 44b e45). Possivelmente os resultados que não evidenciaram a diferenciação térmica explicamse devido às características da câmera como, por exemplo, a sensibilidade quanto à emissividade e resolução das imagens. No entanto, considerando esse equipamento como uma ferramenta acessível, quanto ao valor agregado, se comparada a outros modelos, ela apresenta resultados confirmatórios quanto à inspeção visual e capturou elementos ocultos na alvenaria.

A inspeção não destrutiva demonstrou-se como uma estratégica eficiente para primeira avaliação da edificação no que diz respeito aos acessos e estudo do mesmo, uma vez que não causa nenhum transtorno ao funcionamento da edificação. Confirmaram-se os apontamentos de Teles (sem data) no qual a técnica da termografia por infravermelho foi capaz de verificar a existência das anomalias informando a região e localização da mesma. Outros métodos poderão ser verificados através de outras técnicas para obtenção dos demais fatores como tamanho, profundidade, condições físicas e parâmetros que estão associados aos processos de deterioração ou risco de danos à estrutura conforme apontado por Mapa da Obra (2016) de fato a obtenção dos resultados não alteraram as características físicas ou dimensionais, nem interferiram no uso posterior conforme indicado por Mazer (2012). A utilização da técnica da termografia por infravermelho apresentou como vantagens a detecção de elementos não visíveis ao olho humano, não necessitar de contato físico com o objeto estudado e, portanto, não invasivo, câmera com calibração e resultados automáticos, facilidade de medição devido a não causar nenhum dano à edificação, evitar ou minimizar transtornos em relação à programação e realização dos experimentos. A câmera termográfica possui algumas limitações, como a detecção quanto à profundidade e espessura da anomalia. Para isso outros instrumentos deverão ser utilizados. E em relação ao modelo utilizado limitações quanto à detecção das fissuras com pequena abertura.

5 CONCLUSÃO

O interesse pela patologia associado às ferramentas não destrutivas de auxilio ao diagnóstico tende a contribuir com a busca por informações que minimizem o aparecimento de manifestações patológicas. Existem muitas pesquisas recentes acerca do tema, o que demonstra a importância em utilizar ferramentas que contribuem para a investigação de manifestações patológicas presentes nas construções. O interesse nesse estudo visa minimizar danos nos edifícios, dos quais impactam diretamente na saúde dos usuários como fungos, mofos, que se proliferam através das infiltrações e otimizar a vida útil do edifício contribuindo com menores gastos em reparos quanto a degradação do edifício, manchamentos e outros fatores evidenciados na revisão bibliográfica. Pode-se concluir que a tecnologia por infravermelhos mostra-se como uma ferramenta útil para realização de trabalho de inspeção em edifícios como método não destrutivo, permitindo com que as manifestações patológicas sejam identificadas em fase embrionária ou com pouca disseminação como no caso da umidade permitindo ação imediata e evitando custos excessivos de manutenção. No entanto, o modelo da câmera analisado não identifica todas as manifestações patológicas presentes na edificação com predominância às fissuras com pequenas aberturas. O método não destrutivo tem um papel importante como técnica auxiliar para identificação da anomalia. Pretende-se contribuir para que seja ampliado o uso da ferramenta uma vez que complementa a inspeção visual. Trabalhos futuros poderão realizar análises comparativas com outros modelos de câmeras termográficas ou mesmo associando esse método com outros equipamentos de técnicas destrutivas ou não destrutivas.

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Estudo de manifestações patológicas através da utilização de câmera termográfica em edifícios

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Figura 50 – 50f – Diferenciação térmica – Térreo Elevação 02

Figura 14 – Edifício John Theron Mackenzie atualmente

Figura 46 – Termograma e Fotografia térreo Elevação 02

Figura 27 – Corte D-D

Figura 23 – Manifestações patológicas nas aberturas e alvenarias 2º pavimento

C-C, D-D

Figura 21 – Manifestações patológicas nas aberturas e alvenarias 1º pavimento

C-C, D-D

Figura 19 – Manifestações patológicas nas aberturas e alvenarias pavimento térreo Figura 20 – Manifestações patológicas 1º pavimento – Cortes A-A, B-B,

de onda

Figura 1 – Influência da manutenção na vida útil da edificação

Figura 6 – Distribuição da incidência de manifestações patológicas em edificações

Tabela 1– Classificação das faixas de comprimento de onda – NBR 15424

Figura 3 – 3a Temperaturas da cidade de São Paulo até o dia 21/06 3b - Temperaturas da cidade de São Paulo após o dia 21/06

Quadro 2 – Fissura originada devido à movimentação higroscópica

Tabela 2 – Dados técnicos da câmera termográfica FLIR modelo C2

Figura 8 – Tipos de umidade