DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

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  DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

  Profa. Eliana Barreto Monteiro 1

  1 VOCE SABE O PORQUE? Uma pergunta intrigante que ressalta é por que nossas estruturas de concreto se deterioram, muitas vezes com menos de 20 anos de idade, enquanto que as estruturas de concreto dos romanos conseguem durar mais de 2.000 anos?

  Ponte Romana, século 19 AC, Fonte: Branco et al (2013). 2

  2 Nem tanto

  Pirâmides de Gizé - Egito Nem tão pouco

  Belo Horizonte - Brasil 3 Fonte: Silva et al 2017

  Variáveis do Reais interações da projeto estrutura Fonte: Silva et al 2017 4

  4 DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Conceito de Durabilidade

  O que é durabilidade? A durabilidade é “ a capacidade que um produto, componente ou construção possui de manter o seu desempenho acima dos níveis mínimos especificados, de maneira a atender às exigências dos usuários, em cada situação específica”

  (CIB W80/RILEM 71-PSL, 1993) 5

  5 DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Conceito de Durabilidade

  O que é durabilidade? Capacidade de resistir à ação das intempéries, ataques químicos, abrasão ou qualquer outro processo de deterioração, isto é, o concreto durável conservará a sua forma original, qualidade e capacidade de utilização quando exposto ao seu meio ambiente

  (ACI 201, 1991) 6

  • Porosidade
  • Permeabilidade
  • Absorção
  • Composição do Cimento •Composição das Adições

  7 Conceito de Durabilidade

  Interação concreto + meio ambiente

  = Função características físicas

  características químicas

  Características Físicas:

  Características Químicas:

  Estas características permitirão uma maior ou menor capacidade de Interação com os agentes agressivos presentes no meio ambiente DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

  8 Conceito de Durabilidade DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

  O material atingiu o fim da sua vida útil quando suas propriedades sob dadas condições de uso deterioram a um tal ponto que a continuação do uso deste material é considerada, como insegura, ou antieconômica

  • Utilizar Baixa Relação a/c
  • Realizar cura
  • Utilizar cimento e cobrimento adequados
  • Seguir as normas técnicas
  • Evitar circulação de água desnecessária...

  9 RECOMENDAđỏES DE BOA PRÁTICA PARA

  AUMENTAR A DURABILIDADE DO CONCRETO

  DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

  7

  8

  AUMENTAR A DURABILIDADE DAS ARMADURAS

10 RECOMENDAđỏES DE BOA PRÁTICA PARA

  AUMENTAR A DURABILIDADE DAS ARMADURAS

  11

  10

  FÍSICA

  DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO CAMADA DE COBRIMENTO BARREIRA QUÍMICA BARREIRA

  DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Assegura um bom cobrimento da armadura Assegura uma compacidade do material final

  Deterioração devido a pequenas espessuras do cobrimento

  RECOMENDAđỏES DE BOA PRÁTICA PARA AUMENTAR A DURABILIDADE DAS ARMADURAS

  e pouco permeável Menor relação água/cimento mais durável

  DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

  COBRIMENTO DO CONCRETO = BARREIRA

  Cimento com adição (pozolana, cinza volante, microssílica e escória de alto forno) = menor permeabilidade

  Cimento sem adição proporciona maior quantidade de reserva alcalina = coeficiente de segurança para carbonatação

11 Assegura a fabricação de um concreto denso

12 RECOMENDAđỏES DE BOA PRÁTICA PARA

  • A classificação da agressividade do meio ambiente;
  • A classificação da resistência do concreto a deterioração;
  • Os modelos de deterioração e envelhecimento das estruturas de concreto;
  • A vida útil desejada, ou seja, o período de tempo em qual se deseja que a estrutura atenda a certos requisitos funcionais com um mínimo de manutenção.

  13 PROJETAR PARA A DURABILIDADE O PROBLEMA DE DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE

  DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO NBR 6118

CONCRETO DEVE CONSIDERAR OS SEGUINTES ASPECTOS:

  PROJETAR PARA A DURABILIDADE

  Classe de agressividade ambiental Agressividade

  Classificação geral do tipo de ambiente para efeito de projeto

  Risco de deterioração da estrutura

  I Fraca Rural Insignificante Submersa

  II Moderada Urbana Pequeno

  III Forte Marinha Grande Industrial

  IV Muito forte Industrial Elevado Respingos de maré

  13

  14

IV CLASSE DE AGRESSIVIDADE AMBIENTAL

IV CLASSE DE AGRESSIVIDADE AMBIENTAL

  DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Concreto Componente ou elemento Classe de agressividade

  17

  16

  50 NBR 6118

  45

  40

  35

  30

  25

  25

  20

  Viga/pilar

  IV Cobrimento nominal (mm) Concreto armado La je

  III

  I II

  Estaleiro – PE Fonte: Aquino et al, (2016)

  17 PROJETAR PARA A DURABILIDADE

  ≥ 20% de pozolana ou sílica ativa

  Classe do concreto Nível de resistência

  Máxima relação água/cimento

  Deterioração por carbonatação Deterioração por ataque por cloretos

  % de adição % de adição

  Durável ≥ 40 Mpa ≤ 0,45

  ≤ 10% de pozolana, sílica ativa ou escória de alto forno

  ≥ 65% de escória de alto forno

  18 PROJETAR PARA A DURABILIDADE

  Resistente ≥ 30 Mpa ≤ 0,50

  ≤ 10% de pozolana ou sílica ativa ≤ 15% de escória de alto forno

  ≥ 10% de pozolana ou sílica ativa

  ≥ 35% de escória de alto forno

  Normal ≥ 25 Mpa ≤ 0,60 qualquer qualquer Fraco ≥ 20 Mpa ≤ 0,65 qualquer qualquer

  CLASSIFICAđấO DOS CONCRETOS FRENTE AO RISCO DE CORROSấO DAS ARMADURAS

  COBRIMENTO DO CONCRETO SEGUNDO A CLASSE DE AGRESSIVIDADE

  19 PROJETAR PARA A DURABILIDADE DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO NBR 6118 CLASSIFICAđấO DA AGRESSIVIDADE DO AMBIENTE SOBRE ARMADURAS

  II MÉDIA Normal, resistente

  20

  19

  DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

  FORTE Durável

  FORTE Resistente e durável

  III

  e durável

  I FRACA qualquer tipo

  Classe da agressividade Macro Clima Gás carbônico no ambiente

  Agressividade Concreto recomendado

  CORRESPONDENCIA ENTRE AGRESSIVIDADE DO AMBIENTE E DURABILIDADE DO CONCRETO Classe de agressividade ambiental

  Tabela de Limites de abertura de fissuras propostos, Carmona Filho e Carmona (2013)

  20 PROJETAR PARA A DURABILIDADE DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO NBR 6118

  IV Pólos industriais >0,3% fonte: Adaptado de HELENE (1995)

  III marinha ou industrial 0,3%

  II urbana 0,3%

  I Atmosfera rural 0,3%

IV MUITO

21 PROJETAR PARA A DURABILIDADE

  • NBR 6118:2014 - Projeto de estruturas de concreto - Procedimento • NBR 14931:2004 - Execução de estruturas de concreto - Procedimento

  k

  22

  Resposta: 8 anos DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

  K = 0,7

  Em quantos anos a frente de carbonatação atinge a armadura numa edificação de 2,0 cm de cobrimento, para uma estrutura construída com 15 MPa?

  24 PROJETAR PARA A DURABILIDADE Exemplo 1 :

  0,15 a 2,7 cm 2 /ano DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

  k CARBONATAđấO 0,1 a 1,0 cm 2 /ano CLORETOS

  Constante

  Tempo

  22 DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

  T

  cloretos alcançam por difusão Profundidade que a frente de carbonatação avança

  X Profundidade que os

  K T

  =

  X

  23 PROJETAR PARA A DURABILIDADE

  NORMATIZAđấO (PRINCIPAIS)

  23

  DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

  PROJETAR PARA A DURABILIDADE

  Exemplo 2 :

  Numa estrutura com cobrimento de 2,5 cm e Fck = 50 MPa, os cloretos vão atingir a armadura em 50 anos?

  K = 0,2

  Resposta:

  Não, em 50 anos os cloretos vão atingir 1,40 cm 25

  25 DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

  VIDA ÚTIL DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO

  O que é vida útil? A vida útil é “ o tempo em que a estrutura se mantém dentro de um limite mínimo de comportamento em serviço para qual foi projetada, sem elevados custos de manutenção e reparação (CEB, 1989)

  26

  26 DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

  VIDA ÚTIL DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO Fatores identificados como “regra dos 4C” (HELENE, 2011): 

  Composição ou traço do concreto; 

  Compactação ou adensamento efetivo do concreto na estrutura; 

  Cura efetiva do concreto na estrutura;  Cobrimento das armaduras. 27

  DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

  VIDA ÚTIL DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO

  Porque vida útil de 50 anos? Os coeficientes de segurança das normas são fixados para uma vida útil de cinqüenta anos

  Segundo a NBR 6118 (2014), as estruturas de concreto armado devem ser projetadas e construídas de modo que, sob as condições ambientais previstas na época do projeto, e mantendo a sua utilização conforme preconizado em projeto, conservem sua segurança, estabilidade e aptidão em serviço, durante um período mínimo de 50 anos. 28

  28 O QUE SE PASSA AO FIM DE 50

  ANOS, OU SEJA, O FIM DA VIDA ÚTIL ESTRUTURAL?

  29 REDUđấO DA

  RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS PROBABILIDADE DE COLAPSO PASSA A SER UMA ESTRUTURA

  INSEGURA, “ILEGAL”!

  31 DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

  Andrade (2001) comenta que o tempo ou período de iniciação da corrosão também é conhecido como a vida útil de projeto de uma estrutura de concreto

  A) PENETRAđấO DE AGENTES AGRESSIVOS POR DIFUSÃO OU PERMEABILIDADE B) FISSURAđấO DEVIDA ầS FORđAS DE EXPANSấO DOS PRODUTOS DE CORROSÃO C) LASCAMENTO DO CONCRETO E CORROSÃO ACENTUADA

  D) LASCAMENTO ACENTUADO E REDUđấO SIGNIFICATIVA DA SEđấO DA ARMADURA 32

  32 DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

  VIDA ÚTIL DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO

  NBR 6118:2014 33

  VIDA ÚTIL DE PROJETO Período de tempo correspondente ao

  O intervalo que inicia no fim

  Nível Máximo Aceitável

  Ã Ç da concretagem até a A despassivação das

  D A armaduras

  R EG D E D U A 2 R

  • - CO , Cl

  G TEMPO

  INICIAđấO PROPAGAđấO

  VIDA ÚTIL

  CORREđấO FONTE: FIGUEIREDO E MEIRA, 2013.

  34 DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

  VIDA ÚTIL DE UTILIZAđấO Período de tempo que vai até o momento do surgimento de manchas na superfície do concreto ou quando ocorrem as primeiras fissuras provenientes da expansão das armaduras pelo produto da corrosão

  Conceito de vida útil de utilização da estrutura atingida evidenciada pelas fissuras provocadas pela corrosão das armaduras 35 NBR 6118(2014)

  35 DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

  VIDA ÚTIL TOTAL Período de tempo que vai até a ruptura total ou parcial da estrutura . corresponde ao período na qual ocorreu uma redução na seção resistente do aço significante ao colapso total ou parcial

  Conceito de vida útil total da estrutura atingida evidenciada pela ruptura dos elementos estruturais 36 NBR 6118(2014) NBR 6118(2014)

  DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

  Conceito de vida útil residual foi adquirida após recuperação estrutural

  Corresponde ao período de tempo, a partir de um determinado momento após uma vistoria , em que a estrutura ainda será capaz de desempenhar satisfatoriamente sua função a qual foi projetada

37 VIDA ÚTIL RESIDUAL

  38 DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Evolução Conceitual de um Projeto de Estruturas

  Fonte: Poissan (2010).

  39 DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Estruturas Duráveis

  37

  38

  Centro Empresarial Nações Unidas São Paulo 1998

  Altura 179 m

  f = 50 MPa ck

  40 HELENE,2006

  40 São Paulo – 2005

  FcK = 149 MPa 41

  41 CONVENCIONAL

  PROPRIEDADES TEMPO RECORDE PROFUNDIDADE DE 28 mm

  91 DIAS ZERO CARBONATAđấO ABSORđấO ÁGUA 5,1%

  0,35% POR IMERSÃO 2 2 ABSORđấO DE 12,0 kg/cm

  1,20 kg/cm ÁGUA POR CAPILARIDADE 42 Millennium Palace, .

46 Andares, SC

  Fonte: sc.olx.com.br

  43

  43 DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

  Fonte: MEHTA; MONTEIRO, 2008 44

  44 Burj Khalifa Dubai Emirados Árabes Início construção 2005 Fim construção 2010 12 mil operários trabalharam

  Altura 705 a 808 m

  f = 80 MPa Torre principal ck demais estruturas fck = 50 MPa

  Custo – US$ 1 Bilhão 160 Andares

  53 Elevadores

  estacionamento

  3 mil vagas 45 REVISTA CONCRETO,2007

  46

  47

  48

  46

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  51

  49

  50

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  53

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  52

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  55

  56

  55

  56

57 Fonte: MEHTA; MONTEIRO, 2008

  58

  59

  60

  58

  59

  61

  • Concreto de Alta Resistência Sílica Ativa e Superplastificantes RESISTÊNCIA CONCRETO

  62

  Sua construção participaram 500 operários. Durou 3 anos.

  Seu custo 394 milhões de euros. A ponte foi construída tendo como horizonte 120 anos de vida útil .

  O Viaduto de Millau (França) Santana; Gois (2017)

  61

  62

63 Possui 343 metros de altura.

  A Ponte Vasco da Gama (Lisboa – Portugual) Branco et al (2013)

64 A ponte foi construída tendo como horizonte 120 anos de vida útil .

  65 “Porque somos mortais, inevitavelmente mortais, tendemos a acreditar que tudo o que dure mais do que nós é eterno”.

  (Vicente Custódio de Souza)

  64

  65

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