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Relatorio de estágio sobre corrosão em pilar
Tipologia: Trabalhos
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por HILDALBERTO JORGE COELHO BATALHA JUNIOR JOÃO AURELIANO DE LIMA FILHO Orientador ANÍSIO CARNEIRO CORRÊA NETO Supervisor SÃO LUÍS – MA 2020
por HILDALBERTO JORGE COELHO BATALHA JUNIOR Relatório de Estágio entregue ao coordenador Fernando Jorge Cutrim Demétrio e apresentado ao curso de Engenharia Civil da Universidade Estadual do Maranhão – UEMA, como requisito para obtenção das notas da disciplina de Estágio Obrigatório. Orientador: Prof. João Aureliano de Lima Filho SÃO LUÍS – MA 2020
Neste trabalho é realizado um relatório sobre a recuperação estrutural de um lance de pilar em concreto armado no pavimento térreo de um prédio de três pavimentos que é parte de um condomínio residencial multifamiliar localizado no bairro da ponta do farol, na cidade de São Luís - MA que tem aproximadamente vinte e oito anos de concluído, estando em uso desde o ano de 1992. O trabalho consistiu inicialmente em uma revisão bibliográfica, estudo e discussão sobre as causas e efeitos das patologias nesse tipo de estrutura, que serviram como base para a redação da fundamentação teórica apresentada. Em seguida são mostradas as bases e procedimentos executivos para a técnica de reforço estrutural proposta como solução para o elemento, que tomou como base a recomposição da seção com o uso de argamassa estrutural especial polimérica monocomponente tixotrópica, além da adição de elementos de armação em aço estrutural CA-50 e uso de produto à base de Epóxi para a fixação dos elementos de ancoragem. Posteriormente mostra-se de forma detalhada o acompanhamento do reforço desde as fases de escoramento, investigação, análise do grau de deterioração, definição da solução até os procedimentos finais do reforço propriamente dito. Ao final são mostradas as conclusões e conclusões para pesquisas futuras. Palavras-chave: Reforço, Patologia, Corrosão, Concreto Armado, Estrutura
In this work, a case study is carried out on the structural recovery of a reinforced concrete column in the first floor of a 3-story building that is part of a multi-family residential condominium located in the Ponta do Farol , in the city of São Luís - MA, which is approximately twenty-eight years old and in use since 1992. The work initially consisted of a bibliographic review, study and discussion on the causes and effects of pathologies in this type of structure, which served as the basis for writing the theoretical foundation presented. Next are shown the bases and executive procedures for the proposed structural reinforcement technique as a solution for the element, which was based on the recomposition of the section with the use of special polymeric single component thixotropic structural mortar, in addition to the addition of CA-50 structural steel frame elements and the use of an Epoxy based product for anchorage elements. Afterwards, it is shown in detail the monitoring of the reinforcement from the shoring stages, investigation, analysis of the degree of deterioration, definition of the solution until the final procedures of the reinforcement itself. At the end the conclusions and conclusions for future research are shown. Keywords: Reinforcement, Pathology, Corrosion, Reinforced Concrete, Structure
Tabela 1 - Classes de agressividade ambiental ........................................................ 27 Tabela 2 - Correspondência entre a classe de agressividade e a qualidade do concreto .................................................................................................................... 27 Tabela 3 - Classe de agressividade ambiental x cobrimento nominal ....................... 29
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas A/C Relação água-cimento CEB Comite Euro-International Du Beton CO 2 Dióxido de Carbono Fe++^ Cátion Ferro Fe 2 O 3 Óxido de ferro H 2 O Água MPa Mega Pascal O 2 Oxigênio OH-^ Hidroxila pH Potencial hidrogeniônico
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A partir do período Neolítico, quando o homem deixou de ser nômade, surgiu a preocupação com a construção de estruturas que se adaptem às suas necessidades, pois o homem fazia sua moradia, seu local de trabalho e até mesmo obras de infraestrutura que facilitavam o seu deslocamento ou transporte de recursos. O crescimento acelerado da construção civil trouxe consigo o avanço tecnológico rápido nessa área e com isso as estruturas e materiais utilizados passaram a ser objeto de estudo, onde um grande acervo científico foi adquirido ao longo dos séculos, seja por meios teóricos ou empíricos (SOUZA e RIPPER, 1998). Apesar do enorme acervo técnico da construção civil, o cimento Portland é um material relativamente novo, criado em 1824 pelo francês J. Aspdin. A partir da construção da primeira casa de concreto armado, pelo americano W. E. Ward, os conceitos foram amplamente estudados e testados, e em 1904 houve a publicação das Instruções Provisórias para Preparação, Execução e Ensaio de Construções de Concreto Armado. Foi então que o concreto armado se tornou parte do cotidiano da vida urbana, sendo utilizado em todo o mundo (CARVALHO e FILHO, 2014). Apesar da sua resistência e de ser o material construtivo mais utilizado na construção civil, o concreto armado também sofre com o desgaste, seja ele natural ou causado por alguma intempérie. A partir desse entendimento, a preocupação na construção civil deixou de ser apenas sobre a resistência do concreto, e passou a ser estudado a sua vida útil e do seu desempenho. A patologia das construções é um ramo que estuda a deterioração da estrutura, que causa a perda da sua durabilidade e afeta as condições de segurança daqueles que a utilizam. Dentre as patologias do concreto armado, destaca-se a corrosão de armaduras, que é a mais preocupante por conta da deterioração do aço, responsável principalmente pelos esforços solicitantes de tração na estrutura. A NBR 6118 (ABNT, 2014 ) afirma que um concreto de boa qualidade aliado ao adequado cobrimento das armaduras, minimiza os efeitos da corrosão. Em comparação com a primeira norma sobre concreto armado no Brasil, a NB- 1 (ABNT,
14 1.1 Objetivo Geral Realizar o reforço estrutural de um pilar do Condomínio Península Soares, localizado em São Luís, Maranhão, que sofreu processo de corrosão na armadura. 1.2 Objetivos Específicos Identificar os motivos que levaram o pilar estudado a sofrer o processo de corrosão na armadura; Identificar o tipo de corrosão que ocorreu no pilar estudado; Identificar o grau de corrosão da armadura do pilar estudado. 1.3 Metodologia Da Recuperação Estrutural Este Relatório de Estágio é baseado em um reforço feito em um pilar que sofreu processo de corrosão em armadura em um condomínio na cidade de São Luís, Maranhão. O pilar em questão já tinha passado por uma intervenção anteriormente, porém as soluções apresentadas e executadas não estavam de acordo com os procedimentos descritos em literatura técnica. A intervenção, nesse caso, não surtiu efeito, já que não sanou o problema e, inclusive, pode ter acelerado ainda mais o processo de corrosão. O ponto de partida para a realização dessa segunda intervenção foi a manifestação patológica apresentada pelo pilar. Foi realizada uma inspeção visual, onde pôde-se observar um aspecto de destacamento de cobrimento, já que por meio de batidas nas faces do pilar, podia-se escutar um som de cavidade oca, característico da expansão volumétrica da armadura por conta da corrosão. A partir da percepção da corrosão, foi dimensionado o escoramento para aliviar as cargas recebidas pelo pilar e assim pôde-se iniciar o processo de remoção do concreto antigo. Os elementos estruturais, como as vigas e lajes, que estão vinculadas a esse pilar, foram expostos para o acompanhamento e observação do surgimento ou não de fissuras e trincas a partir do início do processo de remoção do concreto. Além disso, esse procedimento foi feito com paciência e cuidado, para que pudesse ser feito
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O avanço da construção civil levou à industrialização do processo construtivo que é cada vez mais feito em larga escala e mais padronizado. Isso levou os Órgãos responsáveis pelos Regulamentos Técnicos a revisarem constantemente as normas técnicas vigentes, alterando parâmetros importantes quanto a qualidade do concreto, como o cobrimento de armaduras e adicionando o conceito de classe de agressividade ambiental. Dentro do cenário atual da construção civil, percebe-se que a degradação das estruturas de concreto armado vem ocorrendo em maior quantidade e precocidade, pois apesar do grande avanço tecnológico e científico no âmbito da construção civil, ainda são inevitáveis algumas falhas no processo construtivo, sejam elas involuntárias ou até mesmo por falta de perícia, e isso leva ao desempenho insatisfatório das estruturas, se comparadas com a finalidade às quais foram propostas (MEIRA, 2017). 2.1 Patologia Das Construções A Patologia das construções é o um campo de estudos recente e surgiu no início da década de 70 quando a Engenharia de Estruturas, após vários casos de insucessos, decidiu analisar os riscos tecnológicos não apenas nos âmbitos de projeto e execução, como preconizava a maioria das normas e regulamentos da época, que se limitavam a obter a mais adequada resistência mecânica. Com o envelhecimento de estruturas idênticas expostas a ambientes diversos, percebeu-se a necessidade técnica, social e econômica de buscar não apenas os critérios da capacidade resistente para obter o sucesso nas estruturas (SOUZA e RIPPER, 1998). O complexo conjunto de fatores que geram falhas no processo construtivo é chamado de deterioração estrutural e podem ser diversos, como o envelhecimento natural das estruturas ou o uso de materiais fora das especificações técnicas, por razões econômicas. A deterioração é estudada pela Patologia Das Construções e os problemas patológicos podem ser classificados em simples – onde são evidentes as falhas e patologias – e complexos, onde exige uma análise técnica mais aprofundada e individualizada (SOUZA e RIPPER, 1998).
17 A deterioração estrutural ocorre pois o concreto é instável ao longo do tempo, já que está exposto às condições do meio ambiente e, portanto, suas características físicas e químicas podem ser alteradas em função dos seus componentes Quando a estrutura de concreto passa por um processo de deterioração, seja por fatores mecânicos, físicos, biológicos ou químicos, observa-se uma perda de durabilidade e as condições de segurança são afetadas. Portanto, os materiais utilizados, os métodos construtivos e a concepção estrutural devem considerar o desempenho esperado para a obra executada, tendo em vista a classe ambiental na qual a obra será submetida (GENTIL, 1996). Segundo Marcelli (2007), uma das maiores causas de patologias e necessidades de reforços em estruturas de concreto armado é a corrosão das armaduras. Esse fenômeno é de natureza eletroquímica e pode ser acelerado por agentes agressivos do ambiente, como as gotículas ou cristais de água salgada em regiões marinhas. A corrosão nessas regiões chega a ser 40 vezes maior que do que em uma região rural, por exemplo, e a ação das brisas marítimas e terrestres, associadas as elevadas temperaturas, criam um ciclo diário, e assim, uma crosta de elevada concentração salina se forma na superfície do concreto, podendo atingir até 3 cm de profundidade, dependendo da porosidade desse concreto. 2.1.1 Conceito de desempenho, vida útil e durabilidade Tendo em vista que o concreto não é um material estável, podemos aplicar assim o conceito de desempenho, vida útil e durabilidade. Em termos de desempenho, Souza e Ripper. (1998, p.17) explicam que é “o comportamento em serviço de cada produto, ao longo da vida útil”. Cada estrutura terá seu nível de desempenho satisfatório de acordo com o seu tipo, concepção de projeto e execução. Já a vida útil do concreto estrutural pode ser conceituada, segundo Souza e Ripper (1998, p.17), como “o período durante o qual as suas propriedades permanecem acima dos limites mínimos especificados”. O conceito de durabilidade é sempre atrelado ao de vida útil, pois a durabilidade de uma estrutura é o parâmetro que relaciona a aplicação das características de deterioração do concreto e dos sistemas estruturais a uma determinada construção,
19 2.1.2 Manutenção em estruturas de concreto armado Para que o desempenho de uma estrutura de concreto armado seja satisfatório ao longo do tempo, é necessária uma rotina de manutenção que é definida previamente por meio de metodologias adequadas de operação, controle e execução da obra, sempre analisando o seu custo benefício. Assim, a estrutura deve ser utilizada de acordo com o propósito de projeto e sempre passar por manutenções apropriadas, para garantir sua vida útil (SOUZA e RIPPER, 1998). Como preconiza o Model Code for Concrete Structures (CEB-FIP, 1990), as estruturas devem ser concebidas e detalhadas de acordo com a classe de exposição do ambiente onde estão inseridas, considerando que devem ser de fácil execução e precisam ter um programa de manutenção, portanto devem ser de fácil inspeção. Fica claro então a necessidade de um programa de manutenção periódica. No programa de manutenção, podemos ter dois tipos diferentes, que são as manutenções preventivas e as manutenções corretivas. Quando as medidas são tomadas antes da estrutura apresentar algum sintoma de patologia, temos a manutenção preventiva, que, segundo Helene (1992), representam um custo 5 vezes menor que aqueles necessários à correção dos problemas onde houve manifestação de sintomas patológicos, porém, correspondem a 25 vezes mais que o custo de uma decisão de proteção e durabilidade estrutural em fase de projeto. Já as manutenções corretivas são aquelas onde ocorrem trabalhos de diagnóstico, prognóstico, reparo e proteção das estruturas que apresentaram sintomas patológicos. Essas atividades podem custar cerca de 125 vezes mais que as medidas tomadas em fase de projeto. Portanto, Helene (1992, p.25, apud SITTER, 1990 ) explica que “adiar uma intervenção significa aumentar os custos diretos em progressão geométrica de razão 5”. Na figura 2 , podemos observar que as manutenções corretivas, ou esporádicas levam a um caráter mais emergencial, enquanto as preventivas geralmente passam por várias fases até ser necessário um reparo emergencial (que nem sempre é aplicado), e isso explica as diferenças de custos entre elas.
20 Figura 2 - Critérios para manutenção das estruturas Fonte: Modificado de Souza e Ripper. (1998) 2.3 Reforço Estrutural em Pilares por Aumento de Seção Transversal Uma estrutura que apresenta desempenho insatisfatório, não necessariamente está condenada. É preciso uma imediata intervenção técnica onde serão definidos os processos para reabilitar essa estrutura. Uma das intervenções técnicas aplicadas em uma estrutura com patologias é o reforço estrutural, que é a mais utilizada no Brasil, já que o aço e concreto tem um baixo custo se comparados a outros materiais e são amplamente utilizados na construção civil, tendo assim um acervo técnico tanto empírico, quanto teórico sobre eles (SOUZA e RIPPER, 1998). Em termos de reforço estrutural, tem-se o reforço em pilares como o mais problemático, pois o pilar recebe cargas de diversos pavimentos e ainda é o último
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2. 4 Corrosão das Armaduras A deterioração de um material metálico é chamada de corrosão e pode acontecer por meio de um processo químico ou eletroquímico do meio ambiente e ainda estar aliada ou não a processos mecânicos. Essa deterioração causada pela interação do material com o ambiente inserido pode levar a alterações no mesmo, a ponto de se tornarem prejudiciais, como os desgastes ou modificações na estrutura que compõe o material, tornando-o assim inadequado para o uso (GENTIL, 1996). Por ser um processo espontâneo, já que a corrosão é considerada o inverso do processo metalúrgico, está constantemente presente em nossas vidas, pois para a vida moderna, é imprescindível o uso de ligas metálicas. O mesmo ocorre na construção civil, onde diariamente a corrosão transforma materiais metálicos e diminui a durabilidade e a vida útil das estruturas. (GENTIL, 1996). Figura 4 - Exemplo de corrosão em armadura de pilar. Fonte: Modificado de Tecnosil (2017)
23 A corrosão química é um processo lento e tem maior significado em altas temperaturas. Portanto não é muito comum em obras de construção civil. Já a corrosão eletroquímica é bem influente nesse meio, pois ocorre no concreto armado, podendo chegar a níveis de deterioração irreversíveis. Nesse tipo de corrosão, acontecem duas reações: de oxidação e de redução, além da circulação de íons através do eletrólito (MEIRA, 2017).
