Módulo 1: Conceitos e fundamentos para conservação de estruturas Aula 4 Fundamentos da tecnologia do concreto aplicados à conservação das estruturas

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1 Módulo 1: Conceitos e fundamentos para conservação de estruturas Aula 4 Fundamentos da tecnologia do concreto aplicados à conservação das estruturas Coordenação Prof. Dr. Bernardo Tutikian btutikian@terra.com.br / bftutikian@unisinos.br Patrocínio

2 Aula 4 Fundamentos da tecnologia do concreto aplicados à conservação das estruturas - Introdução - Um pouco de tecnologia do concreto / Durabilidade / Efeito de altas temperaturas - Efeito Rüsch / Módulo de deformação Prof. Dr. Bernardo Tutikian Head of Itt Performance / Unisinos Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil Unisinos Diretor RS e conselheiro Ibracon

3 Introdução Os materiais cimentíceos podem ser considerados como os materiais mais importantes de todas as épocas das civilizações humanas;

4 Introdução a) A excelente resistência do concreto à água; b) Facilidade com a qual elementos estruturais de concreto podem ser obtidos através de uma variedade de formas e dimensões;

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6 Produção de cimento por tipo (2007)

7 Fonte: SNIC, 2015

8 Fonte: SNIC, 2015

9 Durabilidade Segundo ABNT NBR 15575:2013, a vida útil de projeto (VUP) de edifícios habitacionais deve ser de, no mínimo, 50 anos, efetuadas as manutenções e uso adequado

10 Durabilidade

11 Durabilidade Já a EN BS 7543:2003 estipula em 120 anos a vida útil de edifícios de alta qualidade e em 60 anos para edifícios novos e reformas em prédios públicos; A British standard BS ISO (2001) Buildings and constructed assets Service life planning é outra norma importante nesta área.

12 Durabilidade EN BS 7543:2003

13 6118:2014 A NBR 6118:2014 afirma que a durabilidade das estruturas é altamente dependente da qualidade e da espessura do concreto do cobrimento da armadura, determinando a sua resistência à maioria dos fenômenos de degradação;

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15 6118: Ensaios comprobatórios de desempenho da durabilidade da estrutura frente ao tipo e classe de agressividade prevista em projeto devem estabelecer os parâmetros mínimos a serem atendidos. Na falta destes e devido à existência de uma forte correspondência entre a relação água/cimento e a resistência à compressão do concreto e a sua durabilidade, permite-se que sejam adotados os requisitos mínimos expressos na Tabela 7.1.

16 6118:2014

17 6118: para garantir o cobrimento mínimo (c mín ), o projeto e a execução devem considerar o cobrimento nominal (c nom ), que é o cobrimento mínimo acrescido da tolerância de execução (Δc) nas obras correntes o valor de Δc, deve ser maior ou igual a 10mm quando houver um controle adequado de qualidade e limites rígidos de tolerância de variabilidade das medidas durante e execução, pode ser adotado o valor Δc = 5mm, mas a exigência de controle rigoroso deve ser explicitada nos desenhos de projeto.

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19 NBR 15200:04 Projeto de estruturas em situação de incêndio

20 NBR 15200:04 Projeto de estruturas em situação de incêndio

21 NBR 15200:04 Projeto de estruturas em situação de incêndio

22 NBR 15200:04 Projeto de estruturas em situação de incêndio

23 Um pouco de vida útil Pela Norma de Desempenho, podemos especificar a VUP das estruturas em 50, 63 e 75 anos; Normas técnicas nacionais e internacionais NBR ANOS AS 3600 (australian standard) 60 ANOS BS 8500 e EN (european standard) 100 ANOS BOLINA E TUTIKIAN, 2014

24 Um pouco de vida útil Pela Norma de Desempenho, podemos especificar a VUP das estruturas em 50, 63 e 75 anos; Modelos de previsão de vida útil CAA I e CAA II (carbonatação como efeito principal) Morinaga (1990) e Bob e Bob (1991) CAA III e CAA IV (cloretos como efeito principal) Bob (1996), Helene (1993) e Maage et al. (1999) BOLINA E TUTIKIAN, 2014

25 Relação NBR 6118 x NBR Proposta de tabela de dimensionamento estrutural à durabilidade para uma VUP de 50, 63 e 75 anos. VIDA ÚTIL 50 Anos 63 Anos 75 Anos CAA I II III IV I II III IV I II III IV Cobrimento (mm)/ Classe concreto Cobrimento (mm) / Classe concreto Cobrimento(mm) / Classe concreto ELEMENTO Relação ac / Consumo cimento (kg/m³) Relação ac / Consumo cimento (kg/m³) Relação ac / Consumo cimento (kg/m³) Laje Viga/pilar Elementos em contato com solo 20/C20 25/C25 35/C30 45/C40 25/C25 35/C35 45/C40 55/C50 30/C30 40/C40 50/C40 65/C50 0,65/260 0,6/280 0,55/320 0,45/360 0,6/280 0,5/300 0,45/340 0,40/360 0,60/280 0,50/340 0,40/360 0,40/380 25/C20 30/C25 40/C30 50/C40 30/C25 40/C35 50/C40 60/C50 35/C30 45/C40 55/C40 70/C50 0,65/260 0,6/280 0,55/320 0,45/360 0,6/280 0,5/300 0,45/340 0,40/360 0,60/280 0,50/340 0,40/360 0,35/380 30/C20 30/C25 40/C30 50/C40 30/C25 40/C35 50/C40 60/C50 40/C30 45/C40 55/C40 70/C50 0,65/260 0,6/280 0,55/320 0,45/360 0,6/280 0,5/300 0,45/340 0,35/360 0,60/280 0,45/340 0,40/360 0,35/380 BOLINA E TUTIKIAN, 2014

26 Relação NBR 6118 x NBR Cobrimento armaduras = C 1 Ø estribo 0, 5. armadura principal BOLINA E TUTIKIAN, 2014

27 Relação NBR 6118 x NBR ALTURA DA EDIFICAÇÃO (h) h 12m (TRRF 30min) 12m<h 23m (TRRF 60min) 23m<h 30m (TRRF 90min) h>30m (TRRF 120min) CAA ESPESSURA DOS COBRIMENTOS NOMINAIS DAS ARMADURAS (cm) VIGAS Largura da viga (cm) LAJES esp.¹(cm) PILARES Menor lado do pilar (cm) I 2,5 2,5 2,5 2,5 2 3,18 2,68 2,58 2,5 2,5 2,5 II ,5 3, III , IV , I 2,77 2,5 2,5 2,5 2 4,68 4,38 4,18 3,9 3,58 3,28 II ,5 4,68 4,38 4,18 3,9 3,58 3,28 III ,5 4,68 4,38 4, IV , I 4,77 3,27 2,77 2,5 2,4 6,28 5,68 5,48 5,2 4,88 4,58 II 4,77 3, ,5 6,28 5,68 5,48 5,2 4,88 4,58 III 4, ,5 6,28 5,68 5,48 5,2 4,88 4,58 IV ,5 6,28 5,68 5,48 5, I 5,57 4,77 4,27 3,77 3,4 7,28 6,88 6,58 6,3 6,08 5,58 II 5,57 4,77 4,27 3,77 3,4 7,28 6,88 6,58 6,3 6,08 5,58 III 5,57 4,77 4,27 4 3,5 7,28 6,88 6,58 6,3 6,08 5,58 IV 5, ,5 7,28 6,88 6,58 6,3 6,08 5,58 Dimensionado para a durabilidade, segundo a ABNT NBR 6118: 2014 Dimensionado para o incêndio, segundo a ABNT NBR 15200: 2012 ¹ Espessuras mínimas, segundo ABNT NBR PARA VUP DE 50 ANOS BOLINA E TUTIKIAN, 2014

28 ALTURA DA EDIFICAÇÃO (h) h 12m (TRRF 30min) 12m<h 23m (TRRF 60min) 23m<h 30m (TRRF 90min) h>30m (TRRF 120min) Relação NBR 6118 x NBR CAA ESPESSURA DOS COBRIMENTOS NOMINAIS DAS ARMADURAS (cm) VIGAS Largura da viga (cm) LAJES esp.¹(cm) PILARES Menor lado do pilar (cm) I ,5 3, II , III , IV , I ,5 4,68 4,38 4,18 3,9 3,58 3,28 II ,5 4,68 4,38 4, III , IV , I 4,77 3, ,5 6,28 5,68 5,48 5,2 4,88 4,58 II 4, ,5 6,28 5,68 5,48 5,2 4,88 4,58 III ,5 6,28 5,68 5,48 5,2 5 5 IV ,5 6, I 5,57 4,77 4,27 3,77 3,4 7,28 6,88 6,58 6,3 6,08 5,58 II 5,57 4,77 4,27 4 3,5 7,28 6,88 6,58 6,3 6,08 5,58 III 5, ,5 7,28 6,88 6,58 6,3 6,08 5,58 IV ,5 7,28 6,88 6,58 6,3 6,08 6 Dimensionado para a durabilidade, segundo a ABNT NBR 6118: 2014 Dimensionado para o incêndio, segundo a ABNT NBR 15200: 2012 ¹ Espessuras mínimas, segundo ABNT NBR PARA VUP DE 63 ANOS BOLINA E TUTIKIAN, 2014

29 ALTURA DA EDIFICAÇÃO (h) h 12m (TRRF 30min) 12m<h 23m (TRRF 60min) 23m<h 30m (TRRF 90min) h>30m (TRRF 120min) Relação NBR 6118 x NBR CAA ESPESSURA DOS COBRIMENTOS NOMINAIS DAS ARMADURAS (cm) VIGAS Largura da viga (cm) LAJES esp.¹(cm) PILARES Menor lado do pilar (cm) I 3,5 3,5 3,5 3,5 3 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 II 4,5 4,5 4,5 4,5 4 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 III 5,5 5,5 5,5 5,5 5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 IV , I 3,5 3,5 3,5 3,5 3 4,68 4,38 4,18 3,9 3,58 3,5 II 4,5 4,5 4,5 4,5 4 4,68 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 III 5,5 5,5 5,5 5,5 5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 IV , I 4,77 3,5 3,5 3,5 3 6,28 5,68 5,48 5,2 4,88 4,58 II 4,77 4,5 4,5 4,5 4 6,28 5,68 5,48 5,2 4,88 4,58 III 5,5 5,5 5,5 5,5 5 6,28 5,68 5,5 5,5 5,5 5,5 IV , I 5,57 4,77 4,27 3,77 3,4 7,28 6,88 6,58 6,3 6,08 5,58 II 5,57 4,77 4,5 4,5 4 7,28 6,88 6,58 6,3 6,08 5,58 III 5,57 5,5 5,5 5,5 5 7,28 6,88 6,58 6,3 6,08 5,58 IV ,5 7, Dimensionado para a durabilidade, segundo a ABNT NBR 6118: 2014 Dimensionado para o incêndio, segundo a ABNT NBR 15200: 2012 ¹ Espessuras mínimas, segundo ABNT NBR PARA VUP DE 75 ANOS BOLINA E TUTIKIAN, 2014

30 Dimensionamento das estruturas Método semi-probabilístico NBR 6118:1978 Paulo Helene, 2014

31 Dimensionamento das estruturas NBR 8681:2004 Paulo Helene, 2014

32 fck - NBR 12655:2015 Os lotes de concreto devem ser aceitos, quando o valor estimado da resistência característica, calculado conforme já explicado, satisfizer a relação: f ckest f ck

33 fck - NBR 12655: controle do concreto por amostragem total (100%) Logo: f ckest = f c, betonada f c, betonada f ck

34 fck baixo No caso de existência de resultados de resistência abaixo de fck de projeto, devem ser adotadas as seguintes ações corretivas: a) revisão do projeto considerando o novo resultado de resistência característica do concreto à compressão obtido do controle de recebimento realizado através de corpos de prova moldados; b) permanecendo a insegurança, extrair testemunhos de acordo com a NBR 7680, estimar o novo fck de acordo com a NBR 12655;

35 fck baixo c) permanecendo a insegurança, deve-se escolher entre as seguintes alternativas: v determinar as restrições de uso da estrutura; v providenciar o projeto de reforço; v decidir pela demolição parcial ou total.

36 NBR 7680:2015 a) Para aceitação definitiva do concreto, em caso de não conformidade do fck,est (NBR 12655:2015) - obra; b) Para avaliação da segurança estrutural de obras em andamento obra; c) Para verificação da segurança em obras existentes, casos de retrofit, reforma, mudança de uso, incêndio, acidentes, colapsos parciais... edificação existente;

37 NBR 7680:2015 Obs1: a NBR 6118:2014 permite dividir o coeficiente de ponderação do concreto (γc) por 1,1 em caso de extração Para combinações normais: γc = 1,4 / 1,1 = 1,27 Obs2: a NBR 7680:2015 define uma série de coeficientes de correção dos fc dos testemunhos (relação h/d; broqueamento; direção da extração; umidade do testemunho)

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39 NBR 7680:2015

40 Efeito Rüsh crescimento da resistência

41 Efeito Rüsh

42 Efeito Rüsh

43 Resistência final 100 anos!!! Paulo Helene, 2014

44 Módulo de elasticidade Eci = e 5600 fck fck entre 20MPa e 50MPa Eci = 21,5 103 e R 1,25 + fck 10 fck entre 55MPa e 90MPa

45 Módulo de elasticidade

46 Módulo de elasticidade Porém, há grande variação inerente do ensaio para determinação do módulo de elasticidade (NBR 8522); Não há um consenso em amostragem e lotes para o Ec; Há uma grande variação das equações para estimar o módulo entre as principais normas do mundo (NBR 6118; eurocode 2; ACI 318; fib Model Code)

47 Referências recomendadas Normas: NBR 6118 / NBR / NBR / NBR / NBR 7680 / NBR 8522 / ACI 318 / Eurocode 2 / EN BS 7543 Rüsch, H. Researches toward a general flexural theory for structural concrete, 1960; Tutikian, B & Bolina, F. Especificação de parâmetros da estrutura de concreto armado segundo os preceitos de desempenho, durabilidade e segurança contra incêndio. Revista Concreto e Construções, Ibracon, n 76, out Helene, P; Cintra, A; Couto, D; Carvalho, M. Estruturas de Concreto: Contribuição à análise da segurança em estruturas existentes Parte II. Revista Ibracon Concreto & Construções, nº77, Jan-Mar 2015.

48 Módulo 1: Conceitos e fundamentos para conservação de estruturas Aula 4 Fundamentos da tecnologia do concreto aplicados à conservação das estruturas Coordenação Prof. Dr. Bernardo Tutikian btutikian@terra.com.br / bftutikian@unisinos.br Patrocínio