Conceitos de Durabilidade e Vida útil das Estruturas de Concreto Armado

Helene (1998) entende que a durabilidade das estruturas de concreto armado é o resultado da sua interação com o ambiente e as condições de uso, operação e manutenção. Portanto, não é uma propriedade inerente ou intrínseca à estrutura. Uma mesma estrutura pode ter diferentes comportamentos quanto à durabilidade.

A ABNT NBR 6118 (2003), conceitua durabilidade como “a capacidade da estrutura resistir às influências ambientais previstas e definidas em conjunto pelo autor do projeto estrutural e o contratante, no início dos trabalhos de elaboração dos projetos”, e cita que “as estruturas de concreto devem ser projetadas e construídas de modo que sob as condições ambientais previstas na época do projeto e quando utilizadas conforme preconizado em projeto conservem sua segurança, estabilidade e aptidão em serviço, durante o período correspondente à sua vida útil”.

Sobre vida útil de projeto a ABNT NBR 6118 (2003) diz que, “entende-se por vida útil de projeto o período de tempo durante o qual se mantêm as características das estruturas de concreto, desde que atendidos os requisitos de uso e manutenção prescritos pelo projetista e pelo construtor, bem como de execução dos reparos necessários decorrentes de acidentes. O conceito de vida útil aplica-se à estrutura como um todo ou às suas partes. Dessa forma, determinadas partes das estruturas podem merecer consideração especial com valor de vida útil diferente do todo”.

Verifica-se acima que os conceito de durabilidade e de vida útil de projeto da ABNT NBR 6118 (2003) não estão adequadamente diferenciados.

10 A diferenciação dos conceitos de vida útil de projeto e de durabilidade dos edifícios e de suas partes está bem estabelecida em norma estrangeira, como a BSI 7543 (2003), com origem em documentos ingleses da década de 50. Cabe salientar que Tuutti (1982) e Helene (1993) usaram conceitos similares ao deste documento inglês, para interpretar a durabilidade das estruturas com mecanismo de deterioração por corrosão das armaduras.

Como a BS 7543 (1992) é muito mais precisa ao diferenciar dois conceitos de durabilidade e vida útil, esta norma está resumida na Tabela 1. Observar que o conceito de vida útil de projeto deveria envolver o desenvolvimento de modelagem dos mecanismos preponderantes de deterioração do edifício, além dos esforços mecânicos previstos no projeto estrutural, para a correta interpretação do comportamento do aço, do concreto e demais materiais.

Portanto, há necessidade de evolução nos procedimentos de controle tecnológico dos materiais de construção estruturais, em especial do concreto e do aço, para que seja possível a evolução e efetiva aplicação de conceitos no campo da durabilidade e vida útil das estruturas, como os resumidos na Tabela 1.

Tuutti (1982) deu uma grande contribuição para o estudo da corrosão, quando introduziu o modelo teórico de previsão de vida útil para as estruturas de concreto armado, considerando a degradação por corrosão das armaduras. No modelo a vida útil é dividida em duas fases: período de iniciação e o período de propagação, conforme a Figura 2.

11 Tabela 1 – Termos e conceitos relativos à durabilidade dos edifícios e suas partes, pela BS 7543

(1992), em paralelo aos termos propostos por Helene (1993), para descrever a durabilidade das estruturas de concreto armado, sujeitas à deterioração preponderante por corrosão das

armaduras Tipo de durabiliade Termos aplicados Termo original Descrição BS 7543 (1992) para edifícios Proposição de Helene (1993) para as estruturas de concreto

Efetiva ou real (de

serviço) Durabilidade "Durability"

Habilidade da construção e suas partes em desempenhar suas funções,

ao longo de um período de tempo, sob a influência de agentes de exposição.

-

Limite de durabilidade

"Durability

limit" Ponto no qual a perda de desempenho _{leva ao fim da vida útil de serviço.} -

Vida útil ou vida útil de

serviço

"Service life"

Período real de tempo durante o qual não há gastos excessivos para uso,

manutenção ou reparo de um componente construtivo ou da construção. É o registro efetivo da durabilidade, pela retroalimentação de

informação da edificação em uso.

Período de tempo equivalente ao período de despassivação das

armaduras mais o período de propagação da corrosão em níveis

aceitáveis. Teórica (de projeto) Vida útil requerida "Required service life"

Vida útil a ser especificada para atender às exigências dos usuários. É

definida pelo proprietário da obra, obedecendo a critérios da norma ou

estabelecidas pelo projetista.

- Vida útil prevista "Predicted service life" Declaração do fabricante de um produto ou processo acerca da sua durabilidade estimada, por ensaios

acelerados ou registros de desempenho em serviço.

Iterpretado pelo tempo que agentes agressivos ingressam pelo cobrimento até as armaduras Vida útil de

projeto "Design life"

Proposta do projetista para o proprietário da obra.

Período de tempo que vai até a despassivação da armadura

Vida útil

residual - -

Corresponde ao período de tempo que a estrutura ainda será capaz de desempenhar suas funções, contando a partir da data de uma

vistoria Vida útil total

ou estrutural - -

Período de tempo desde a produção até o colapso parcial ou

total da estrutura, pela corrosão

O período de iniciação da corrosão, quando a armadura passa de um estado passivo para um estado ativo, é determinado pelo período de tempo no qual os agentes agressivos penetram no concreto de cobrimento e alcançam a armadura, podendo atingir concentrações que provocam o rompimento da película de passivação.

O modelo de HELENE (1993) introduz o conceito teórico de vida útil residual, que corresponde ao período de tempo estimado em que a estrutura ainda será capaz de desempenhar suas funções, conforme ilustra a Figura 3.

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Figura 3 – Ampliação do conceito de vida útil das estruturas de concreto, tomando-se por referência o fenômeno da corrosão das armaduras e a realização de reparos de manutenção

corretiva (HELENE, 1993)

Assim HELENE (1993) ampliou e diferenciou os conceitos de vida útil, como segue:
Vida útil de serviço: Período de tempo equivalente ao período de despassivação das armaduras mais o período de propagação da corrosão em níveis aceitáveis;

Vida útil de projeto: Período de tempo que vai até a despassivação da armadura;
Vida útil residual: Corresponde ao período de tempo o qual a estrutura ainda será capaz de desempenhar suas funções, contado-se a partir da data de uma vistoria;

Vida útil total: Período de tempo desde a produção até o colapso parcial ou total da estrutura, pela corrosão.

A análise de vida útil para o projeto de estruturas de concreto pode ser efetuada através de requisitos e critérios, que podem ser específicos de cada projeto e não generalizados, quando se pensa em evoluir de especificações prescritivas para especificações de desempenho, e estabelecidas com base em: experiência anterior de campo acumulada por especialistas (em geral, assume caráter prescritivo); previsão por ensaios acelerados; enfoque determinista ou enfoque probabilista.

Todavia, as informações para modelagem de vida útil de projeto, de serviço ou vida útil residual de armaduras de concreto requerem dados e modelos muito mais precisos sobre as características do concreto de produção das estruturas. Isto, portanto, requer a melhoria e a

13 evolução permanente de normas de projeto e do controle de qualidade da execução, incluído aqui o controle de qualidade do concreto, foco principal deste trabalho.

Para o caso de edifícios com sistemas construtivos em concreto armado parte dos critérios da ABNT NBR 6118 (2003) para equacionar a vida útil de projeto das estruturas está baseada na proteção das armaduras, pelo cobrimento e a qualidade do concreto estrutural, e são critérios empíricos estabelecidos por ensaios laboratoriais e pela experiência de especialistas, como evidenciam os requisitos e critérios tratados no Capítulo 3.

Em se tratando de obras com caráter repetitivo quanto aos aspectos construtivos, é possível antever que apenas a progressão conjunta do controle tecnológico do concreto e da memória técnica de projeto e construção das estruturas em concreto armado é que podem, fundamentalmente, contribuir para a evolução da modelagem dos seus processos de deterioração e de previsão de desempenho, em novas formulações de concretos ou de sistemas construtivos.

Em qualquer dos enfoques devem ser levados em conta a geometria da estrutura, os materiais utilizados na construção, o ambiente no qual a estrutura está localizada, variabilidade dos fatores, mecanismos de deterioração, qualidade da mão de obra de execução do concreto e inspeção da estrutura.