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DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

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1

DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE

CONCRETO ARMADO

Profa. Eliana Barreto Monteiro

2

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).

3

Nem tanto

Nem tão

pouco

Pirâmides de Gizé - Egito

Belo Horizonte - Brasil

Fonte: Silva et al 2017

1

2

(2)

4

Fonte: Silva et al 2017

Variáveis do

projeto

Reais interações da

estrutura

5

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)

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

DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

(ACI 201, 1991)

4

(3)

7

Conceito de Durabilidade

Interação

concreto

+

meio ambiente

=

Função características físicas

características químicas

Características Físicas:

•Porosidade

•Permeabilidade

•Absorção

Características Químicas:

•Composição do Cimento

•Composição das Adições

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

9

RECOMENDAÇÕES DE BOA PRÁTICA PARA

AUMENTAR A DURABILIDADE DO CONCRETO

Utilizar Baixa Relação a/c

Realizar cura

Utilizar cimento e cobrimento adequados

Seguir as normas técnicas

Evitar circulação de água desnecessária...

DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

7

8

(4)

10

RECOMENDAÇÕES DE BOA PRÁTICA PARA

AUMENTAR A DURABILIDADE DAS ARMADURAS

Deterioração devido a pequenas espessuras

do cobrimento

Cimento sem adição proporciona maior quantidade

de reserva alcalina = coeficiente de segurança para

carbonatação

Cimento com adição (pozolana, cinza volante,

microssílica e escória de alto forno) = menor

permeabilidade

COBRIMENTO DO CONCRETO =

BARREIRA

DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

11

Assegura a fabricação de um concreto denso

e pouco permeável

Menor relação água/cimento mais durável

RECOMENDAÇÕES DE BOA PRÁTICA PARA

AUMENTAR A DURABILIDADE DAS ARMADURAS

DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

Assegura um bom cobrimento da armadura

Assegura uma compacidade do material final

RECOMENDAÇÕES DE BOA PRÁTICA PARA

AUMENTAR A DURABILIDADE DAS ARMADURAS

DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

CAMADA DE

COBRIMENTO

BARREIRA

QUÍMICA

10

(5)

13

PROJETAR PARA A DURABILIDADE

O PROBLEMA DE DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE

CONCRETO DEVE CONSIDERAR OS SEGUINTES ASPECTOS:

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.

DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

NBR 6118

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

IV

CLASSE DE AGRESSIVIDADE AMBIENTAL

13

14

(6)

IV

CLASSE DE AGRESSIVIDADE AMBIENTAL

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

17

PROJETAR PARA A DURABILIDADE

Classe do

concreto resistênciaNível de 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

≥ 20% de pozolana ou sílica

ativa ≥ 65% de escória

de alto forno

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

CLASSIFICAÇÃO DOS CONCRETOS FRENTE AO RISCO DE CORROSÃO DAS ARMADURAS

PROJETAR PARA A DURABILIDADE

COBRIMENTO DO CONCRETO SEGUNDO A CLASSE DE AGRESSIVIDADE

DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

Concreto

Componente ou

elemento Classe de agressividade

I II III IV

Cobrimento nominal (mm)

Concreto armado Viga/pilarLa je 2025 2530 3540 4550

NBR 6118

16

(7)

19

PROJETAR PARA A DURABILIDADE

DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

NBR 6118

CLASSIFICAÇÃO DA AGRESSIVIDADE DO AMBIENTE

SOBRE ARMADURAS

Classe da

agressividade

Macro Clima

Gás carbônico no

ambiente

I

Atmosfera rural

0,3%

II

urbana

0,3%

III

marinha ou

industrial

0,3%

IV

Pólos industriais

>0,3%

fonte: Adaptado de HELENE (1995)

20

PROJETAR PARA A DURABILIDADE

DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

NBR 6118

Tabela de Limites de abertura de fissuras propostos,

Carmona Filho e Carmona (2013)

21

PROJETAR PARA A DURABILIDADE

CORRESPONDENCIA ENTRE AGRESSIVIDADE DO AMBIENTE E DURABILIDADE DO CONCRETO

Classe de agressividade

ambiental Agressividade recomendadoConcreto

I

FRACA

qualquer tipo

II

MÉDIA

Normal, resistente

e durável

III

FORTE

Resistente e

durável

IV

MUITO

FORTE

Durável

DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

19

20

(8)

22

DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

NBR

6118

:2014 -

Projeto

de

estruturas de concreto

-Procedimento

NBR

14931

:2004

-Execução

de estruturas de

concreto - Procedimento

NORMATIZAÇÃO (PRINCIPAIS)

23

PROJETAR PARA A DURABILIDADE

X

=

K T

X

Profundidade que os

cloretos

alcançam por difusão

Profundidade que a frente de

carbonatação

avança

T

Tempo

k

Constante

k

CARBONATAÇÃO

0,1 a 1,0 cm

2

/ano

CLORETOS

0,15 a 2,7 cm

2

/ano

DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

PROJETAR PARA A DURABILIDADE

Exemplo 1 :

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

?

K = 0,7

Resposta:

8 anos

DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

22

(9)

25

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

DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

26

VIDA ÚTIL DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO

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)

O que é vida útil?

DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

27

DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

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.

VIDA ÚTIL DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO

25

26

(10)

28

VIDA ÚTIL DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO

Os coeficientes de segurança das normas são fixados para

uma vida útil de cinqüenta anos

Porque vida útil de 50 anos?

DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

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.

O QUE SE PASSA AO FIM DE 50

ANOS, OU SEJA, O FIM DA VIDA

ÚTIL ESTRUTURAL?

REDUÇÃO DA

RESISTÊNCIA

DOS

MATERIAIS

PROBABILIDADE

DE COLAPSO

28

(11)

PASSA A SER UMA ESTRUTURA

INSEGURA, “ILEGAL”!

32

DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

A) PENETRAÇÃO DE AGENTES AGRESSIVOS POR DIFUSÃO OU PERMEABILIDADE

B) FISSURAÇÃO DEVIDA ÀS FORÇAS DE EXPANSÃO DOS PRODUTOS DE CORROSÃO

C) LASCAMENTO DO CONCRETO E CORROSÃO ACENTUADA

D) LASCAMENTO ACENTUADO E REDUÇÃO SIGNIFICATIVA DA SEÇÃO DA ARMADURA

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

33

VIDA ÚTIL DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO

NBR 6118:2014

DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

31

32

(12)

G

R

A

U

D

E

D

EG

R

A

D

A

Ç

Ã

O

CO

2

, Cl

-TEMPO

Nível Máximo Aceitável

VIDA ÚTIL

INICIAÇÃO

PROPAGAÇÃO

CORREÇÃO

VIDA ÚTIL DE PROJETO

Período de tempo

correspondente ao

intervalo que inicia no fim

da concretagem até a

despassivação das

armaduras

FONTE: FIGUEIREDO E MEIRA, 2013.

35

VIDA ÚTIL DE UTILIZAÇÃO

NBR 6118(2014)

DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

Conceito de vida útil de utilização da estrutura atingida

evidenciada pelas fissuras provocadas pela corrosão das

armaduras

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

VIDA ÚTIL TOTAL

DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

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

34

(13)

37

VIDA ÚTIL RESIDUAL

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

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

(14)

40

HELENE,2006

Centro

Empresarial

Nações

Unidas

São Paulo

1998

Altura 179 m

f

ck

= 50 MPa

41

São Paulo – 2005

FcK = 149 MPa

PROPRIEDADES

TEMPO

RECORDE

CONVENCIONAL

PROFUNDIDADE DE

CARBONATAÇÃO

91 DIAS

ZERO

28 mm

ABSORÇÃO ÁGUA

POR IMERSÃO

0,35%

5,1%

40

(15)

43

Millennium Palace,

46 Andares, SC

.

Fonte: sc.olx.com.br

44

DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

Fonte: MEHTA; MONTEIRO, 2008

45

Burj Khalifa Dubai

Emirados Árabes

Início construção 2005

Fim construção 2010

12 mil operários

trabalharam

Altura 705 a 808 m

f

ck

= 80 MPa

Torre principal

fck = 50 MPa

demais estruturas

REVISTA CONCRETO,2007

Custo – US$ 1 Bilhão

160 Andares

53 Elevadores

3 mil vagas

estacionamento

43

44

(16)

46

47

46

(17)

49

50

51

49

50

(18)

52

53

52

(19)

55

56

57

Fonte: MEHTA; MONTEIRO, 2008

55

56

(20)

58

59

58

(21)

61

62

•Concreto de Alta Resistência

Sílica Ativa e Superplastificantes

RESISTÊNCIA

CONCRETO

63

Possui 343

metros de altura.

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

(22)

64

A ponte foi construída tendo como horizonte

120 anos de vida útil

.

A Ponte Vasco da Gama (Lisboa – Portugual)

Branco et al (2013)

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

Imagem

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

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