Falha estrutural: causas, efeitos e soluções

Compreender as causas das falhas estruturais é o primeiro passo para resolver o problema: aqui está um guia breve sobre como fazer isso

A falha estrutural é um problema comum, especialmente ao lidar com edifícios existentes de séculos passados e estruturas em alvenaria com fundações superficiais, em solos pouco estáveis. Como lidar com esses casos delicados? Identificar as causas das falhas é, sem dúvida, a melhor maneira de determinar as intervenções e estratégias de mitigação do fenômeno. Além disso, após uma análise detalhada e monitoramento do estado do local, pode ser muito útil utilizar um software de cálculo estrutural para definir em detalhes as intervenções de consolidação e restauração da estrutura de suporte (fundações, alvenarias, sistemas de quadro, etc.) com base nas características do solo e dos materiais de construção. Tudo respeitando plenamente as normas técnicas vigentes.

Este artigo oferece uma análise geral sobre este tema, a fim de compreender totalmente a falha estrutural e as maneiras de abordá-la de maneira eficaz.

Definição

A falha estrutural representa a perda de capacidade de uma estrutura ou de um de seus componentes em suportar ou transmitir cargas. Esse fenômeno ocorre quando o material ou o sistema estrutural é solicitado ao ponto limite de sua resistência, causando fissuras e deformações mais ou menos visíveis, dependendo da gravidade do fenômeno. Conseguir interpretar o quadro de fissuras apresentado pela edificação pode ser muito útil para identificar a origem do fenômeno e os cinemáticos em ação.
A falha estrutural pode ser desencadeada por diversas causas, incluindo as condições geológicas do solo, as mudanças na umidade do solo, a presença de árvores ou a perda de desempenho dos componentes do edifício. A compreensão aprofundada dessas causas é fundamental para enfrentar o problema de maneira eficaz.

Preservar a saúde e a integridade de edifícios, pontes, estradas e outras estruturas é essencial para a segurança pública. Saber exatamente quando é necessária uma reparação ou manutenção preventiva devido a uma falha pode ser difícil sem as ferramentas certas. Monitorar a construção de perto para estudar melhor o fenômeno pode ser fundamental. Nesse sentido, existem softwares específicos de monitoramento de saúde estrutural que permitem gerenciar todo o processo de forma eficiente.

Falha estrutural e quadro de fissuras

Causas da falha estrutural

A falha estrutural afeta, na maioria das vezes, as fundações do edifício, embora seus efeitos se manifestem visivelmente também em outros elementos estruturais.
As causas são múltiplas e nem sempre podem ser identificadas de maneira clara e unívoca. Até mesmo as mudanças climáticas em curso, que alternam longos períodos chuvosos com estações cada vez mais secas, colocam à prova até mesmo as fundações das construções mais sólidas.

Essas mudanças climáticas exercem consideráveis pressões sobre o comportamento volumétrico do solo, levando a variações em suas propriedades geotécnicas.

Do ponto de vista geotécnico, qualquer solo pode ser descrito como um sistema multifásico, composto por uma fase líquida, uma fase sólida e uma fase gasosa. A água, em particular, pode provocar variações rápidas nessas fases, influenciando o volume do solo em resposta às condições climáticas sazonais e às temperaturas. Períodos de calor e seca causam o encolhimento do solo, enquanto períodos de chuva aumentam seu volume, criando um efeito semelhante a uma esponja no solo onde as fundações repousam.

Essa ciclicidade de mudanças afeta as solicitações mecânicas transmitidas às estruturas superiores e interfere no equilíbrio entre o solo e o edifício, comprometendo potencialmente a integridade estrutural do próprio edifício.

Além dos fatores naturais, é fundamental considerar também as causas antropogênicas das falhas nas fundações. Expansões estruturais, desenvolvimentos verticais do edifício, escavações próximas às fundações, vibrações causadas por atividades industriais ou a proximidade de estradas com alto tráfego veicular podem causar redistribuição de cargas, potencialmente levando à falha estrutural.

Independentemente da origem dos problemas, é de vital importância intervir prontamente com medidas de reabilitação das fundações para garantir a estabilidade e a segurança de longo prazo do edifício.

Como mencionado anteriormente, para entender completamente a falha estrutural, é necessário examinar suas causas. Vamos ver quais são as principais:

características do solo: a natureza do solo sobre o qual uma estrutura é construída é um fator crucial. Solos argilosos, arenosos ou rochosos geram comportamentos diferentes sob carga.
Estratificação geológica: os solos mostram uma estratificação variada devido às diferentes conformações geológicas. Essa estratificação pode influenciar a estabilidade e a capacidade de suporte do solo, gerando falhas pontuais, diferenciais ou constantes/uniformes.
Presença de água: a presença de lençóis freáticos no subsolo pode causar variações na capacidade de suporte do solo ao longo do tempo. Essas variações podem ser devidas a elevações ou baixas do nível da água.
Características do material de construção: o tipo de material utilizado para construir o edifício afeta sua capacidade de suportar cargas. Materiais como concreto armado ou aço podem ter maior resistência em comparação com outros materiais e técnicas construtivas.
Cargas aplicadas: as cargas estruturais, como as devidas à neve, ao peso dos elementos estruturais ou ao vento, podem influenciar a falha. A avaliação correta e o dimensionamento das estruturas para resistir a essas cargas são essenciais.

Efeitos nas estruturas

As falhas nas fundações representam um desafio significativo para a estabilidade e a integridade das estruturas, pois podem desencadear uma série de efeitos prejudiciais que requerem análise cuidadosa e intervenções adequadas de reabilitação. A seguir, exploraremos em detalhes os efeitos que as falhas nas fundações podem ter nas estruturas:

deformações estruturais: um dos efeitos mais evidentes das falhas nas fundações é a deformação das estruturas superiores. Isso se manifesta por meio de fissuras nos envoltórios verticais, especialmente nas áreas de conexão entre as paredes e os pisos, e por meio de lesões e deformações nos pisos. Essas deformações podem comprometer a funcionalidade do edifício e a segurança dos ocupantes.
Distorções nas aberturas: as falhas podem causar distorções em portas e janelas, tornando difícil a abertura e o fechamento e comprometendo a vedação contra ar e água.
Danos às acabamentos internos e externos: As falhas podem danificar os acabamentos internos e externos do edifício. Isso pode incluir rachaduras nos revestimentos de parede, pisos, molduras e revestimentos externos. Esses danos podem resultar em custos significativos para reparos e restauração.
Desiquilíbrios estruturais: as falhas nas fundações podem causar desequilíbrios nas estruturas, colocando sob pressão vigas, colunas e outros elementos de suporte. Isso pode levar a um deterioramento progressivo dos componentes estruturais e aumentar o risco de colapso estrutural.
Problemas com instalações: os efeitos das falhas podem se estender às instalações mecânicas, elétricas e hidráulicas do edifício. Tubulações e dutos podem sofrer deformações e rupturas, causando vazamentos de água ou mau funcionamento dos sistemas.
Problemas de segurança: a segurança dos ocupantes do edifício é uma preocupação fundamental. As falhas podem aumentar o risco de lesões devido às deformações estruturais, quedas devido a pisos irregulares e infiltrações de água que podem causar mofo e problemas de saúde relacionados à salubridade do ambiente.
Deterioração de materiais: a instabilidade causada pelas falhas nas fundações pode acelerar a deterioração dos materiais de construção. Por exemplo, a presença de umidade e infiltrações pode causar a corrosão das armaduras metálicas em estruturas de concreto armado.
Disfunção dos sistemas: as falhas estruturais podem comprometer a funcionalidade da distribuição do sistema de aquecimento, resfriamento e ventilação, causando vazamentos de energia e comprometendo o conforto interno.

Para enfrentar eficazmente os efeitos das falhas estruturais, é essencial realizar uma avaliação geotécnica precisa, identificar as causas e planejar intervenções de reabilitação direcionadas. Essas intervenções podem incluir o reparo ou reforço das fundações existentes, a instalação de estacas de fundação ou a realização de obras de consolidação estrutural ou intervenções de consolidação do solo. O objetivo final é restaurar a estabilidade estrutural e garantir a segurança a longo prazo do edifício.

Estratégias de mitigação da falha estrutural

Uma vez identificada a falha estrutural, é essencial implementar estratégias de mitigação apropriadas.
Para mitigar os efeitos das falhas estruturais causadas por problemas nas fundações, é necessário realizar uma série de intervenções direcionadas que podem variar de acordo com a gravidade do problema e as condições específicas do edifício. Para avaliar melhor as intervenções estruturais a serem realizadas, é sempre aconselhável realizar cálculos estruturais com o suporte de um software de cálculo estrutural.

Projeto de fundações

Aqui estão algumas intervenções comuns para mitigar os efeitos das falhas estruturais:

avaliação geotécnica: a primeira fase crucial é uma avaliação aprofundada das condições do solo e das causas das falhas nas fundações. Essa avaliação permite entender completamente o problema e planejar as intervenções corretivas necessárias.
Reforço das fundações: Em muitos casos, é possível reforçar as fundações existentes adicionando elementos estruturais, como estacas de fundação, micropilotes ou tirantes, que aumentam a capacidade de carga das fundações e reduzem o risco de novas falhas.
Injeções de consolidação: A injeção de materiais consolidantes, como concreto ou resina epóxi, no solo ao redor das fundações pode ajudar a estabilizar o solo e evitar novas falhas.
Realinhamento estrutural: Em alguns casos, é possível corrigir deformações estruturais realinhando paredes, pisos e aberturas de janelas e portas. Isso pode ser feito usando técnicas de elevação ou adicionando elementos de suporte estrutural.
Isolamento sísmico: Em áreas sísmicas, a instalação de sistemas de isolamento sísmico pode reduzir significativamente o risco de danos estruturais durante um terremoto, permitindo que o edifício oscile de forma controlada sem sofrer danos significativos.
Drenagem e gestão de águas: O controle das águas subterrâneas é fundamental para prevenir falhas nas fundações causadas por mudanças na saturação do solo. Sistemas adequados de drenagem podem ajudar a manter o solo estável ao redor das fundações.
Monitoramento contínuo: A instalação de sistemas de monitoramento estrutural pode ajudar a detectar precocemente quaisquer falhas ou deformações, permitindo intervenções preventivas antes que ocorram danos significativos.
Ressurgimento das fundações: Em casos extremos em que as fundações estão gravemente comprometidas, pode ser necessário remover completamente as fundações existentes e construir novas. Isso é uma intervenção cara e complexa, mas pode ser a única maneira de restaurar a estabilidade estrutural.

É importante observar que as intervenções específicas a serem adotadas dependem das circunstâncias únicas de cada edifício e do solo circundante.