O que é durabilidade?

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1 DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Profa. Eliana Barreto Monteiro 1 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) 2 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 (ACI 201, 1991) 3 1

2 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 4 Conceito de Durabilidade 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 5 Importância Nos EUA, mais de 1/3 do investimento na construção civil é destinado às obras de recuperação. (Carmona Filho, 2009) No Brasil são gastos 800 milhões por ano no reparo de estruturas com corrosão devido ao ataque por cloretos. (Dotto, 2012) 6 2

3 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... 7 RECOMENDAÇÕES DE BOA PRÁTICA PARA AUMENTAR A DURABILIDADE DAS ARMADURAS COBRIMENTO DO CONCRETO = BARREIRA 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 8 RECOMENDAÇÕES DE BOA PRÁTICA PARA AUMENTAR A DURABILIDADE DAS ARMADURAS Assegura a fabricação de um concreto denso e pouco permeável Menor relação água/cimento mais durável 9 3

4 RECOMENDAÇÕES DE BOA PRÁTICA PARA AUMENTAR A DURABILIDADE DAS ARMADURAS Assegura um bom cobrimento da armadura Assegura uma compacidade do material final 10 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. 11 NBR 6118 Classe de agressividade ambiental Agressividade Classificação geral do tipo de ambiente para efeito de projeto Risco de deterioração da estrutura I Fraca Rural Submersa Insignificante II Moderada Urbana Pequeno III Forte Marinha Industrial Grande IV Muito forte Industrial Respingos de maré Elevado 4

5 IV CLASSE DE AGRESSIVIDADE AMBIENTAL CLASSIFICAÇÃO DOS CONCRETOS FRENTE AO RISCO DE CORROSÃO DAS ARMADURAS Classe do concreto Nível de resistência Máxima relação água/cimento Deterioração por carbonatação Durável 40 Mpa 0,45 10% de pozolana, sílica ativa ou escória de alto forno Resistente 30 Mpa 0,50 10% de pozolana ou sílica ativa 15% de escória de alto forno Deterioração por ataque por cloretos % de adição % de adição 20% de pozolana ou sílica ativa 65% 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 14 NBR 6118 COBRIMENTO DO CONCRETO SEGUNDO A CLASSE DE AGRESSIVIDADE Concreto Componente ou elemento Classe de agressividade I II III IV Cobrimento nominal (mm) Concreto armado La je Viga/pilar

6 CORRESPONDENCIA ENTRE AGRESSIVIDADE DO AMBIENTE E DURABILIDADE DO CONCRETO Classe de agressividade ambiental Agressividade Concreto recomendado I FRACA qualquer tipo II MÉDIA Normal, resistente e durável III FORTE Resistente e durável IV MUITO FORTE Durável 16 X = K T X T k Profundidade que os cloretos alcançam por difusão Profundidade que a frente de carbonatação avança Tempo Constante CLORETOS 0,15 a 2,7 cm 2 /ano k CARBONATAÇÃO 0,1 a 1,0 cm 2 /ano 17 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 18 6

7 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 19 VIDA ÚTIL DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO O que é vida útil? 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) 20 VIDA ÚTIL DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO Porque vida útil de 50 anos? Os coeficientes de segurança das normas são fixados para uma vida útil de cinqüenta anos Segundo a NBR 6118 (2007), 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. 21 7

8 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 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 22 VIDA ÚTIL DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO NBR 6118: VIDA ÚTIL DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO VIDA ÚTIL DE PROJETO - Pode ser entendida como o período de tempo durante o qual a estrutura é capaz de proteger a armadura sem necessidade de intervenções, além das de manutenção previstas e da rotina de uma utilização adequada, desde que mantidas as condições ambientais da época de projeto. VIDA ÚTIL DE SERVIÇO OU DE UTILIZAÇAO - Caracteriza-se pelo período decorrido até o momento do aparecimento de sinais ou sintomas de patologia, tais como, manchas, fissuras ou destacamento do cobrimento. Neste momento, ainda não há risco eminente de perda considerável na confiabilidade da estrutura ou redução de segurança. 24 8

9 VIDA ÚTIL DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO VIDA ÚTIL TOTAL - É determinada pelo tempo necessário à perda parcial ou total da confiabilidade da estrutura, caracterizada pelo colapso parcial ou total desta, e motivada pela deterioração e envelhecimento da estrutura. VIDA ÚTIL RESIDUAL - Corresponde ao tempo decorrido após uma determinada vistoria, até um dos limites acima que caracterizam as diversas definições de vida útil. 25 Centro Empresarial Nações Unidas São Paulo 1998 Altura 179 m f ck = 50 MPa HELENE, São Paulo 2005 FcK = 149 MPa 27 9

10 Materiais Utilizados CIMENTO CPV - ARI 1,0 AGREGADO GRAÚDO BRITA 1 - BASALTO 1,65 AGREGADO MIÚDO AREIA QUARTZOSA 0,88 PIGMENTO OXIDO DE FERRO 4% ADIÇÕES SILICA ATIVA OU METACAULIM 15% ADITIVOS SUPERPLASTIFICANTE COM BASE DE POLICARBOXILATOS ESTABILIZADOR DE HIDRATAÇÃO 1% 0,5% 28 PROPRIEDADES TEMPO RECORDE CONVENCIONAL PROFUNDIDADE DE CARBONATAÇÃO 91 DIAS ZERO 28 mm ABSORÇÃO ÁGUA POR IMERSÃO 0,35% 5,1% ABSORÇÃO DE ÁGUA POR CAPILARIDADE 1,20 kg/cm 2 12,0 kg/cm 2 29 Fonte: MEHTA; MONTEIRO,

11 Burj Khalifa Dubai Emirados Árabes Início construção 2005 Fim construção mil operários trabalharam Altura 705 a 808 m f ck = 80 MPa Torre principal fck = 50 MPa demais estruturas Custo US$ 1 Bilhão 160 Andares 53 Elevadores 3 mil vagas estacionamento REVISTA CONCRETO,

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14 40 41 Fonte: MEHTA; MONTEIRO,

15 43 RESISTÊNCIA CONCRETO Concreto de Alta Resistência Sílica Ativa e Superplastificantes 44 Porque somos mortais, inevitavelmente mortais, tendemos a acreditar que tudo o que dure mais do que nós é eterno. (Vicente Custódio de Souza) 45 15