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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
4
Fonte: Silva et al 2017
Variáveis do
projeto
Reais interações da
estrutura
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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
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
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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
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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
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8
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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
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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
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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
IV
CLASSE DE AGRESSIVIDADE AMBIENTAL
Estaleiro – PE Fonte: Aquino et al, (2016)
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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 escóriade 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 dealto 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 ARMADURASPROJETAR 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
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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)
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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)
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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
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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)
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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
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
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
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
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VIDA ÚTIL DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO
NBR 6118:2014
DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
31
32
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.
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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
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).
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DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
Estruturas Duráveis
37
38
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
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 principalfck = 50 MPa
demais estruturasREVISTA CONCRETO,2007
Custo – US$ 1 Bilhão
160 Andares
53 Elevadores
3 mil vagas
estacionamento
43
44
46
47
46
49
50
51
49
50
52
53
52
55
56
57
Fonte: MEHTA; MONTEIRO, 2008
55
56
58
59
58
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
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