1/30

A NOVA NB 1/2003 (NBR 6118) E A VIDA TIL DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO

Paulo Helene. MSc, PhD, Professor Titular. Universidade de So Paulo PCC.USP. www.pcc.usp.br Education, Research & Consultancy on Concrete Materials & Structures. Escola Politcnica. Brasil www.poli.usp.br Chairman of Civil Construction & Urban Engineering Graduate Courses. Deputy Chairman of fib (CEB-FIP) Commission 5 "Structural Service Life Aspects". Chairman of Ibero American Network on Concrete Structures Rehabilitation www.rehabilitar.pcc.usp.br Presidente do IBRACON Instituto Brasileiro do Concreto www.ibracon.org.br

Resumo

Nos ltimos anos tem crescido o nmero de estruturas de concreto armado com manifestaes patolgicas, principalmente com problemas de corroso de armaduras, como resultado do envelhecimento precoce das construes existentes.

A perda da proteo natural oferecida armadura pelo cobrimento de concreto pode ocorrer atravs de diversos mecanismos sendo preponderantes a despassivao por carbonatao e por elevadas concentraes de ons cloreto. Em ambos os casos, na maioria das vezes, todo o componente estrutural atacado pelo ambiente externo, porm a manifestao da corroso se d somente em alguns pontos localizados, como resultado da prpria natureza do processo de corroso eletroqumica onde regies andicas alternam-se com regies de carter preponderantemente catdico.

Tambm o concreto de per si sofre o ataque do ambiente deteriorando-se. Em algumas situaes a prpria m escolha dos materiais constituintes do concreto pode gerar incompatibilidades e reaes deletrias. Em todos os casos a estrutura de concreto pode vir a ser seriamente afetada.

Essas constataes tanto no mbito nacional quanto no mbito internacional, demonstraram que as exigncias e recomendaes existentes nos textos das principais normas de projeto e execuo de estruturas de concreto vigentes na dcada de 80 eram insuficientes. A dcada de 90 caracterizou-se, ento, por um forte movimento nacional e internacional de introduo do conceito de vida til no projeto das estruturas de concreto.

Consciente dessa problemtica, a engenharia brasileira iniciou, ainda no fim da dcada de 80, as atividades de reviso da norma brasileira, ora concludai e comentadaii.

Este trabalho apresenta e justifica as novas exigncias da Normalizao brasileira. Foram introduzidos dois novos captulos especficos (6 e 7) que permitem uma previso da evoluo da deteriorao das estruturas de concreto armado atravs de modelos de comportamento que viabilizam projetar para durabilidade e no apenas para resistncia mecnica e segurana estrutural.

Palavras chave: vida til; durabilidade do concreto; normalizao; estruturas de concreto.

Abstract

The number of reinforced concrete structures with lack of durability, has been increased during the last years, as a result of the premature aging of these structuresiii.

The lost of the rebar protection by the concrete cover may occur due to various factors but the main one is the depassivation of the rebar due to carbonation or excessive chloride ions concentration. Also the concrete material can be affected by aggressive environments and present early deterioration. Sometimes the concrete composition materials can present incompatibilities and deleterious reactions. In all cases, the structure as a whole can be seriously damaged.

These occurrences shown that the national and international concrete codes by the 80 decade must be changed. During the 90-decade the most important concrete codes, fib(CEB-FIP) Model Code and ACI 318, have changed presenting news criteria to achieve more durability, introducing the service life concepts in the design of concrete structures.

During more than one decade, the National Concrete Experts Commission modifies the old Brazilian Concrete code NB 1/1978 achieving the new one, called NB 1/20031. Among others important updating chapters, two new one (chapters 6 and 7) was introduced to increase durability. This paper presents and justifies the news requirements2.

i ASSOCIAO BRASILEIRA de NORMAS TCNICAS. Projeto de Estruturas de Concreto Procedimento. NBR 6118 (NB

1/2003). Rio de Janeiro, ABNT, Maro 2003. 170 p. ii INSTITUTO BRASILEIRO do CONCRETO. Comentrios Tcnicos NB-1. So Paulo, IBRACON, Prtica Recomendada n. 1,

Junho 2003. 70 p. iii COMMITTEE on CONCRETE DURABILITY: NEEDS and OPPORTUNITIES. Concrete Durability: A Multibillion-Dolar

Opportunity. Washington, NMAB, CETS, NRC, National Academy Press, 1987. (Report NMAB-437) MEHTA, P. Kumar. Durability of Concrete - Fifty Years of Progress? In: V. M. Malhotra, ed. Proceedings of the Second International

Conference on Durability of Concrete. Detroit, ACI, 1991. p.1-31 (SP-126) MEHTA, P. Kumar. Durability of Concrete in Marine Environment- an Overview. In: . ed. Proceedings of Gerwick Symposium on

Durability of Concrete in Marine Environment. Berkeley, University of California, 1989.

2/30

Keywords: service life; durability; concrete structures; concrete codes.

______________________________ Sumrio

Introduo

Conceito Sistmico de Durabilidade

Mecanismo de Envelhecimento e Deteriorao Mecanismos preponderantes de deteriorao relativos ao concreto Mecanismos preponderantes de deteriorao relativos armadura Mecanismos de deteriorao da estrutura propriamente dita

Classificao da Agressividade do Meio Ambiente

Classificao dos Concretos

Agressividade do Meio versus Durabilidade do Concreto

Definio de Vida til

Os Quatro (4) Mtodos de Previso da Vida til 1 Com base nas experincias anteriores 2 Com base em ensaios acelerados 3 Com base a enfoque determinista 4 Com base a enfoque estocstico ou probabilista

Exemplo de aplicao da norma _______________________________

Introduo

A introduo da durabilidade no projeto das estruturas de concreto pode ser efetuada, em princpio, atravs de um dos seguintes quatro procedimentos de espectro amplo, porm com autor e idade desconhecidos:

com base nas experincias anteriores com base em ensaios acelerados com base a enfoque determinista, com base a enfoque estocstico ou probabilista

Evidentemente essa viso a que o meio tcnico pode ter hoje, como consequncia da enorme evoluo havida nos ltimos anos nesse campo. No incio das construes em concreto, comandava apenas o bom senso e a experincia do profissional, sendo a durabilidade claramente subjetiva.

O estudo da durabilidade das estruturas de concreto armado e protendido tem evoludo graas ao maior conhecimento dos mecanismos de transporte de lquidos e de gases agressivos nos meios porosos como o concreto, que possibilitaram associar o tempo aos modelos matemticos que expressam quantitativamente esses mecanismos. Consequentemente passou a ser vivel a avaliao da vida til expressa em nmero de anos e no mais em critrios apenas qualitativos de adequao da estrutura a um certo grau de exposio.

O princpio bsico, no entanto, no alterou-se. H necessidade, por um lado, de conhecer, avaliar e classificar o grau de agressividade do ambiente e, por outro, de conhecer o concreto e a geometria da estrutura, estabelecendo ento a correspondncia entre ambos, ou seja, entre a agressividade do meio versus a durabilidade da estrutura de concreto3.

A resistncia da estrutura de concreto ao do meio ambiente e ao uso depender, no entanto, da resistncia do concreto e da resistncia da armadura. Qualquer dos dois que se deteriore, comprometer a estrutura como um todo.

Os principais agentes agressivos armadura, o gs carbnico CO2 e o cloreto Cl-, no so agressivos ao concreto, ou seja

no o atacam deleteriamente. Por outro lado, os agentes agressivos ao concreto como os cidos, que contribuem para a reduo do pH e consequente risco de despassivao da armadura, assim como os sulfatos e at a prpria reao lcali-agregado, que geram produtos expansivos destruindo o concreto de cobrimento e de proteo da armadura, atuam de forma dupla, atacando principal e primeiramente o concreto e secundariamente a armadura.

Portanto, apesar de no ser comum na normalizao disponvel at poucos anos atrs, hoje em dia conveniente e indispensvel uma separao ntida entre os ambientes preponderantemente agressivos armadura dos ambientes preponderantemente agressivos ao concreto. Da mesma forma, o trao ou a composio do concreto, ou seja, a proporo e a natureza dos materiais que o compe, devem ser tratados em separado; concretos resistentes a meios agressivos armadura e concretos resistentes a meios agressivos ao prprio concreto.

3/30

Conceito Sistmico de Durabilidade

A questo da vida til das estruturas de concreto deve ser enfocada de forma holstica, sistmica e abrangente, envolvendo equipes multidisciplinares. Deve tambm ser considerada como resultante de aes coordenadas e realizadas em todas as etapas do processo construtivo: concepo ou planejamento; projeto; fabricao de materiais e componentes; execuo propriamente dita e principalmente durante a etapa de uso e operao da estrutura. nessa etapa onde sero realizadas as operaes de vistoriaiv, monitoramentov e manutenesvi preventivas e corretivas, indispensveis numa considerao correta e sistmica da vida til.

Alguns dos documentos de referncia que bem tratam do tema durabilidade so o CEB-FIP Model Code 904, CEB Design Guide5, ACI COMMITTEE 2016, o projeto de norma europia ENV-2067, artigos de especialistas no tema tais como Andrade & Gonzalez8, Helene9, Rostam10, e documentos clssicos como a norma CETESB L1 00711. Tomando por base esses documentos fica claro que gerir o problema da durabilidade das estruturas de concreto implica em bem responder as seguintes questes gerais:

1. Quais so os mecanismos de envelhecimento das estruturas de concreto armado e protendido? 2. Como classificar o meio ambiente quanto sua agressividade armadura e ao concreto? 3. Como classificar o concreto quanto sua resistncia aos diferentes meios agressivos? 4. Qual a correspondncia entre a agressividade do meio e a resistncia deteriorao e ao envelhecimento da estrutura

de concreto? 5. Qual a definio de vida til? 6. Quais so os mtodos de previso da vida til? 7. Quais devem ser os critrios de projeto arquitetnico e estrutural? 8. Como deve ser a dosagem e a produo do concreto? 9. Quais os procedimentos adequados de execuo e controle da estrutura? 10. Quais os procedimentos e critrios para bem exercer a vistoria, o monitoramento e a manuteno das estruturas?

No objetivo deste trabalho tratar em profundidade todas essas dez (10) respostas bsicas necessrias correta gesto de um problema de durabilidade das estruturas de concreto. Procurar-se- responder, de forma resumida e objetiva, somente as seis primeiras perguntas.

Mecanismos de Envelhecimento e Deteriorao

Os mecanismos mais importantes e frequentes de envelhecimento e deteriorao das estruturas de concreto so:

Mecanismos preponderantes de deteriorao relativos ao concreto: a) lixiviao: por ao de guas puras, carbnicas agressivas e cidas que dissolvem e carreiam os compostos

hidratados da pasta de cimento. A sintomatologia bsica uma superfcie arenosa ou com agregados expostos sem a pasta superficial, com eflorescncias de carbonato, com elevada reteno de fuligem e com risco de desenvolvimento de fungos e bactrias. Como consequncia observa-se tambm uma reduo do pH do extrato aquoso dos poros superficiais do concreto do componente estrutural com risco de despassivao da armadura;

b) expanso por ao de guas e solos que contenham ou estejam contaminados com sulfatos dando origem a reaes expansivas e deletrias com a pasta de cimento hidratado. A sintomatologia bsica uma superfcie com fissuras aleatrias, esfoliao e reduo significativa da dureza e resistncia superficial do concreto, com consequente reduo do pH do extrato aquoso dos poros superficiais, colocando em risco a passivao das armaduras. Do ponto de vista do concreto, os sulfatos presentes na gua do mar, nas guas servidas, nas guas industriais e nos solos midos e gessferos, podem, acarretar reaes deletrias de expanso com formao de compostos expansivos do tipo etringita e gesso secundrio12;

iv Tambm usualmente denominada atividades de inspeo preliminar, de inspeo detalhada, de inspeo principal ou de inspeo

cadastral, conforme: ASSOCIAO BRASILEIRA de NORMAS TCNICAS. Vistoria de Pontes e Viadutos de Concreto. NBR 9452. Rio de Janeiro, ABNT, ago. 1986. DEPARTAMENTO NACIONAL de ESTRADAS de RODAGEM. Norma de Procedimentos para Apresentao de Estudos Tcnicos para Viabilizao e Acompanhamento do Transporte de Cargas Excepcionais. Braslia, DNER, Exp. 413/AET, 1985. DEPARTAMENTO NACIONAL de ESTRADAS de RODAGEM. Vistoria de Pontes e Viadutos de Concreto Armado e Protendido. Braslia, DNER, IPR, PRO-OA 49-78, 1978. DERSA DESENVOLVIMENTO RODOVIRIO S.A. Especificao Tcnica para Inspeo e Avaliao Estrutural / Funcional de Obras de Arte Especiais de Concreto Armado e Protendido. So Paulo, DERSA, Documento Tcnico ET-C01/007, set. 1995)

v Tambm denominado atividades de acompanhamento ou de controle. vi Tambm denominada atividades de conservao de obras, conforme: INSTITUTO de ENGENHARIA de SO PAULO. Manifesto.

1997; INSTITUTO de ENGENHARIA de SO PAULO. Especificaes para Contratao de Servios de Engenharia Consultiva Relativos a Obras de Arte. So Paulo, IE, Diviso de Estruturas, sd.

4/30

c) expanso por ao das reaes entre os lcalis do cimento e certos compostos e agregados reativos. Dentre os agregados reativos pode-se destacar a opala, a calcednia, as slicas amorfas e certos calcrios. Alm de agregados outros compostos reativos, inclusive os prprios silicatos hidratados da pasta de cimento podem reagir com os lcalis. Para que essas reaes venham a ser significativamente deletrias necessrio estar em presena de elevada umidade. A sintomatologia bsica uma expanso geral da massa de concreto com fissuras superficiais, profundas e aleatrias no caso de massa contnua, e ordenadas no caso de estruturas delgadas.

d) reaes deletrias superficiais de certos agregados decorrentes de transformaes de produtos ferruginosos presentes na sua constituio mineralgica. Destaca-se como exemplo os problemas oriundos com agregados que contm pirita que pode acarretar manchas de ferrugem, cavidades e protuberncias na superfcie dos componentes de concreto.

Mecanismos preponderantes de deteriorao relativos armadura: a) despassivao por carbonatao, ou seja, por ao de gs carbnico da atmosfera que penetra por difuso e

reage com os hidrxidos alcalinos da soluo dos poros do concreto reduzindo o pH dessa soluo. A despassivao deletria s ocorre de maneira significativa em ambientes de umidade relativa abaixo de 98% e acima de 60%, ou em ambientes sujeitos a ciclos de molhagem e secagem, possibilitando a instalao da corroso. O fenmeno de carbonatao propriamente dita, no perceptvel a olho nu, no reduz a resistncia do concreto e at aumenta sua dureza superficial. A identificao da frente ou profundidade de carbonatao requer ensaios especficos. Ao atingir a armadura, dependendo das condies de umidade ambiente pode promover sria corroso com aparecimento de manchas, fissuras, destacamentos de pedaos de concreto e at perda da seo resistente e da aderncia, promovendo o colapso da estrutura ou de suas partes;

b) despassivao por elevado teor de on cloro (cloreto), ou seja, por penetrao do cloreto atravs de processos de difuso, de impregnao ou de absoro capilar de guas contendo teores de cloreto que ao superarem, na soluo dos poros do concreto, um certo limite em relao concentrao de hidroxilas, despassivam a superfcie do ao e instalam a corroso. Eventualmente, esses teores elevados de cloreto podem ter sido introduzidos, inadvertidamente, durante o amassamento do concreto, geralmente atravs do excesso de aditivos aceleradores de endurecimento. O fenmeno no perceptvel a olho nu, no reduz a resistncia do concreto nem altera seu aspecto superficial. A identificao da frente ou da profundidade de penetrao de certo teor crtico de cloreto requer ensaios especficos. Ao atingir a armadura pode promover sria corroso com aparecimento de manchas, fissuras, destacamentos de pedaos de concreto e at perda da seco resistente e da aderncia, promovendo o colapso da estrutura ou de suas partes.

Mecanismos de deteriorao da estrutura propriamente dita: So todos aqueles relacionados s aes mecnicas, movimentaes de origem trmica, impactos, aes cclicas (fadiga), deformao lenta (fluncia), relaxao, e outros considerados em qualquer norma ou cdigo regional, nacional ou internacional, mas que no esto no escopo deste trabalho.

Classificao da Agressividade do Meio Ambiente

A agressividade do meio ambiente est relacionada s aes fsicas e qumicas que atuam sobre as estruturas de concreto, independentemente das aes mecnicas, das variaes volumtricas de origem trmica, da retrao hidrulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de concreto.

A classificao da agressividade do ambiente, com base nas condies de exposio da estrutura ou suas partes, deve levar em conta o micro e macro clima atuantes sobre a obra e suas partes crticas.

A classificao da agressividade do meio ambiente s estruturas de concreto armado e protendido, pode ser avaliada, simplificamente para fins de projetos correntes, segundo as condies de exposio da estrutura ou de suas partes, conforme apresentado na Tabela 1 (Tabela 6.1 da NBR 6118).

Uma classificao mais rigorosa, com base na concentrao efetiva de certas substncias agressivas no ambiente que envolve a estrutura ou suas partes pode tambm ser utilizada em casos especiais, recomendando-se os limites orientativos constantes da norma CETESB L 1.007. Em lugar dessa norma e no caso de agressividade ao concreto, um outro critrio mais rigoroso pode ser a avaliao atravs de determinaes especficas conforme os valores referenciais propostos pelo CEB / FIP Model Code 1990, apresentados na Tabela 2.

Tabela 1 (Tabela 6.1 da NBR 6118). Classes de agressividade ambiental Classe de agressividade

ambiental agressividade Classificao geral do tipo de

ambiente para efeito de projeto Risco de deteriorao

da estrutura

5/30

I Fraca Rural / Submersa Insignificante

II Moderada Urbana*,** Pequeno

III Forte Marinha* / Industrial*,** Grande

IV Muito forte Industrial*,*** / Respingos de mar Elevado * Pode-se admitir um micro-clima com uma classe de agressividade mais branda (um nvel acima) para ambientes

internos secos (salas e dormitrios) ou midos revestidos (cozinhas, banheiros e reas de servio com concreto revestido de argamassa e pintura).

** Pode-se admitir uma classe de agressividade mais branda (um nvel acima) em obras em regies de clima seco com umidade relativa do ar menor ou igual a 65% permanentemente, partes de estrutura protegidas da chuva em ambiente predominantemente seco.

*** Ambientes quimicamente agressivos, tanques industriais, galvanoplastia, branqueamento de celulose, armazns de fertilizantes, industrias qumicas.

Tabela 2. Classificao da agressividade ambiental visando a durabilidade do concreto.

Classe de agressividade

pH CO2 agressivo

mg/L

amnia NH4+ mg/L

magnsio Mg2+ mg/L

sulfato SO42- mg/L

slidos dissolvidos

mg/L I > 6,0 < 20 < 100 < 150 < 400 > 150

II 5,9 - 5,9 20 - 30 100 - 150 150 - 250 400 - 700 150 - 50

III 5,0 - 4,5 30 - 100 150 - 250 250 - 500 700 - 1500 < 50

IV > 4,5 > 100 > 250 > 500 > 1500 < 50 Notas: 1. No caso de solos a anlise deve ser feita no extrato aquoso do solo; 2. gua em movimento, temperatura acima de 30C, ou solo agressivo muito permevel conduz a um aumento de um grau na

classe de agressividade. 3. Ao fsica superficial tal como abraso e cavitao aumentam a velocidade de ataque qumico.

Classificao dos Concretos

A resistncia do concreto aos diferentes meios agressivos depende da natureza e tipo dos seus materiais constituintes assim como da composio ou dosagem do concreto, ou seja, depende de;

tipo e consumo de cimento tipo e consumo de adies relao gua / cimento natureza e Dmax do agregado

Na realidade o mais importante a resistncia da estrutura ao meio ambiente e esta depende no s da qualidade do concreto mas tambm de critrios adequados de projeto. Nesse sentido o texto da NBR 6118 foi muito feliz e ressalta que para evitar envelhecimento precoce e satisfazer as exigncias de durabilidade dos usurios devem ser observados os seguintes critrios de projeto:

a) Prever drenagem eficiente; b) Evitar formas arquitetnicas e estruturais inadequadas; c) Garantir concreto de qualidade apropriada, particularmente nas regies superficiais dos elementos estruturais; d) Garantir corrimentos de concreto apropriados para proteo s armaduras; e) Detalhar adequadamente as armaduras; f) Controlar a fissurao das peas; g) Prever espessuras de sacrifcio ou revestimentos protetores em regies sob condies de exposio ambiental

muito agressivas; h) Definir um plano de inspeo e manuteno preventiva.

A drenagem deve evitar a presena ou acumulao de gua proveniente de chuvas cidas ou decorrente de gua de limpeza e lavagem, sobre a superfcies das estruturas de concreto. Da mesma forma as superfcies expostas que necessitam ser horizontais, tais como ptios, garagens, estacionamento, e outras, tambm devem ser convenientemente drenadas, com disposio de ralos e condutores a distncias adequadas. Tambm as juntas de movimento ou de dilatao, em superfcies sujeitas ao de gua, devem ser convenientemente seladas, de forma a torn-las estanques passagem (percolao) de gua, conforme exemplificado na Fig. 1.

6/30

junta de movimentao

junta de movimentao

selante

0,5% (mnimo)

Figura 1. Cuidados com a drenagem e a estanqueidade das estruturas.

Os topos de platibandas e paredes devem ser protegidos por chapins. Os beirais devem ter pingadeiras, e os encontros a diferentes nveis devem ser protegidos por rufos. Da mesma forma deve-se buscar selecionar formas arquitetnicas e estruturais apropriadas de modo a evitar disposies arquitetnicas ou construtivas que reduzam a durabilidade da estrutura. Por exemplo sempre conveniente prever acesso adequado para inspeo e manuteno de partes da estrutura com vida til inferior ao todo, tais como aparelhos de apoio, caixes, insertos, impermeabilizaes e outros, conforme exemplificado na Fig. 2.

chapim

pilar

tabuleiro

nicho para macaco

aparelho de apoio

rufo

Figura 2. Projetar protees e acesso para inspeo e manuteno das estruturas.

A qualidade potencial do concreto depende preponderantemente da relao gua/cimento e do grau de hidratao. So esses os dois principais parmetros que regem as propriedades de absoro capilar de gua, de permeabilidade pr gradiente de presso de gua ou de gases, de difusividade de gua ou de gases , de migrao de ons, assim como a maioria das propriedades mecnicas tais como, mdulo de elasticidade, resistncia compresso, trao, fluncia, relaxao, abraso, e outras.

A qualidade efetiva do concreto na obra deve ser assegurada por um correto procedimento de mistura, transporte, lanamento, adensamento, desmoldagem e cura. Embora um concreto de resistncia mais alta, seja, em princpio e sob certas circunstncias, potencialmente mais durvel do que um concreto de resistncia mais baixa (desde que com mesmos materiais)13, a resistncia compresso no , pr si s, uma medida suficiente da durabilidade do concreto, pois esta depende das camadas superficiais do concreto da estrutura. Nessas camadas, a moldagem, o adensamento, a dessoldarem e a cura tm efeito muito importante nas propriedades de difusividade, permeabilidade e absoro capilar de gua e gases. Apesar disso sempre conveniente fazer referncia resistncia compresso do concreto por ser esta a propriedade mais consagrada nos projetos estruturais e ser de fcil controle.

Deve-se dar referncia a certos tipos de cimento Portland, a adies e a aditivos mais adequados a resistir a agressividade ambiental, em funo da natureza dessa agressividade. Do ponto de vista da maior resistncia lixiviao so preferveis os cimentas com adies tipo CP III e CP IV: para minimizar o risco de reaes lcali-agregado so preferveis os cimentos pozolnicos tipo CP IV: para reduzir a profundidade de carbonatao so preferveis os cimentos tipo CP I e CP V sem adies, e, para reduzir a penetrao de cloretos so preferveis os cimentos com adies tipo CP III e CP IV com adio extra de slica ativa e cinza de casca de arroz.

7/30

A qualidade efetiva do concreto superficial de cobrimento e proteo armadura depende da adequabilidade da frma, do aditivo desmoldante e, preponderantemente da cura dessas superfcies. Em especial devem ser curadas as superfcies expostas precocemente, devido desmoldagem, tais como fundo de lajes, laterais e fundos de vigas e faces de pilares e paredes.

Na ausncia de valores obtidos de ensaios experimentais nos concretos que realmente sero utilizados na estrutura, pode ser adotada a classificao orientativa, apresentada na Tabela 3, referente corroso de armaduras e na Tabela 4, referente deteriorao do concreto.

Tabela 3. Classificao da resistncia dos concretos frente ao risco de corroso das armaduras.

Classe de

Classe de Resistncia

Mxima relao a/c Deteriorao por

Carbonatao Deteriorao por

Cloretos Concreto (NBR 8953) Teor de Adies Teor de Adies

durvel

C50

0,38 10% de pozolana,

slica ativa ou escria de alto forno

20% de pozolana ou slica ativa

65% de escria de alto forno

resistente C35

C40 C45

0,50 10% de pozolana

ou slica ativa 15% de escria de

alto forno

10% de pozolana ou slica ativa

35 % de escria de alto forno

normal C25 C30

0,62 qualquer qualquer

efmero C10

C15 C20

qualquer

qualquer

qualquer

Tabela 4. Classificao da resistncia dos concretos frente ao risco de deteriorao por lixiviao ou por formao de compostos expansivos.

Classe de

Classe de Resistncia

Deteriorao por

Expanso

Deteriorao por Lixiviao

Concreto (NBR 8953)

Teor de C3A no Cimento Anidro

Teor de Adies

Teor de Adies

durvel

C50

5% 20% de pozolana

ou slica ativa 65% de escria de

alto forno

20% de pozolana ou slica ativa

65% de escria de alto forno

resistente C35

C40 C45

5% 10% de pozolana

ou slica ativa 35 % de escria de

alto forno

10% de pozolana ou slica ativa

35 % de escria de alto forno

normal C25 C30

8% qualquer qualquer

efmero C10

C15 C20

qualquer

qualquer

qualquer

Uma diretriz geral, encontrada na literatura tcnica, ressalta que a durabilidade da estrutura de concreto determinada por quatro fatores identificados como regra dos 4C:

Composio ou trao do concreto; Compactao ou adensamento efetivo do concreto na estrutura; Cura efetiva do concreto na estrutura; Cobrimento das armaduras.

8/30

Agressividade do Meio versus Durabilidade do Concreto

Uma vez que sejam mantidas constantes as demais variveis que entram em jogo na problemtica da durabilidade das estruturas de concreto, a correspondncia bsica entre agressividade do meio ambiente e durabilidade do concreto pode ser a considerada na Tabela 5.

Tabela 5. Correspondncia entre agressividade do ambiente e durabilidade do concreto.

Classe de agressividade Concreto recomendvel

I fraca efmero, normal, resistente ou durvel

II moderada normal, resistente ou durvel

III forte resistente ou durvel

IV muito forte durvel

Uma correspondncia direta como a indicada na Tabela 5 s tem sentido como primeira aproximao pois possvel utilizar com segurana e sem comprometimento da durabilidade, um concreto no recomendvel desde que esse fato seja compensado com outras medidas protetoras e preventivas. Esse o caso da grande maioria das obras j construdas e em operao no Brasil. Nessas obras dificilmente foi empregado o concreto recomendvel, porm medidas extras, s vezes bem dispendiosas, posteriores de manuteno e proteo podem assegurar uma vida til compatvel com as expectativas dos usurios e com a necessidade da sociedade.

Cabe ressaltar, no entanto, que do ponto de vista econmico todas as medidas visando durabilidade, tomadas a nvel de projeto so sempre muitas vezes mais convenientes, mais seguras e mais baratas que medidas protetoras tomadas a posteriori. Os custos de interveno na estrutura para atingir um certo nvel de durabilidade e proteo, crescem exponencialmente quanto mais tarde for essa interveno. A evoluo desse custo pode ser assimilado ao de uma progresso geomtrica de razo 5, conhecida por lei dos 5 ou regra de Sitter, representada na Fig.314.

Projeto

Execuo

Manuteno Preventiva

Manuteno Corretiva

Custo relativo da interveno1 5 25 125

t 1

t 2

t 4

t 3

Figura 3. Representao da evoluo dos custos em funo da fase da vida da estrutura em que a interveno feita.

O significado dessa lei pode ser assim exposto15, segundo a interveno seja na: a) fase de projeto: toda medida tomada a nvel de projeto com o objetivo de aumentar a proteo e a durabilidade da

estrutura, como por exemplo, aumentar o cobrimento da armadura, reduzir a relao gua/cimento do concreto ou aumentar fck, especificar certas adies, ou tratamentos protetores de superfcie, e outras tantas implica num custo que pode ser associado ao nmero 1 (um);

b) fase de execuo: toda medida extra-projeto, tomada durante a fase de execuo propriamente dita, implica num custo 5 (cinco) vezes superior ao custo que acarretaria tomar uma medida equivalente na fase de projeto, para obter-se o mesmo nvel final de durabilidade ou vida til da estrutura. Um exemplo tpico a deciso em obra de reduzir a relao gua/cimento para aumentar a durabilidade. A mesma medida tomada na fase de projeto permitiria o redimensionamento automtico da estrutura considerando um novo concreto de resistncia compresso mais elevada, de maior mdulo de deformao e de menor fluncia. Esses predicados permitiriam reduzir as dimenses dos componentes estruturais, reduzir as frmas e o volume de concreto, reduzir o peso prprio e reduzir as taxas de armadura. Essas medidas tomadas a nvel de obra, apesar de eficazes e oportunas do ponto de vista da vida til, no mais propiciam a mesma economia e otimizao da estrutura caso fossem tomadas na fase de projeto;

c) fase de manuteno preventiva: as operaes isoladas de manuteno do tipo pinturas frequentes, limpezas de fachada sem beirais e sem protees, impermeabilizaes de coberturas e reservatrios mal projetados, e outras, necessrias a assegurar as boas condies da estrutura durante o perodo da sua vida til, podem custar at 25 vezes mais que medidas corretas tomadas na fase de projeto estrutural ou arquitetnico. Por outro lado podem ser cinco

9/30

vezes mais econmicas que aguardar a estrutura apresentar problemas patolgicos evidentes que requeiram uma manuteno corretiva;

d) fase de manuteno corretiva: corresponde aos trabalhos de diagnstico, reparo, reforo e proteo das estruturas que j perderam sua vida til de projeto e apresentam manifestaes patolgicas evidentes. A estas atividades pode-se associar um custo 125 vezes superior ao custo das medidas que poderiam e deveriam ter sido tomadas na fase de projeto e que implicariam num mesmo nvel de durabilidade que se estime dessa obra aps essa interveno corretiva.

Definio de Vida til

As estruturas de concreto devem ser projetadas, construdas e utilizadas de modo que sob as condies ambientais previstas e respeitadas as condies de manuteno preventiva especificadas no projeto, conservem sua segurana, estabilidade, aptido em servio e aparncia aceitvel, durante um perodo pr-fixado de tempo, sem exigir medidas extras de manuteno e reparo.

A durabilidade das estruturas de concreto requer cooperao e esforos coordenados de pelo menos seis responsveis; a) O proprietrio: definindo suas expectativas presentes e futuras de uso da estrutura; b) O responsvel pelo projeto arquitetnico: definindo detalhes e especificando materiais; c) O responsvel pelo projeto estrutural: definindo geometrias, detalhes e especificando materiais e manuteno

preventiva; d) O responsvel pela tecnologia do concreto: definindo caractersticas dos materiais, traos e metodologia de execuo,

em conjunto com os responsveis pelo itens c e e; e) O responsvel pela construo: definindo metodologias complementa-res da construo e respeitando o projetado e

especificado anteriormente; f) O proprietrio / usurio: obedecendo as condies de uso, de operao e de manuteno preventiva especificadas.

Tomando como referncia o CEB / FIP Model Code 1990, por vida til entende-se o perodo de tempo no qual a estrutura capaz de desempenhar as funes para as quais foi projetada sem necessidade de intervenes no previstas, ou seja, as operaes de manuteno previstas e especificadas ainda na fase de projeto, fazem parte do perodo total de tempo durante o qual se admite que a estrutura est cumprindo bem sua funo.

O modelo clssico de vida til das estruturas de concreto foi proposto por Tuutti16 em 1982. A partir desse modelo, Helene17 props em 1993, a conceituao e definio objetiva de vida til, mostrando que podem ser distinguidas pelo menos trs situaes e suas correspondentes vidas teis, apresentadas na Fig. 4, que contempla o fenmeno da corroso de armaduras por ser o mais frequente, o mais importante e mais conhecido cientificamente, mas que como modelo conceitual aplica-se a todos os mecanismos de deteriorao.

Como se observa a partir da Fig. 4 podem ser definidas as seguintes vidas teis; a) Perodo de tempo que vai at a despassivao da armadura, normalmente denominado de perodo de iniciao. A

esse perodo de tempo pode-se associar a chamada vida til de projeto. Normalmente corresponde ao perodo de tempo necessrio para que a frente de carbonatao ou a frente de cloretos atinja a armadura. O fato da regio carbonatada ou de um certo nvel de cloretos atingir a armadura e teoricamente despassiv-la, no significa que necessariamente a partir desse momento haver corroso importante, apesar de que em geral ela ocorre. Esse perodo de tempo, no entanto, o perodo que deve ser adotado no projeto da estrutura, a favor da segurana;

b) Perodo de tempo que vai at o momento em que aparecem manchas na superfcie do concreto, ou ocorrem fissuras no concreto de cobrimento, ou ainda quando h o destacamento do concreto de cobrimento. A esse perodo de tempo associa-se a chamada vida til de servio ou de utilizao. muito varivel de caso a caso pois em certos locais inadmissvel que uma estrutura de concreto apresente manchas de corroso ou fissuras. Em outros casos somente o incio da queda de pedaos de concreto, colocando em risco a integridade de pessoas e bens, pode definir o momento a partir do qual deve-se considerar terminada a vida til de servio;

10/30

de- sem- pe- nho

despassivao mnimo de projeto

manchas

vida til de projeto

vida til residual

vida til de servio 1

mnimo de ruptura

reduo de seco perda de aderncia

tempo

vida til residualvida til ltima ou total

vida til de servio 2

fissurasdestacamentos

mnimo de servio

Figura 4. Conceituao de vida til das estruturas de concreto tomando-se por referncia o fenmeno de corroso das

armaduras. c) Perodo de tempo que vai at a ruptura ou colapso parcial ou total da estrutura. A esse perodo de tempo associa-se a

chamada vida til ltima ou total. Corresponde ao perodo de tempo no qual h uma reduo significativa da seo resistente da armadura ou uma perda importante da aderncia armadura / concreto, acarretando o colapso parcial ou total da estrutura;

d) Nessa modelagem foi introduzido ainda o conceito de vida til residual, que corresponde ao perodo de tempo em que a estrutura ainda ser capaz de desempenhar suas funes, contado neste caso a partir da data, qualquer, de uma vistoria. Essa vistoria e correspondente diagnstico pode ser efetuado a qualquer instante da vida em uso da estrutura. O prazo final, neste caso, tanto pode ser o limite de projeto, o limite das condies de servio, quanto o limite de ruptura, dando origem a trs vida til residual; uma mais curta contada at a despassivao da armadura, outra at o aparecimento de manchas, fissuras ou destacamento do concreto e outra longa contada at a perda significativa da capacidade resistente do componente estrutural ou seu eventual colapso.

Em obras de carter provisrio, transitrio ou efmero tecnicamente recomendvel adotar-se vida til de projeto de pelo menos um ano. Para as pontes e outras obras de carter permanente, podero ser adotadas perodos de 50, 75 ou at mais de 100 anos conforme recomendado pelas normas internacionais, conforme recomendam as normas inglesas, BS 754318, apresentada na Tabela 6, e europias, CEN / EN 206, apresentada na Tabela 7.

As normas brasileiras, por enquanto, no especificam vida til de projeto, infelizmente. Em princpio parece estar subentendido 50 anos.

TABELA 6. Vida til de projeto recomendada pelos ingleses.

BS 7543, 1992 Guide to Durability of Elements, Products

Buildings and Buildings and Components

vida til tipo de estrutura

10 anos temporrias

10 anos substituveis

30 anos edifcios industriais e reformas

60 anos edifcios novos e reformas de edifcios pblicos

120 anos obras de arte e edifcios pblicos novos

A vida til da estrutura depende tanto do desempenho dos elementos e componentes estruturais propriamente ditos quanto dos demais componentes e partes da obra. Os demais elementos e componentes incorporados estrutura, tais como drenos, juntas, aparelhos de apoio, instalaes, pingadeiras, rufos, chapins, impermeabilizaes, revestimentos e outros, possuem geralmente vida til mais curta que a do concreto, o que exige previses adequadas para suas substituies e manutenes, uma vez que ali esto para proteger a estrutura de concreto.

11/30

Em principio deve caber ao proprietrio, assistido pelos responsveis do projeto arquitetnico e estrutural, definir a extenso da vida til de projeto da estrutura, registrando-a na documentao tcnica da obra. Cabe aos responsveis dos projetos analisar as condies de exposio e em confronto com a importncia da estrutura como um todo, ou de suas partes, escolher os detalhes adequados que objetivem assegurar a vida til de projeto indicada pelo proprietrio.

TABELA 7. Vida til de projeto recomendada pelas normas europias.

Comit Europeu de Normalizao CEN / EN 206, 1994

vida til tipo de estrutura

1 a 5 anos temporrias

25 anos substituveis

50 anos edifcios novos

100 anos obras de arte novas

Fica claro que cada vez mais cabe aos responsveis dos projetos definir as medidas mnimas de inspeo, monitoramento e manuteno preventiva, necessrias a assegurar a vida til de projeto da estrutura, em funo da importncia da obra.

O conceito de vida til aplica-se estrutura como um todo ou s suas partes. Dessa forma, determinadas partes das estruturas podem merecer considerao especial com valor de vida til diferente do todo.

Deve-se ressaltar que os atuais e clssicos conceitos e mtodos de introduo da segurana no projeto das estruturas de concreto no asseguram durabilidade nem so ferramentas adequadas para clculo e previso de vida til. H necessidade urgente de introduzir novas exigncias pois as atuais no satisfazem.

Nos mtodos de introduo da segurana no projeto das estruturas de concreto h vrios anos, (vide CEB / FIP Model Code 1972 e NBR 6118/78) utiliza-se, em geral, os seguintes termos e critrios de dimensionamento:

a. estado limite ltimo ou de ruptura b. estado limite de utilizao ou de servio

O primeiro deles, ou seja, o estado limite ltimo ou de ruptura, corresponde estabilidade da estrutura, ou melhor, para o engenheiro civil corresponde segurana da estrutura, ou melhor, de seus componentes, elementos ou partes estruturais frente ruptura. Simplificadamente corresponde ao colapso de uma pea estrutural quando esta for construda com a geometria e com a resistncia caracterstica (quantil inferior de 5%) dos materiais imaginados pelo projetista. Essa capacidade terica resistente atingiria seu limite de resistncia mecnica sempre que a estrutura fosse submetida a aes caractersticas (quantil superior de 5%) majoradas de um certo coeficiente de segurana denominado f, em geral em torno de 1,4 a 1,5.

O segundo deles, ou seja, o estado limite de utilizao ou de servio, corresponde s condies adequadas de funcionamento da estrutura do ponto de vista de compatibilidade com outras partes da construo e do ponto de vista do conforto psicolgico. Basicamente so clculos simplificados de deformaes mximas em peas fletidas por ao de cargas caractersticas (no majoradas) e de abertura mxima caracterstica de fissuras (cujo valor em torno de 0,3 ou 0,4 mm corresponde ao limite de desconforto humano), assim como limitaes de tenses de trabalho. Em outras palavras corresponde a exigir da estrutura uma rigidez mnima que permita assentar paredes e pisos sem que estes fissurem por deformaes exageradas da estrutura. O princpio de fazer a anlise considerando a geometria e os materiais caractersticos imaginados no projeto o mesmo. A nica diferena que neste caso as aes caractersticas (que tm uma probabilidade de s serem ultrapassadas durante um perodo de tempo igual a 5% do total da vida til da estrutura), no so majoradas com f. Resulta desses dois conceitos que dificilmente uma pea estrutural ser construda com a resistncia caracterstica na seo mais solicitada e ao mesmo tempo essa pea ser sujeita a uma carga externa igual a 1,4 (f) vezes maior que a ao caracterstica (mxima correspondente ao quantil superior de 5%) adotada inicialmente. Sempre que a carga mxima majorada atuar coincidentemente num componente estrutural que possue na sua seo mais solicitada um material de resistncia caracterstica (mnima) haver o colapso. Felizmente essa probabilidade muito pequena, da ordem de 10-6. Portanto a probabilidade de atingir os estados limites ltimos ou de servio sempre muito pequena, ou seja, da ordem de uma em um milho de casos, pelo menos nas estruturas correntes, felizmente. Mesmo com essa probabilidade baixa ainda comum encontrarmos estruturas muito deformadas e umas pouqussimas colapsadas. O mtodo ainda no consegue evitar ganncia, incompetncia e irresponsabilidade exageradas.

A questo da durabilidade, no entanto, nunca foi contemplada objetivamente nas normas. Nem a questo da esttica. Para essas duas novas exigncias humanas necessrio estabelecer novos requisitos e novos critrios de dimensionamento e de considerao. Sero outros critrios para estados limites ltimos ou de servio, que devem ser estabelecidos a partir do conhecimento dos fenmenos e mecanismos de envelhecimento e de suas consequncias. Esse conhecimento deve derivar,

12/30

de preferncia da observao histrica de estruturas com problemas patolgicos de uma determinada natureza, deve considerar o custo e os problemas de uma interveno corretiva e deve se adaptar aos mesmos princpios bsicos que norteiam o projeto estrutural clssico. Em outras palavras devem ser estabelecidos de tal forma que tenham uma probabilidade muito pequena de serem atingidos durante o perodo de tempo considerado.

Relembrando que a evoluo do fenmeno da corroso pode ser representada graficamente conforme indicado na Fig. 5, passa-se a fazer consideraes sobre essas fases de deteriorao ou melhor, de envelhecimento.

A B

C D

Figura 5. Representao grfica da evoluo da deteriorao, ou envelhecimento das estruturas de concreto devido corroso das armaduras.

fase A: perodo de tempo que leva para os agentes agressivos penetrarem no concreto e despassivarem a armadura. Esse um perodo de tempo que vai variar por diversas razes. At no mesmo componente estrutural pode, e de fato quase sempre ocorre, muito diferente segundo a face (cara) considerada. Portanto pode ocorrer que apenas uma das faces esteja despassivada enquanto as outras no. Por outro lado esse o perodo de tempo que corresponde ao que se conhece por concreto armado, uma vez que a concepo de estruturas de concreto armado pressupe uma armadura passivada indefinidamente dentro de um concreto alcalino eternamente.

fase B: perodo de tempo que leva entre a despassivao e o aparecimento de fissuras superficiais em decorrncia da expanso dos produtos da corroso. Depende muito das condies de exposio, mas principalmente depende da umidade relativa UR do ambiente e da umidade de equilbrio do concreto nesse ambiente. Quanto maior a UR do ambiente, menor o perodo para fissurar, desde que a UR seja inferior a 99% durante pelo menos uma estao climtica por ano. Quanto menos poroso o concreto (maior resistncia e menor relao a/c) menor o perodo de tempo para fissurar, pois o concreto retem mais umidade de equilbrio, ao mesmo tempo que no tem espao para acomodar a expanso dos produtos de corroso. Uma barra de 12 mm num concreto bem adensado e com 20 MPa, a 20 mm de profundidade (cobrimento) pode fissurar o concreto com apenas 0,2% da seo corroda19.

No caso de carbonatao, se a UR for permanentemente menor que 60% no h corroso e consequentemente o perodo de tempo infinito. No caso de cloretos tambm o seria, porm no h como o cloreto entrar se o ambiente tiver UR menor que 60% permanentemente, ou seja, sempre que h penetrao de cloretos porque h condies de umidade propcias corroso.

Portanto vem uma concluso bvia e primeira: somente considerar risco de corroso de armaduras quando os componentes da estrutura tiverem o risco de, em algum momento da sua vida estar num ambiente com 60 % UR 99%, ou seja, em outras condies no considerar risco de corroso de armaduras por gs carbnico ou por cloretos. Uma coisa carbonatao e outra corroso de armaduras. A anlise sempre deve ser de risco de corroso.

Portanto deve-se discordar de certos pesquisadores da rea que pretendem considerar como vida til de projeto uma parte do perodo de tempo ps despassivao. No d para considerar o perodo de tempo ps despassivao at fissurao como vida til pois muito arriscado em pases como o Brasil, midos e quentes, considerar que vai demorar mais para corroer no caso de gs carbnico. At pelo contrrio, neste pas os maiores, mais comuns problemas e mais graves so de carbonatao. Em Braslia, e at em So Paulo onde a UR chega a 10% ou 20% em alguns meses do ano, mas chove bastante em outros meses, a corroso por carbonatao um desastre muito frequente.

13/30

Concluindo, no se deve fazer distino entre vida til de projeto para gs carbnico ou para cloreto, sempre que a UR do ambiente possa ser de 60 a 99%, ou o que muito mais comum, exista ciclos de molhagem e secagem. Portanto no interior de edifcios, nas partes fechadas e secas, no h porque ter de considerar o risco de corroso de armaduras durante a anlise de durabilidade. Somente em partes abertas (garagens, trreos, sales abertos, marquizes), fechadas midas (banheiros, cozinhas, vestirios, lavanderias) e exteriores que existe risco, e no caso do Brasil esse risco geral no pas todo, pois sempre h ciclos (perodos) de molhagem e secagem no nosso clima.

Parece bvio que no d para considerar ainda novos perodos de tempo, pois a situao C de extremo risco s pessoas e bens protegidos pela estrutura civil. S no causaria problemas graves quando os destacamentos de concreto ocorressem no p de pilares e portanto no cairiam na cabea de ningum. Est bvio que um engenheiro, em s conscincia, no pode deixar a obra chegar a esse nvel de deteriorao (envelhecimento). Uma coisa que s vezes isso ocorre devido a dificuldades polticas de gesto do patrimnio pblico. Porm no se pode autorizar uma situao dessa em cdigos e normas. Sempre considerar que se trata de normas e regulamentos diretivos, de projeto e de planejamento. Obra por fazer no a mesma coisa que fato consumado, onde se faz um diagnstico especfico para um caso particular. Efetivamente h obras na situao C porm so fatos consumados de uma herana de construes onde o conhecimento atual ainda no era disponvel. Hoje inadmissvel no exigir novas posturas na fase de projeto e construo.

Pode-se considerar vida til at a situao D?

Segundo alguns autores sim e na literatura aparece essa situao como a correspondente a uma perda de seo de ao de 25%, a partir do qual a estrutura ruiria. Clculos demonstram de quanto deveria ser a perda de seo para fissurar o concreto. Depende de vrios fatores como resistncia trao do concreto, mdulo de elasticidade do concreto, espessura de cobrimento, dimetro da armadura, porosidade do concreto e natureza dos produtos da corroso, entre outros, porm dificilmente supera 1%. Com bem menos perda j h fissura em muitos casos. A prtica de inspeo e diagnstico demonstra que na maioria das vezes no h como medir perda de seo a no ser em uns poucos locais de obras muito abandonadas. Portanto muito antes de reduzir a seo da armadura em 25% ou at mesmo 5 a 10%, os danos de esttica e de risco s pessoas j so absolutamente insuportveis caracterizando uma situao anormal que no pode ser considerada no projeto estrutural. Alm disso os riscos nem sempre so com as armaduras principais pois so os estribos (que so mais finos e ficam mais de fora), os que primeiro rompem e a estrutura perde estabilidade geomtrica por flambagem das armaduras principais e no por ruptura da armadura principal. Em outras palavras aceitar 25% de reduo de seo das armaduras principais um absurdo na grande maioria das vezes, impossvel de ser aceito pois muito antes disso a estrutura j causou algum desastre srio.

Na definio da vida til o importante construir uma sistemtica abrangente que permita : 1. Ficar bem claro o critrio de julgamento; 2. Fixar uma condio de alta probabilidade de sucesso pois o engenheiro vai ter de passar a projetar e garantir aquilo

que projetou e construiu e no poder frustar-se frequentemente; 3. Estimular a inspeo perodica das estruturas com reclculos de vida residual e de vida til efetivas e comprovao das

hipteses iniciais adotadas nos projetos; 4. Revalorizar o papel da tcnica na deciso da durabilidade e no manter uma situao como a atual em que todos,

inclusive e principalmente os leigos sabem que a vida til de uma estrutura terminou pois esta se mostra visivelmente alterada e desmanchando-se. Reconhecer o trmino da vida til de projeto de uma estrutura no um procedimento visual para qualquer um, mas deve ser um procedimento especializado empreendido por um engenheiro profissional atravs do uso de equipamentos e tcnicas modernos.

Os Quatro Mtodos de Previso da Vida til

1 Com base nas experincias anteriores

Desde as primeiras normas sobre estruturas de concreto armado a questo da durabilidade tem sido introduzida de forma subjetiva, ou melhor qualitativa. So especificadas umas certas exigncias construtivas que asseguram durabilidade. Em outras palavras significa ...faa assim que tem dado bom resultado. Mas quantos anos de vida til ter? No se sabe mas parece que dessa maneira tem funcionado bem...

A primeira norma sobre estruturas de concreto data de 1903 e era Suia. Seguiram-na a Alem de 1904, a Francesa de 1906 e a Inglesa de 1907. Em 1910 foi publicada a primeira norma Americana20 para o projeto e construo de obras em concreto armado, que naquela poca j especificava:

... the main reinforcement in columns shall be protect by a minimum of two inches ( 5 cm) of concrete cover, reinforcement in girders and beams by one and one-half inches ( 3,8 cm) and floor slabs by one inch ( 2,5 cm)...

Essa postura de especificar adequadas espessuras de cobrimento de concreto s armaduras perdura nas normas americanas at hoje, conforme especificado no ACI 30121 seo 3.4 e no e no ACI 31822, que alm de recomendarem concretos com fck 28 MPa e relao a/c 0,55, ainda especificam os seguintes cobrimentos mnimos:

14/30

componente em contato com o solo > c 76 mm componente intemprie > c 51 mm p/ 19 mm

> c 38 mm p/ 16 mm componente em interiores, lajes > c 19 mm p/ 36 mm

interiores, vigas e pilares > c 38 mm

No Brasil a primeira norma sobre estruturas de concreto23 data de 193124 e especificava: consumo de cimento 240 kg/m3, sempre;

consumo de cimento 270 kg/m3, partes expostas; consumo de cimento 300 kg/m3, para pontes;

gua de amassamento no deve conter cloretos, sulfatos e nem matria orgnica; cobrimento 1,0cm para lajes interiores e 1,5cm para exteriores; cobrimento 1,5cm para pilares e vigas interiores e 2,0cm para exteriores

Como se verifica claramente, a norma brasileira apesar de mais completa em relao americana de 1910, era muito mais ousada, permitindo cobrimentos bem inferiores, e desprezando acintosamente a agressividade do meio ambiente. Hoje em dia, em face dos enormes prejuzos causados com a perda precoce da vida til de inmeras obras pblicas e privadas, poder-se-ia dizer que a norma brasileira, j quela poca, era temerria.

Infelizmente esse mtodo chamado de com base na experincia anterior continuou sendo praticado nas normas brasileiras seguintes de 1937, 1940, 1943, 1950, 1960 e 1978. Em todas elas verifica-se valores de cobrimento bem inferiores aos exigidos nos pases desenvolvidos. Mais recentemente enquanto esses pases tambm passaram a exigir concretos de qualidade superior, em geral um mnimo de fck 24 MPa, o Brasil at hoje no faz, em norma, nenhuma exigncia sobre a qualidade mnima do concreto para estruturas.

Infelizmente o texto da norma brasileira NBR 6118 (NB-1 da ABNT), ainda adota como principal ferramenta esse mtodo, deixando apenas como opcional (nos comentrios do IBRACON) o mtodo determinista que muito mais avanado. No estar sozinha pois os dois mais importantes textos normativos do planeta, o CEB / FIP Model Code 1990 e o ACI 318, tambm ainda adotam o mesmo procedimento ultrapassado de assegurar durabilidade. Esses trs (3) textos apresentam tabelas de cobrimentos mnimos e qualidades mnimas do concreto de cobrimento, evidentemente mais completas que no incio do sculo, porm utilizando os mesmos conceitos praticados h quase cem anos, ora obsoletos e insuficientes.

2 Com base em ensaios acelerados

Trata-se de um mtodo introduzido pelos americanos em 1978, na norma ASTM E 63225. Posteriormente foi publicada tambm a norma ISO 6241, com os mesmos conceitos. Segundo o texto da ASTM E 632 de 1988 Standard Practice for Developing Accelerated Tests to Aid Prediction of the Service Life of Building Components and Materials, a sequncia para um estudo de previso de vida til deve ser:

definir os requisitos e critrios de desempenho para as condies de servio caracterizar o componente ou material escolher indicadores de deteriorao identificar os agentes agressivos identificar os mecanismos de deteriorao adotar que ensaios podem representar o envelhecimento natural definir os requisitos de desempenho que sero avaliados nos ensaios realizar ensaios exploratrios realizar ensaios acelerados e de envelhecimento natural julgar se o tipo de envelhecimento acelerado corresponde ao natural desenvolver modelos matemticos estabelecer critrios de desempenho estimar a vida til em condies de operao

Na realidade esse mtodo aplica-se melhor ao estudo de produtos orgnicos e de difcil aplicao direta no projeto de estruturas de concreto. De qualquer modo, considerando que nos ltimos anos tem havido um grande desenvolvimento de mtodos de ensaio acelerados, de fundamento eletroqumico, em cmaras de carbonatao e em cmaras de salt-spray, possvel que futuramente venha a ser mais utilizado no projeto e construo de estruturas de concreto.

3 Atravs de mtodos deterministas

15/30

A base cientfica deste mtodo so os mecanismos de transporte de gases, massa e ons atravs dos poros do concreto, no caso do perodo de iniciao e a lei de Faraday no caso do perodo de propagao, sempre que se trate de corroso das armaduras, a saber:

Modelos de Previso at Despassivar > Termodinmica da Corroso

Baseiam-se nos 4 (quatro) principais mecanismos de transporte no concreto que simplificadamente podem ser expressos por c = k t-1/2, onde c a extenso percorrida pelo agente agressivo em cm, k o coeficiente de um dos quatro mecanismos citados a seguir, e t a vida til em anos:

> permeabilidade equao de D'Arcy & de Arrhenius > absoro capilar equao de D'Arcy modificada & eq. de Laplace & eq. de Arrhenius > difuso de gases e ons equao de Arrhenius & eq. de Fick, 1 e 2 & eq. de Langmuir > migrao de ons equao de Nernst-Planck & eq. deArrhenius & eq. de Fick, 1 e 2 & eq.

de Langmuir

Modelos de Previso aps Despassivar > Cintica da Corroso

Baseiam-se nos seguintes mecanismos: > mecanismos de perda de massa no ao equao de Faraday > mecanismos de difuso da ferrugem equaes de Fick > geometria da pea equaes de resistncia dos materiais

Os modelos numricos e deterministas de deteriorao e envelhecimento das estruturas, tambm devem ser considerados separadamente; se afetos corroso das armaduras ou se afetos deteriorao do concreto.

Para os primeiros h modelos atuais de envelhecimento, enquanto para os segundos, que corresponderiam a velocidades de deteriorao por sulfatos, por lixiviao, por reao lcali-agregado e outras formas, no h ainda modelos matemticos satisfatrios, devendo as consideraes de durabilidade ainda basear-se apenas em avaliaes qualitativas.

Basicamente considera-se por um lado a qualidade do concreto e por outro o percurso que o agente agressivo deve percorrer at atingir a armadura em concentraes e quantidades significativas para deteriorar a estrutura.

Por qualidade do concreto entende-se os coeficientes de difuso, de permeabilidade, de absoro capilar, de migrao, enfim os parmetros do material concreto com relao ao transporte de certos ons, gases e lquidos atravs de seus poros. Para dar uma reduzida idia da enorme variabilidade dessas propriedades nos concretos, sabe-se que o coeficiente de carbonatao (difuso do gs carbnico no concreto) pode variar de 0,1 cmano-1/2 para concretos de 60 MPa, a 1,0 cmano-1/2 para concretos de 15 MPa, nas mesmas condies de exposio. Enquanto a resistncia compresso alterou-se de 4 vezes, a qualidade do concreto alterou-se de 10 vezes e a vida til de 100 (cem) vezes, mantido o mesmo cobrimento e condies de exposio.

Portanto a vida til desejada para a estrutura pode ser alcanada atravs de uma combinao adequada e inteligente desses fatores, ou seja, ao empregar um concreto de melhor qualidade possvel reduzir o cobrimento mantendo a mesma vida til de projeto, e vice-versa. Admitindo que o adensamento e a cura sero e devero ser bem executados em qualquer circunstncias, fica um certo grau de liberdade entre a escolha da resistncia (qualidade) do concreto e a espessura do cobrimento. Essa ainda no , infelizmente, a postura do CEB26, que no aconselha uma reduo dos cobrimentos mnimos.

Esse conceito pode ser exemplificado na Fig. 6 onde est apresentado um baco correspondente a uma estrutura sujeita a um ambiente agressivo no qual predomina a ao do gs carbnico, ou seja um fenmeno preponderante de carbonatao. Como se pode observar, uma mesma vida til pode ser alcanada por diferentes pares de cobrimentos / resistncia (qualidade) de concreto.

Da mesma forma a Fig. 7, apresenta um baco determinista para o caso de estrutura de concreto situada em zona de variao de mar e respingos que uma das situaes naturais mais agressivas ao concreto armado e protendido. Para ter-se uma referncia, o ACI 318 e o CEB / FIP Model Code 1990 especificam, para essa condio, cobrimentos mnimos de concreto de 3 polegadas (75mm).

Nessas figuras entende-se por cobrimento mnimo caracterstico aquele que superado em pelo menos 95% das situaes efetivas de obra. O CEB / FIP Model Code 1990 recomenda que para obter o cobrimento mdio de obra, a ser especificado no projeto estrutural, seja somado o valor de pelo menos 10 mm ao mnimo encontrado nas tabelas tradicionais de cobrimento. Neste caso corresponderia a somar 10 mm aos cobrimentos indicados nos bacos das Figs. 6 e 7.

16/30

C50

0.1 0.1

1

espe

ssur

a m

nim

a de

cob

rimen

tode

con

cret

o

arm

adur

a m

ais e

xpos

taem

cm

10 10

idade da estrutura, em anos

5

C45

5

0.5

2

501

C40C35

C30C25C20C15C10

10 100

carbonatao em faces externas dos componentes estruturais de concreto expostos intemprie

AF+20%

POZ+10%

Figura 6. baco para obteno da espessura de cobrimento s armaduras em funo do ambiente (zona urbana, industrial,

marinha ou rural), do concreto (C10 a C50) e da vida til desejada (1 a 100 anos). Caso sejam utilizados cimentos Portland com escrias de alto forno ou com pozolanas as espessuras mnimas caractersticas de cobrimento de concreto armadura, devem ser aumentadas em pelo menos 20% e 10%, respectivamente. bacos similares so disponveis para outras condies de exposio.

O coeficiente de carbonatao, kCO2, depende da difusividade do gs carbnico, do gradiente de concentrao de CO2 no ambiente, da temperatura ambiente, dos eventuais ciclos de molhagem e secagem do concreto, da quantidade retida de CO2 em funo da composio e eventuais adies ao cimento, entre outros. Da mesma forma o coeficiente de difusividade dos cloretos nos concretos depende de outras variveis que no s a composio ou trao do concreto.

1 1

10 10

1

espe

ssur

a m

nim

a de

cob

rimen

tode

con

cret

o

arm

adur

aem

cm

idade da estrutura, em anos505

5

10 100

2

3

C35

C25

C45

C50

C40

C30

C20

C10C15

4

5

difuso de cloretos em faces externasde componentes estruturais de concreto

expostos zona de respingos de mar

microsslica- 20%

C3A12%- 20%

Figura 7. baco para obteno da espessura de cobrimento s armaduras em funo do ambiente (zona urbana, industrial,

marinha ou rural), do concreto (C10 a C50) e da vida til desejada (1 a 100 anos). Caso sejam utilizadas adies de 8% de slica ativa ou empregados cimentos Portland com teor de C3A 12%, as espessuras mnimas caractersticas de cobrimento de concreto armadura, podem ser reduzidas em 20%. bacos similares so disponveis para outras condies de exposio.

No entanto, conhecidas a idade da estrutura e a espessura carbonatada, ou o perfil de penetrao das concentraes de

17/30

cloreto, possvel calcular a constante kCO2 e kCl dessa estrutura, numa determinada regio da mesma. Uma vez conhecidos esses coeficientes, pode-se predizer a velocidade de avano da frente de carbonatao e de cloretos e portanto calcular o tempo que tardar em chegar at a armadura, desde que ainda no a tenha alcanado na ocasio da vistoria. O perodo de tempo contado da data da vistoria e inspeo detalhada at a poca em que a frente de carbonatao ou de cloreto atingir a armadura ser denominado vida til residual referida despassivao.

A vida til residual referida ao aparecimento de manchas de corroso, de fissuras, de destacamento do concreto de cobrimento ser muito superior de despassivao e depender da velocidade com que a armadura ir corroer-se.

A velocidade ou taxa de corroso de uma armadura num certo concreto, numa certa parte de uma determinada estrutura localizada num certo ambiente, pode ser estimada atravs do conhecimento da umidade de equilbrio do concreto, da sua resistividade eltrica ou da corrente de corroso (lei de Faraday). Admitindo-se que esses parmetros permanecero constantes no tempo, possvel estimar o perodo de tempo at a ocorrncia de uma manifestao patolgica considerada grave para a obra em estudo.

O perodo de tempo total contado a partir do trmino da construo at o aparecimento de uma manifestao patolgica considerada grave denominada vida til de servio ou de utilizao. Por exemplo qual o perodo de tempo necessrio, aps a despassivao, para que um certo componente estrutural fissure?

Em 1993, Helene27 construiu um nomograma que representa a espessura total corroda da seo transversal da barra da armadura necessria para iniciar o processo de ruptura do concreto de cobrimento e, consequentemente, ser considerada de intensidade severa ou grave. A espessura total necessria para fissurar depende do dimetro das barras consideradas e da natureza dos produtos de corroso, ou seja, sua maior ou menor expanso em relao ao volume de ao corrodo. Confrontando essas redues de seo transversal com a taxa de corroso ou a intensidade da corrente de corroso (icorr) possvel predizer o perodo de tempo necessrio ao aparecimento de fissuras no concreto de cobrimento, admitindo uma velocidade de corroso constante no tempo.

Quanto tempo levaria uma estrutura para ruir aps despassivada a armadura? A previso da vida til total que corresponde ruptura total ou colapso parcial da estrutura no tem muita utilidade prtica pois muito antes, na maioria das vezes, a estrutura j perdeu a caracterstica de atender s funes para a qual foi projetada. De qualquer forma esse conhecimento pode auxiliar no estabelecimento dos prazos crticos para interveno e correo dos problemas.

Andrade, Alonso e Gonzlez28 apresentaram, em 1990, interessante modelo de previso da vida til total das estruturas de concreto a partir de medidas de taxa de corroso, expressa em corrente de corroso, conhecida por icorr, baseado na lei ou equao de Faraday. Inicialmente adotam o modelo de vida til proposto por Tuutti29, e analisam a vida til residual total a partir da despassivao da armadura, ou seja, no perodo de propagaovii da corroso.

O modelo proposto pelos autores citados depende do dimetro da barra e da intensidade da corrente de corroso. O modelo no considera a fissurao do concreto de cobrimento como limite de vida til, ou seja, mesmo fissurado por expanso dos produtos da corroso na direo longitudinal, paralelamente direo da armadura principal, admite-se que o componente estrutural continuar desempenhando suas funes.

Os referidos autores adotaram como critrio de perda da vida til, apenas a reduo da seo transversal da armadura seguindo os parmetros e classificao do nvel de degradao recomendados pelo CEB30, em 1983. Certos estudos, no entanto, mostram que a fissura longitudinal pode comprometer significativamente a aderncia da armadura ao concreto para perdas mdias de seo transversal de 1,5 a 7,5%, segundo a espessura do cobrimento31. Enquanto para relao espessura de cobrimento/dimetro da armadura igual a 7 (c/=7), a perda de aderncia somente ocorre com 4% de perda de seo, para c/=3 basta cerca de 1% de perda de seo.

Concluindo esta considerao de modelos deterministas cabe observar que os principais mecanismos de transporte de gases e de lquidos em um meio poroso, ou seja, a absoro capilar, a permeabilidade, a migrao e a difuso, podem ser representados por funes ou equaes diretamente dependentes da raiz quadrada do tempo. Esse fato representa uma grande simplificao do estudo de transporte de massa nos poros do concreto pois a posio geomtrica da frente de penetrao de elementos agressivos poder ser indicada simplificadamente por X = Kt-1/2.

Este autor acredita que dentro de pouco tempo os concretos podero ser classificados por constantes K correspondentes aos elementos em estudo, ou seja, KO2, KCO2, KCl, KH2O, que pela simplicidade certamente contribuiro para aumentar a conscientizao do meio tcnico para a importncia da durabilidade das estruturas de concreto, e da considerao desses parmetros por ocasio do projeto da estrutura.

4 Atravs de mtodos estocsticos ou probabilistas

vii Evidentemente a vida til do componente estrutural deve ser contada desde o momento do trmino da sua construo incluindo

portanto o perodo de iniciao e o de propagao da corroso. A separao no entanto necessria pois no perodo de iniciao os fenmenos esto relacionados difuso de cloretos e carbonatao, ou seja, ligados direta e exclusivamente qualidade do concreto de cobrimento e agressividade do ambiente. No perodo de propagao os fenmenos so essencialmente de corroso eletroqumica.

18/30

Os documentos bsicos de referncia obrigatria deste quarto, mais moderno e mais realstico mtodo de introduo da durabilidade no projeto das estruturas de concreto so; o ASTM32 STP 1098 de 1990, o RILEM Report 1233 de 1995, o RILEM report 1434 de 1996 e o CEB Bulletin 23835 de 1997.

Os princpios de dimensionamento para a durabilidade so em tudo similares aos clssicos princpios de introduo da segurana no projeto das estruturas de concreto, muito discutidos na dcada de 7036.

Admite-se distribuies normais ou Gaussianas para as aes agressivas e log-normal para ou normal para as resistncias da estrutura essas aes de deteriorao. O princpio o da teoria das falhas onde se aplicam a distribuio de Weibull. Igual que para os demais trs mtodos anteriores, aqui tambm h nveis de profundidade dos estudos. O mais simples combinar mtodos deterministas com probabilistas. Na sequncia considerar teoria das falhas e os mais aprofundados considerar o conceito de risco, ou seja o produto da probabilidade de falha pelo custo do prejuzo causado.

Utilizando a distribuio de probabilidade de Weibull, da teoria de probabilidade de falha, indicada pelos coeficientes , pode-se encontrar a espessura de cobrimento adequada para conferir uma certa probabilidade pequena de ocorrncia a uma determinada idade, por exemplo o trmino da vida til de projeto, conforme apresentado a seguir.

Considerando como ao deletria no tempo (S,t) a espessura de carbonatao indicada pela clssica expresso c = kCO2t1/2,

com um coeficiente de variao de 25%, e como funo de resistncia no tempo (R,t) a espessura de cobrimento c com um coeficiente de variao tambm de 25%, a partir de:

(t) = [(R,t) - (S,t)] / [2(R,t) + 2(S,t)]1/2 onde; (t) = coeficiente de probabilidade

(R,t) = valor mdio de R na idade t (S,t) = valor mdio de S no idade t 2(R,t) = varincia de R na idade t 2(S,t) = varincia de S na idade t

obtm-se: (t) = [c - kCO

2t1/2] / [c)2 + kCO

2t1/2 ]1/2

conhecendo-se kCO2 para dois concretos, um de 15 MPa e outro de 40 MPa, na idade de 50 anos, correspondente vida til

de projeto, e substituindo-se na equao os valores dos coeficientes de variao, obtm-se (t) como funo exclusiva de c. Dessa forma possvel responder seguinte questo: Qual o cobrimento mdio de concreto s armaduras que deve ser adotado para que aos 50 anos de idade exista uma probabilidade de apenas 10% do total da estrutura de concreto armado apresentar-se despassivado?

A partir de uma tabela de , obtm-se, para o quantil de 10%, o valor de = 1,28, o que acarreta uma espessura mdia de c 55 mm para o cobrimento de concreto na estrutura de fck = 15 MPa e de c 15mm para a estrutura de fck = 40 MPa.

Portanto uma evoluo saudvel e profcua no momento o meio tcnico passar a conhecer melhor a variabilidade efetiva dos cobrimentos praticados no pas, assim como a variabilidade efetiva das espessuras de carbonatao e dos perfis de cloreto. Este autor tem pesquisando a variabilidade efetiva dos cobrimentos em obras acabadas, construdas com diferentes rigores de controle da qualidade de modo a viabilizar a aplicao desses conceitos estatsticos mais adequados situao nacional.

Exemplo de Aplicao da Norma NBR 6118 (NB 1/2003)

Nesta segunda parte sero apresentados dois exemplos de aplicao do texto da NB 1/2003.

Aplicao a dois casos prticos: edifcio em Braslia e outro na costa, por exemplo Vitria / ES.

Premissas: 1. A maioria dos edifcios tm estrutura de concreto aparente nas garagens, que devem ser considerados ambientes

externos pois sempre esto em contato direto com o exterior; 2. A maioria dos edifcios tm jardins e costumam lavar os pisos trreos atingindo os ps de pilares; 3. A maioria dos edifcios tm revestimentos cermicos em fachadas que, infelizmente so lavados com cido

muritico (cido clordrico comercial); 4. A maioria dos edifcios tm as coberturas planas e impermeabilizadas.

Com essas premissas pode-se projetar assim: Grupo A Garagens, trreo, pilares de fachada, cisternas e reservatrio superior e cobertura devem ter cobrimento

maior ou concreto melhor ou os dois;

19/30

Grupo B Todos os interiores secos; dormitrios, salas, corredores, bibliotecas podem ter cobrimentos menores ou concretos inferiores ou os dois;

Grupo C Todos os interiores midos; banheiros, vestirios, lavanderias, cozinhas devem ter cobrimentos maiores ou concretos melhores ou os dois.

A partir da Tabela 6.1 da NB 1/2003: Obra em Braslia grupo A classe de agressividade II grupo B classe de agressividade I grupo C classe de agressividade I Obra em Vitria grupo A classe de agressividade III grupo B classe de agressividade II grupo C classe de agressividade III A partir das tabelas 7.1 e 7.2 da NB 1/2003: Obra em Braslia grupo A CA laje: a/c < 0,60; fck > 25 MPa cobrimento > 25mm CA viga/pilar: a/c < 0,60; fck > 25 MPa cobrimento > 30mm CP: a/c < 0,55; fck > 30 MPa cobrimento > 35mm grupo B CA laje: a/c < 0,65; fck > 20 MPa cobrimento > 20mm CA viga/pilar: a/c < 0,65; fck > 20 MPa cobrimento > 25mm CP: a/c < 0,60; fck > 25 MPa cobrimento > 30mm grupo C CA laje: a/c < 0,65; fck > 20 MPa cobrimento > 20mm CA viga/pilar: a/c < 0,65; fck > 20 MPa cobrimento > 25mm CP: a/c < 0,60; fck > 25 MPa cobrimento > 30mm Obra em Vitria grupo A CA laje: a/c < 0,55; fck > 30 MPa cobrimento > 35mm CA viga/pilar: a/c < 0,55; fck > 30 MPa cobrimento > 40mm CP: a/c < 0,50; fck > 35 MPa cobrimento > 45mm grupo B CA laje: a/c < 0,60; fck > 25 MPa cobrimento > 25mm CA viga/pilar: a/c < 0,60; fck > 25 MPa cobrimento > 30mm CP: a/c < 0,55; fck > 30 MPa cobrimento > 35mm grupo C CA laje: a/c < 0,60; fck > 30 MPa cobrimento > 35mm CA viga/pilar: a/c < 0,60; fck > 30 MPa cobrimento > 40mm CP: a/c < 0,55; fck > 35 MPa cobrimento > 45mm A qualidade potencial do concreto depende preponderantemente do tipo de cimento, da relao gua/cimento e do grau de hidratao. So esses os principais parmetros que regem as propriedades de absoro capilar de gua, de permeabilidade por gradiente de presso de gua ou de gases, de difusibilidade de gua ou de gases, de migrao de ons, assim como todas as propriedades mecnicas, tais como mdulo de elasticidade, resistncia compresso, trao, fluncia, relaxao, abraso, e outras.

Regattieriviii, em 1999, em sua dissertao de mestrado, analisa vrios tipos de cimentos quanto ao fator gua/cimento e o consumo de cimento, mostrados na tabela 6. Observando-se que o tipo de cimento tambm influencia o consumo de cimento. Isto mostra que indicar na NB 1/00 os tipos de cimentos de fundamental importncia.

A qualidade efetiva do concreto na obra deve ser assegurada por um correto procedimento de mistura, transporte, lanamento, adensamento, cura e desmoldagem.

Embora um concreto de resistncia mais alta seja, em princpio e sob certas circunstncias, potencialmente mais durvel do que um concreto de resistncia mais baixa (de mesmos materiais), a resistncia compresso no , por si s, uma medida suficiente da durabilidade do concreto, pois esta depende das camadas superficiais do concreto da estrutura.

Nessas camadas, a moldagem, o adensamento, a cura e a desmoldagem tm efeito muito importante nas propriedades de difusividade, permeabilidade e absoro capilar de gua e gases. Apesar disso, decidiu-se na NB 1/00 fazer referncia s classes de concreto (ver NBR 8953), por ser essa a propriedade mais consagrada nos projetos estruturais.

Tabela 6. Caractersticas de dosagem em funo do tipo de cimento e fator gua/cimento

viii REGATTIERI, Carlos Eduardo Xavier. Contribuio ao Estudo da Influncia da Dosagem do Concreto na Absoro Capilar e

Penetrao de ons Cloreto. So Paulo, Universidade de So Paulo PCC / USP, CPGEC, 04 fev. 1999. (dissertao de mestrado)

20/30

Tipo de cimento Relao a/c

(kg/kg) Trao unitrio

(1:m) Consumo Cimento

(kg/m3)

CP I-S-32 0,35 0,50 0,70

3,16 5,41 7,75

559 348 254

CP II-E-32 0,35 0,50 0,70

3,07 5,41 7,43

575 356 246

CP II-F-32 0,35 0,50 0,70

3,11 5,09 7,75

567 377 259

CP III-32 0,35 0,50 0,70

3,02 5,25 7,94

586 370 253

CP IV-32 0,35 0,50 0,70

2,27 4,74 7,14

612 405 284

CP V-ARI 0,35 0,50 0,70

2,88 4,88 7,43

607 394 270

CP V-ARI RS 0,35 0,50 0,70

2,80 4,74 7,23

620 406 281

Convm dar preferncia a certos tipos de cimento Portland, adies e aditivos mais adequados a resistir agressividade ambiental, em funo da natureza dessa agressividade. Do ponto de vista da maior resistncia lixiviao so preferveis os cimentos com adies tipo CP III e CP IV; para minimizar o risco de reaes lcali-agregado so preferveis os cimentos pozolnicos tipo CP IV; para reduzir a profundidade de carbonatao so preferveis os cimentos tipo CP I e CP V e para reduzir a penetrao de cloretos so preferveis os cimentos com adies tipo CP III e CP IV, assim como adio extra de microsslica e cinza de casca de arroz.

A Tabela 7 d uma idia de como varia a resistncia do concreto com a mudana do tipo de cimento.

Tabela 7. Resistncia do concreto em MPa em funo da relao a/c para vrios tipos de cimento Relao a/c

cimento 0,65 0,60 0,55 0,50 0,45

CP I 32 28 32 37 41 47

CP II 32 24 28 31 35 39

CP II 40 28 32 36 41 46

CP III 32 23 27 31 36 41

CP III 40 27 32 37 42 49

CP IV 32 24 28 32 36 41

CP V ARI / RS 30 33 38 42 46

CP V - ARI 33 38 42 47 53 NOTAS 1 Agregados de origem grantica 2 Dimetro mximo dos agregados de 25 mm 3 Abatimento slump entre 50 e 70 mm 4 Concretos com aditivo plastificante normal

A qualidade efetiva do concreto superficial, de cobrimento e proteo armadura, depende da adequabilidade da frma, do aditivo desmoldante e, preponderantemente da cura dessas superfcies. Em especial, devem ser curadas as superfcies expostas precocemente, devido desmoldagem, tais como fundo de lajes, laterais e fundos de vigas e faces de pilares e paredes.

21/30

Controle da fissurao

O risco e a evoluo da corroso do ao na regio das fissuras de flexo transversais armadura principal dependem essencialmente da qualidade e da espessura do concreto de cobrimento da armadura. Aberturas caractersticas limites de fissuras na superfcie do concreto, em componentes ou elementos de concreto armado, so satisfatrias para as exigncias de durabilidade.

No caso de armaduras ativas, devido sua maior sensibilidade corroso sob tenso, a abertura de fissuras na superfcie do concreto, na regio dessas armaduras, no deve ser superior a 0,1 mm.

A abertura mxima caracterstica wk das fissuras, desde que no exceda valores da ordem de 0,3 a 0,4 mm, em elementos e componentes estruturais submetidos e projetados em conformidade com as demais exigncias da NB 1/2003, no tem importncia significativa na evoluo da corroso das armaduras passivas.

Assim uma diferenciao mais detalhada entre aberturas limite de fissuras transversais armadura principal no necessria nas estruturas correntes de concreto armado.

de interesse, no entanto, fixar aberturas limite de fissuras, no caso destas afetarem a funcionalidade da estrutura, como o caso, por exemplo, da estanqueidade de reservatrios, assim como nos casos que possam vir a causar desconforto psicolgico nos usurios. Nos componentes e elementos estruturais sob classes de agressividade muito forte (IV), a limitao de abertura de fissuras em valores menores que 0,3 mm no se constitui medida suficiente para prevenir a deteriorao da estrutura.

A penetrao de agentes agressivos ao concreto at atingir a armadura, d-se por outros mecanismos, e que no exclusivamente atravs de fissurasix.

O aparecimento de fissuras nas estruturas de concreto armado inerente aos materiais que as compem. A utilizao de aos de elevada resistncia, como o so o CA 50 e o CA 60, implica em deformaes flexo e trao importantes no concreto que envolve essas armaduras superando, na maioria das vezes, a deformao especfica mxima trao do concreto. Superada essa capacidade de absoro de deformaes, o concreto fissura.

Projetar uma estrutura de modo que a mxima deformao do ao trao no sobrepasse a correspondente deformao mxima de ruptura trao do concreto, implica num grande desperdcio da capacidade resistente das armaduras e consequentemente num aumento dos custos da estrutura. Na maioria dos casos a fissurao s evitada em obras de concreto protendido, pela introduo de uma compresso ao concreto, e em obras especiais de conteno de lquidos agressivos.

O concreto armado pode fissurar por diferentes razes, sendo objeto de interesse desta seco apenas as fissuras devidas atuao de cargas. Essas so as nicas passveis de serem controladas atravs do clculo estrutural, conhecendo-se e definindo-se a priori a distribuio e abertura de fissura aceitvel para uma dada situao. A abertura mxima dessas fissuras so definidas a partir de exigncias estticas e psicolgicasx, de exigncias de desempenho quanto estanqueidade de lquidos e por razes de durabilidade da armadura. Cabe observar que o estudo da fissurao controlada por deciso de projeto, refere-se, sempre, ao fissuramento do concreto na direo transversal da armadura longitudinal ou principal. Essas fissuras ocorrem devido superao da capacidade de deformao mxima do concreto trao ou flexo, ou seja, muito antes das armaduras iniciarem um processo de corroso. As tpicas fissuras longitudinais que acompanham a direo da armadura principal, esto sob domnio de outros fenmenos e variveis, resultantes de um processo de corroso j instalado, no sendo, portanto, objeto de discusso nesta seo.

Segundo o texto da NB 1/2003 as fissuras podem ter aberturas de at 0,3 a 0,4mm. provvel que essas exigncias estejam a favor da segurana para a maioria das situaes, sendo, no entanto, insuficientes frente a situaes particulares de agressividade como a de lajes de cobertura em reservatrios, marquizes, tirantes, silos, penduraisxi, etc. Por outro lado parece mais importante conhecer a profundidade da fissuraxii, ou seja, se esta alcana ou no a armadura e com que abertura o faz, que controlar apenas a abertura na superfcie.

ix CARMONA FILHO, Antonio; HELENE, Paulo R. L. Fissurao das Peas de Concreto Armado e Corroso das Armaduras. In:

Seminrio Nacional de Corroso na Construo Civil, 2., Rio de Janeiro, set. 1986. Anais. Rio de Janeiro, ABRACO, 1986. p. 172-95 x Existem poucas pesquisas sobre o tema. O CEB Design Manual on Cracking and Deformations. Lausanne-Suisse, Ecole Polytechnique

Fdrale, Swiss Federal Institute of Technology(EPFL), 1985. relata pesquisas de Padilla e Robles e de Haldane informando que abertura de fissura de 0,25 a 0,3 mm j causam desconforto psicolgico aos usurios. Na realidade dependem tambm da textura superficial do concreto e da distncia do observador.

xi LIMA, Elorci; ROSSI, Jos & HELENE, Paulo R.L. Causa Mortis: Corroso de Armaduras. So Paulo, Anais do IV Simpsio EPUSP sobre Estruturas de Concreto, Universidade de So Paulo PEF / USP, 21 a 25 ago. 2000. p. 151-60 (CD Rom)

xii A determinao da profundidade de fissuras sempre complexa e acarreta uma certa incerteza. Pode-se empregar aparelhos de ultra-som que constituem tcnica no destrutiva ou lquidos penetrantes, tais como o azul de metileno e fenolftalena, quebrando-se a seguir, uma regio do concreto. O mais confivel, no entanto, a extrao e observao de testemunhos de dimetro adequado.

22/30

Est comprovado que o processo de carbonatao ocorre preponderantemente ao longo das paredes da fissura e esta carbonatao, mais rpida que as demais, vai contribuir para a acelerao do aparecimento de clulas de corroso, devida s diferenas de pH e de aerao decorrentes da carbonatao. Essa uma das concluses decorrentes dos estudos experimentais de Carpentier e Soretzxiii que ensaiando vigas armadas e submetidas a ambientes corrosivos durante dois anos, com fissuras de abertura da ordem de 0,2 mm a 0,3 mm, comprovaram que a corroso mais intensa quanto maior a abertura das fissuras e quanto mais cedo estas aparecem. Verificaram tambm que carregamentos alternados contribuem para aumentar a velocidade de corroso em relao a carregamentos permanentes e estticos. Estudos posteriores reafirmaram este fatoxiv, porm, foi observado tambm que ao considerar perodos longos de tempo, acima de 10 anos, no possvel distinguir entre corroso acarretada por fissuras de aberturas inferiores a 0,4 mm. Tanto os componentes estruturais com fissuras de abertura 0,1 mm quanto os de abertura 0,4 mm estavam igualmente corrodosxv.

O estudo da fissurao das estruturas de concreto deve comportar pelo menos os seguintes aspectos: classificao da agressividade do meio ambiente espessura mnima de cobrimento de concreto armadura qualidade mnima do concreto abertura mxima admissvel de fissura na superfcie do componente estrutural modelo e formulao que permite o clculo da abertura de fissura

Um dos primeiros trabalhos nacionais, extenso e abrangente sobre o tema foi apresentado em 1981 por Burmanxvi, na Escola Politcnica. Carmona e Helenexvii tambm discutem este tema em profundidade comparando a normalizao nacional com a estrangeira, podendo ser considerado o trabalho nacional mais completo e atualizado sobre a questo. Verifica-se por exemplo que a normalizao brasileira a menos exigente quanto espessura de concreto de cobrimento armadura, dentre as seis normas estudadas. Considerando que todos os fenmenos de penetrao de agentes agressivos so proporcionais raiz do tempo, pode-se calcular o prejuzo que isso significa em termos de durabilidade da estrutura. Ao dobrar a espessura de cobrimento significa multiplicar por quatro a vida til da estrutura, ou seja, a nossa normalizao ao ser mais condescendente aceitando uma espessura menor de cobrimento, est na realidade, aceitando uma vida til de projeto mais curta. Esse fato explica em parte o porqu de tantas obras apresentando problemas de corroso e exigindo manuteno corretiva com 5 a 10 anos de idade, quando poderiam ter vida til de 20 a 40 anos, caso tivessem sido projetadas com o dobro do cobrimento atual. Por outro lado, e esse parece ser o maior mrito do referido trabalho, no possvel analisar a questo da durabilidade de peas controladamente fissuradas sem uma abordagem sistmica que considere pelo menos todos os cinco aspectos acima listados. Por exemplo, enquanto a normalizao brasileira mais exigente que a estrangeira na especificao da abertura mxima de fissura, o modelo nacional de clculo da abertura previsvel de fissura conduz a aberturas caractersticas-wk, menores que as formulaes estrangeiras. Portanto para um mesmo componente estrutural sob a mesmas consideraes de aes, o valor de wk encontrado pela frmula da norma NBR 6118 menor que o encontrado pela formulao estrangeira, ou seja, para uma mesma durabilidade o limite mximo de abertura de fissura especificado na norma nacional tem mesmo que ser menor e no estar, na maioria das vezes, significando maior proteo.

Suzuki et aliixviii verificaram experimentalmente na Universidade de Osaka a grande influncia favorvel da relao gua/cimento na minimizao dos efeitos da corroso causadas por fissuras em prismas de concreto armado controlados