Prof. Dr. Luiz Carlos Pinto da Silva Filho

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1 Realização: CONDIÇÕES NECESSÁRIAS (CUIDADOS RECOMENDADOS) PARA ASSEGURAR A DURABILIDADE E VIDA ÚTIL DE ESTRUTURAS (DE CONCRETO) Prof. Dr. Luiz Carlos Pinto da Silva Filho Universidade Federal do Rio Grande do Sul UFRGS Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil PPGEC Laboratório de Ensaios e Modelos Estruturais LEME

2 Ciclo de Vida Desmobilização / Demolição Concepção Uso e manutenção PRESERVAR O VALOR (UTILIDADE/ DESEMPENHO) DA ESTRUTURA Projeto Justificar uso de recursos gastos na construção ($$, insumos) Execução 2

3 Algumas construções que envelhecem bem...

4 Outras nem tanto

5 Como vão envelhecer as obras que estamos criando?? Quanto mais ampla a infraestrutura existente REPOSIÇÃO $$$$ e Complexa

6 Gestão do Ciclo de Vida Desmobilização / Demolição Concepção CONSERVAÇÃO DE ESTRUTURAS Uso e manutenção PRESERVR O VALOR (UTILIDADE/ DESEMPENHO) DA ESTRUTURA Projeto Vai além da VUP!!!! Execução

7 OBJETIVO ATUAL: PROJETAR E EXECUTAR VISANDO GARANTIR SEGURANÇA ESTRUTURAL, PRESERVAR DESEMPENHO E ATINGIR A VIDA ÚTIL (COM SUSTENTABILIDADE) Conhecimento das demandas de desempenho e da resposta dos materiais e componentes a diferentes condições de uso e exposição (mecanismos de degradação)

8 Durabilidade x Vida Útil REGIME DE USO MEIO AMBIENTE VIDA ÚTIL Edifício residencial de múltiplos pavimentos. Fonte: Revista Téchne Durabilidade

9 Conservação de Estruturas no fib Model Code 2010 SLD Vida Útil nasce no projeto Se consolida na execução Acompanhamento ao longo do tempo CLIENTE

10 Diretrizes Para Promoção do Aumento da Vida Útil Projetar de forma eficaz, com conhecimento da boa técnica Conhecer e usar bem os (novos) materiais Executar Adequadamente Monitorar e intervir quando necessário para assegurar V.U. (Conservar)

11 DIRETRIZ: PROJETAR DE FORMA EFICAZ

12 Desafio: Entender que projetar é fazer a gestão do desempenho no tempo Desempenho Processo de perda de desempenho no tempo Limite Mínimo de Desempenho Falha Vida Útil Tempo Controlar o processo de perda de desempenho e prevenir falhas durante um tempo que justifique os recursos investidos

13 Problemas de Desempenho/Funcionalidade

14 Problemas de Desempenho / Falhas Colapso Total Ed. Itália São José do Rio Preto (SP) Ed. Areia Branca (PE)

15 Norma de Desempenho (NBR /2012) IMPORTANTE MUDANÇA DE PARADIGMA POSITIVO PARA A INDÚSTRIA DA CONSTRUÇÃO NORMA GUARDA-CHUVA Segurança Estrutural Segurança contra Incêndio Conforto Termo-Acústico Estanqueidade... Durabilidade e Manutenibilidade Normas Específicas Detalhadas Procedimentos usados para avaliação de sistemas construtivos Processo de Consensuação Conhecimento Disperso Corpo Normativo Incipiente ou Inexistente Demanda avanço rápido

16 Desafio: Respeitar Normas / Atualizar Processo de Projeto Avanço processo de projeto CONHECER E UTILIZAR NORMAS VIGENTES Seminário Tecnologia OTIMIZAÇÃO ESBELTEZ DEFORMABILIDADE

17 ATENDIMENTO ÀS NORMAS NORMAS BRASILEIRAS PARA PROJETO, MATERIAIS E EXECUÇÃO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO NBR Edificações habitacionais Desempenho - Partes 1 e 2, Março/2013 NBR 6118 Projeto de estruturas de concreto Procedimento, 21/05/2007. NBR Ações e segurança nas estruturas Procedimento, 31/03/2004 NBR 6120 Cargas para o cálculo de estruturas de edificações, 30/11/1980. Errata em 30/04/2000. NBR 9062 Projeto e execução de estruturas de concreto pré-moldado, 04/12/2006. NBR 6123 Forças devidas ao vento em edificações, 30/06/1988. Errata em 30/12/1990. NBR Projeto de estruturas de concreto em situação de incêndio, 26/05/2012.

18 NBR Fôrmas e escoramentos para estruturas de concreto - Projeto, dimensionamento e procedimentos executivos, 15/04/2009. NBR Concreto para fins estruturais - Classificação pela massa específica, por grupos de resistência e consistência, 1/12/2009 (versão corrigida, 18/05/2011) NBR Concreto para fins estruturais - Classificação pela massa específica, por grupos de resistência e consistência, 1/12/2009 (versão corrigida, 18/05/2011) NBR 7480 Barras e fios de aço destinados a armaduras para concreto armado, 03/09/2007. NBR 7481 Tela de aço soldada Armadura para concreto, 30/03/1990. NBR 7482 Fios de aço para concreto protendido, 17/03/2008. NBR 7483 Cordoalhas de aço para concreto protendido, 17/03/2008. NBR Concreto de cimento Portland - Preparo, controle e recebimento Procedimento NBR Concreto auto-adensável - Parte 1: Classificação, controle e aceitação no estado fresco, 13/05/2010

19 Desafio: Obter mais tempo para Desenvolvimento e Coordenação de Projetos MAL RESOLVIDO PROJETO: 37 a 55% CONCEPÇÃO: 1 a 11% Processo Interativo de Resolução de Problemas Momento da Engenharia: MAIS TEMPO PARA DESENVOLVIMENTO DO PROJETO

20 Projetos Mal Resolvidos

21 Desafio: Integração Projetos Antever e resolver interferências Modelagem 3D BIM (com dados de execução e manutenção

22 Exemplo

23 Desafio: Controle Deformações Edifícios Altos/Grandes Estruturas Cargas elevadas Deformações Maiores

24 Desafio: Adequada Consideração dos Efeitos Dinâmicos - Vento

25 Desafio: Adequada Consideração dos Efeitos Dinâmicos - Fadiga Em 8 anos Período : 9,6%

26 Desafio: Aceitar que construções não são estáticas Variação de dimensões devido a efeitos higrotérmicos Casos simples (variação climática) e casos complexos (situação de incêndio)

27 Fissuração Térmica

28 Desafio: Promover a Regionalização de Projetos Não é possível implantar o mesmo projeto em Goiânia, Porto Alegre e Recife, esperando obter a mesma Vida Útil!!! Condições ambientais variadas (temperatura, umidade, cloretos, etc) podem causar: Diferença significativa nas movimentações da estrutura Diferença nos mecanismos/ritmos de degradação

29 Elemento Desafio: Melhorar Definição das Condições de Agressividade Norma NBR CEB Classe de Agressividade* Fraca Moderada Forte Muito forte I II III IV Rural / Submerso Urbana Marinha / Industrial Industrial / Respingos de Maré I II III e IV V Ambiente Classe Ambiente de agressividade úmido Sais de degelo / ambiental agressivo Ambiente seco Ambiente úmido+ Marinho ACI Subjetivo Subjetivo Subjetivo Subjetivo I II III IV Cobrimento nominal (mm) Laje Viga/Pilar Tabela 7.2

30 Mapas de Agressividade Desafio: Melhorar Definição das Condições de Agressividade Prof. Oladis Rincon Venezuela

31 Desafio: Melhorar Definição das MICROCLIMAS Condições de Agressividade Inspeção: Atenção a elementos de maior risco pilares garagem (ou mais carregados) / elementos de fachada / fundações

32 Fachadas Oeste x Sul: Umidade Insolação Tensões Térmicas / Infiltrações Colonização por Microorganismo

33 Norma NBR micro CEB clima Consideração Microclima na NBR 6118 Classe de Agressividade* Fraca Moderada Forte Muito forte I II III IV Rural / Submerso Urbana Marinha / Industrial Industrial / Respingos de Maré I II III e IV V ambiente externo Ambiente seco úmido ambiente Ambiente interno úmido seco macro clima ambiente Ambiente úmido+ interno Sais de degelo / seco Marinho ambiente interno Ambiente seco agressivo ACI Subjetivo Subjetivo Subjetivo Subjetivo Helene PROJETISTA NECESSITA CONHECER QUANDO E PORQUE SE DEVE AJUSTAR

34 Desafio: Adotar práticas mais avaçadas de Projeto para Vida Útil Fib Model Code for Service Life Design 2010 Full Probabilistic Partial Safety Factors Deemed to Satisfy Avoidance of Deterioration Abordagem das Normas Brasileiras Dimensionamento Concreto Vida Útil fadiga / corrosão / fissuração: critérios fixos com pouca margem para ajustes em projeto Lidar com Incerteza

35 Desafio: Explicitar Confiabilidade Densidade de Probabilidade f(q) Zona de Possibilidade de Falha fck Valor Médio das Resistências Valor Médio das Cargas Valor Médio de projeto das Cargas Segurança: R > Q Tensão (MPa)

36 Desafio: Explicitar Confiabilidade

37 DIRETRIZ: CONHECER E USAR BEM OS MATERIAIS

38 Desafio: Adequada Especificação Propriedades Materiais Estruturais CONCRETO: -Fck -Fc (63 dias) -E (28 dias) -E (desforma) -Relação a/c -Tipo de cimento -Tipo de agregado - etc Relação Fc x E F (agregado local ) Especificação de Projeto: -20 MPa - 35 GPa (Limitar deformação) - Relação 0,5 (Norma) Espaço Vazio CARDAPIO DE TRAÇOS / PROJETO DE CONCRETO

39 Desafio: Vencer Resistências para Implementar Novas Soluções Protensão não-aderente Concreto Auto-Adensável Concretos com Fibras REDUZEM CHANCES DE PROBLEMAS DE EXECUÇÃO

40 Desafio: Atenção a Novas Concreto Permeável Desenvolvimentos Concreto Auto-Limpante SHCC

41 FLECHA (mm) Desafio: Conhecer as Propriedades dos Novos Materiais Cuidado com aplicação de critérios normativos vigentes a novos materiais Concreto Branco e com Fibras 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0, TEMPO (dias) VT1 VT2 VF1 VF2 VB1 VB2 VA1 VA2 HENRIETTE BARONI (Mestrado, 2003)

42 Comportamento Retração NSC/HSC Compensação Retração

43 Desafio: Conhecer Mecanismos de Deterioração CORROSÃO ATAQUE SULFATOS RAA PREVENÇÃO E TRATAMENTO

44 Exemplo: Prevenção RAA Análise e Seleção de Agregados Exame Petrográfico dos Agregados em Zonas de Risco Testes Reatividade Análise Conteúdo Álcalis Cimento Testes de traço Ajuste de Traço NBR (2008) Agregados - Reatividade álcali-agregado - Avaliação da reatividade potencial e medidas preventivas para uso de agregados em concreto Barras de argamassa Expansão <0,10% aos 16 dias Expansão < 0,19% aos 30 dias

45

46 Desafio: Entender Efeitos Estruturais da Deterioração dos Materiais

47 Alongamento [mm] Resistência à tração [MPa] Resist. máx. de aderência [MPa] Efeitos do processo corrosivo PROPRIEDADES APARENTES DO AÇO mm 12,5mm mm 12,5mm 0 0% 5% 10% 15% 20% Grau de corrosão [% de perda de massa] % 5% 10% 15% 20% Grau de Corrosão [% de perda de massa] 500 ADERÊNCIA mm 12,5mm lb [mm] ,5mm (experimental) 12,5mm (NBR 6118) % 5% 10% 15% 20% Grau de corrosão [% de perda de massa] 0 0% 5% 10% 15% 20% Grau de Corrosão [% de perda de massa]

48 Perda da capac. de carga [%] Carga [kn] Efeitos Capacidade Estrutural Carga Primeira fissura (kn) Carga Ruptura (kn) % 2% 5% - irreal 10% 20% Grau de Corrosão [% de perda de massa] 10% 100% 80% 60% 40% 20% 0% Palestra Condições Necessárias para assegurar Área da a armadura [%] 2%

49 DIRETRIZ: EXECUTAR ADEQUADAMENTE

50 Desafio: Respeitar Regras Básicas Back to Basics NBR 6118 (2003) Aumento do cobrimento Cobrimento Relação a/c (ou a/mc) Cura Não usar agregado reativo Usar proteção > 2 cm C Classe de agressividade ambiental I II III IV Cobrimento nominal (mm) Laje Viga Pilar

51 Profundidade carbonatação - Ecc (mm) Cl- (% sobre a massa de cimento) Limitação Relação a/c % 5% 10% 15% 20% Obs 0% Obs 5% Obs 10% Obs 15% Obs 20% 4 0,30 3,5 0,353 2,5 0,45 2 0,60 1,5 0,801 0, ,8 tempo (anos) 0,28 0,45 0,75 11,3 17,5 Obs0,30 Obs0,35 Obs0,45 Obs0,60 Obs0,80 0 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 Relação água/cimento Relação a/c < 0, Teor de sílica ativa (%) Dal Molin et al.

52 Taxa de absorção Uso de Proteções No concreto Pintura Revestimentos 0,1 0,09 0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0, Concreto Museu Padrão base silicatos Base acrílico Base silanos e siloxanos 2 Base silanos e siloxanos 1 No aço

53 Desafio: Evitar Problemas durante a Concretagem

54

55 Espaçadores Material Capacidade Resistente Área de contato com a forma Tortuosidade Especificar espaçadores

56 Alinhamento Armadura / Pilares Ninhos Acabamento Cobrimento Seções Carga/Preenchimento de Protensão Fck Concreto Desafio: Redução de Não Conformidades

57 Fonte: Eng. Arcindo Vaquero y Mayor

58 Não conformidade: Problemas de Preenchimento de dutos Gamagrafia Cordoalhas engraxadas: Adotar soluções/materiais mais robustas, menos suscetíveis a problemas de execução

59 Concreto Não Conforme

60 Conceito do Fck 95% Renato Faria - Revista Téchne Fck est Fck est

61 CONTROLE DE QUALIDADE DE UMA ESTRUTURA DE CONCRETO Revista Téchne nov/09

62

63 CONTROLE DE QUALIDADE DE UMA ESTRUTURA DE CONCRETO CONSTRUTORES LABORATÓRIOS CONSULTORES PRODUTORES CLIENTES PROJETISTAS

64 NÃO CONFORMIDADES DIAGNÓSTICO DO PROBLEMA CLIENTES PROJETISTAS LABORATÓRIOS CONCRETO NÃO CONFORME PRODUTORES CONTROLE NA PRODUÇÃO: - CONTROLE RIGOROSO DAS VARIAÇÕES DO LOTES DOS AGREGADOS; - AMOSTRAGEM E ENSAIO DE LOTES DE CIMENTO (RASTREABILIDADE); - AFERIÇÃO DOS EQUIPAMENTOS (INCERTEZAS DE MEDIÇÃO); - ERROS (DESVIOS) ADIMISSÍVEIS; - PROCESSO E TEMPO DE MISTURA; - CONDIÇÕES AMBIENTAIS. CONTROLE DO TRANSPORTE: - TEMPO DE MISTURA; - VELOCIDADE DE MISTURA; - DISTÂNCIA DA OBRA; - CONDIÇÕES DO EQUIPAMENTO; - REDOSAGENS, PERDAS DE ABATIMENTO, CORREÇÃO DE ÁGUA. CONSTRUTORES CONSULTORES CONTROLE NA AMOSTRAGEM: - PORÇÃO DO CB DA AMOSTRA; - MÉTODO (PROCEDIMENTO DE AMOSTRAGEM); - TRATAMENTO DAS AMOSTRAS (CURA, ESTOCAGEM,...) - TRANSPORTE. CONTROLE DO ENSAIO: - AFERIÇÃO DA PRENSA (ERRO DE MEDIÇÃO); - VELOCIDADE DE CARREGAMENTO; - IDADE; - TIPO DE CAPEAMENTO; - TREINAMENTO DA EQUIPE; - CONTROLE (RASTREABILIDADE).

65 MPa Alternativas Comparação Cúbico - Cilindrico ,3(10x20) 46,3(15x30) 52,6 (10x10) 50,9 (15x15) Cilindrico Cubico Tipo de CP Corpo de Prova Resistência à Compressão 28 dias (MPa) Desvio (MPa) Coef de variação(%) Comparação com 10x20 Cilindrico 10x20 48,3 1,39 2,88% 1,00 Cilindrico 15x30 46,3 2,10 4,54% 0,96 Cubico 10x10 52,6 1,68 3,19% 1,09 Cubico 15x15 50,9 1,25 2,46% 1,05 CONTROLE ADICIONAL VIA ENSAIO DE ADERÊNCIA GRUPO APULOT

66 Desafio: Promover Segurança e Boas Práticas de Trabalho RISCO À SAÚDE CUSTO PERDA DE PRODUTIVIDADE

67 Desafio: Aumentar a Produtividade Estamos no Limite no Modelo Atual (Fabricação in loco) Alternativa: Industrialização Pré-Moldados

68 Desafio: Tratamento de Interfaces Solução de Juntas Impermeabilização

69 DIRETRIZ: MONITORAR E INTERVIR QUANDO NECESSÁRIO (CONSERVAR)

70 Desafio: Registro de Modificações Projeto As-Built

71 Boa Prática: Birth Certificate EX: Cobrimento, permeabilidade do concreto, condições ambientais, qualidade da execução, modelos de previsão da vida útil,etc)

72

73 Desempenho DESAFIO: DEFINIR E REGISTRAR A POLÍTICA DE MANUTENÇÃO Intervenções Mínimo Aceitável > Vida Útil MANUTENÇÃO: PREVISTA EM PROJETO!!!!! Tempo Manual de Uso e Manutenção

74 Desafio: Manutenibilidade FORMA CONDIÇÕES DE ACESSO

75 Desafio: Inspeções Periódicas

76 DESAFIO: Detecção Precoce de Problemas PRINCÍPIO DA PREVENÇÃO: Diagnosticar cedo para intervir antes, reduzindo custos e riscos!!! 76

77 Strategic Development Council (SDC) inter-industry development group The annual cost to owners for repair, protection and strengthening is estimated between $18 billion and $21 billion in the U.S. alone!!!! Diversas estruturas já em condição de falha!!!

78 Desafio: Internalização Custos de Manutenção DE: CUSTOS DE CONSTRUÇÃO PARA: CUSTOS AO LONGO DA VIDA ÚTIL (LIFE CYCLE COSTS) Custos de operação do edifício e suas partes Custos de manutenção corretiva Custos de manutenção preventiva Custos associados a riscos e manifestações patológicas (ações judiciais, imagem) Custos ao fim da vida útil

79 Não vale esconder o problema!!! ISSO NÃO É MANUTENÇÃO!!!!!! 79

80 Boa Prática: Uso de Sensores Estruturas Inteligentes Aspecto Fundamental: PPP / Build and Operate 80

81

82 Desafio: Monitoramento Contínuo NOVA E MAIS SOFISTICADAS SOLUÇÕES Sensores/Registradores de Umidade/ Maturidade Embedded Corrosion Instrument ECI linear polarization resistance, open circuit potential, resistivity, chloride ion concentration, and temperature Smart Aggregates Song et Al, 2008

83 Desafio: Evitar Deterioração do Patrimônio Construído DESCASO Perda de patrimônio Risco

84 O OUTRO LADO DA MOEDA

85

86 Desafio: Redução de Resíduos Reduzir geração Reutilizar (reforma / demolição por elementos) Reciclar (usar resíduos da construção) Cada vez mais difícil e caro efetuar deposição adequada!!!

87

88 Desafio: Viabilizar e Incentivar Uso de Produtos Reciclados

89 OBRIGADO PELA ATENÇÃO!!!!

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