Recuperação de Estruturas
Engº Maurício L. G. [email protected]
Escola Politécnica da Universidade de São PauloPEF – Departamento de Engenharia de Estruturas e GeotécnicaPEF 2503 - Estruturas Danificadas: Segurança e Ações Corretivas
Introdução
Patologia é parte da Engenharia que estuda os sintomas, os mecanismos, as causas e as origens dos defeitos das construções civis, ou seja, é o estudo das partes quecompõem o diagnóstico do problema
(Helene, 1992)
PATOLOGIA DAS ESTRUTURAS
PROCESSO DE DEGRADAÇÃOÉ aquele que ocorre quando há uma transformaçãodos materiais ao interagirem com o meio ambiente (John, 1987)
Afeta a durabilidade Reduz a vida útil da estrutura
Estabilidade Funcionalidade Estética
ConsequênciasNegativas
Manchas Superficiais
FissuraçãoDestacamento do Cobrimento
Perda de Aderência da ArmaduraRedução da Seção da Armadura
Colapso
Lixiviação
São Paulo
Fonte: HELENE, 1998
Conseqüências:
Interditada por mais de uma semana
Congestionamento de 159 km na cidade
Congestionamento de 52 Km nas rodovias
Durante os serviços de recuperação ficou interditada por quase meio ano
Custo indireto pode ter chegado a R$ 35 bilhões
Fonte: CASAGRANDE, 1997.
ESTRUTURA
MECÂNICAS FISICAS QUÍMICA/BIOLÓGICASSobrecargaPeso PróprioAbrasãoErosão
Calor, Neve,Gelo,Água,Umidade
Ácidos, Álcool,Óleo, GraxaGases, Plantas,Microorganismos
PROJETO QUALIDADE DOCONCRETO EXECUÇÃO
hipótesesNormasCálculosDimensionamento
Proporção da MisturaFator Água/CimentoAgregadosAditivos
Mão de ObraLançamentoAdensamentoCura
Representação Esquemática de um Modelo de Equilíbrio de uma EstruturaOnde se Consideram os Fatores Relacionados à Durabilidade (Selinger, 1992)
CONJUNTO DE AÇÕES
CAPACIDADE DE SERVIÇO
DURABILIDADE
Figura 1. Foto da queda da marquise do Hotel Canadá no Rio de Janeiro.
Agentesagressivos
Cobrimento
Micro-fissurasAgentes
agressivos
Cobrimento
Micro-fissuras
Detalhe da seção corroída.
“A marquise nunca deu sinais de que poderia desabar.” (Reinaldo Fernandes, funcionário do Hotel)
“Em nenhum momento houve sinal como rachadura ou fissura. É um problema que foge à nossa percepção, nunca imaginei que uma laje dessas fosse cair.” (Luís Carrera, diretor da empresa proprietária do Hotel Palace, em Salvador/BA, cuja marquise desabou em 2000. Jornal Correio da Bahia em 06.12.2000)
• O concreto exerce no aço proteção:
– Física espessura do material de cobrimento;
– Química pH elevado da água do poro;
Passivo!!!!
Mecanismos de Corrosão:
• Corrosão por carbonatação
• Corrosão por íons cloreto
Corrosão por carbonatação:
• CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O
• CO2 + Na,K(OH) Na2,K2CO3 + H2O
Corrosão por íons cloretos:
• Fe++ + 6Cl- FeCl64-
• Fe3+ + 6Cl- FeCl63-
• 6FeCl3- + 2 OH- Fe(OH)2 + 6Cl-
• Contato elétrico;
• Diferença de potencial;
• Eletrólito:– Água do poro;
• O2;
Fatores necessários para a Corrosão de Armaduras
Iniciação Propagação
Det
erio
raçã
o
Est
ágio
Fin
al
Tempo
TUUTI (1982)
tiit corr023,0−=φφ
Penetraçãodo ataque
Seção inicial
Perda de ductilidade
Aço integro
Fissura
Óxido
Perda de aderênciacom o concreto
Consequências da corrosão de armaduras no comportamento estrutural
Recuperação
País Novas estruturasTrabalhos de
manutenção e reparo
Total de gastos com a
construção civil
Japão52,5 trilhões de ienes
(83%)
10,7 trilhões de ienes
(17%)
63,2 trilhões de ienes
(100%)
Coréia
116,8 trilhões de
wones
(85%)
21,1 trilhões de wones
(15%)
137,9 trilhões de wones
(100%)
França85,6 bilhões de euros
(52%)
79,6 bilhões de euros
(48%)
165,2 bilhões de euros
(100%)
Aleman
ha
99,7 bilhões de euros
(50%)
99,0 bilhões de euros
(50%)
198,7 bilhões de euros
(100%)
Itália58,6 bilhões de euros
(43%)
76,8 bilhões de euros
(57%)
135,4 bilhões de euros
(100%)
Reino
Unido
60,7 bilhões de libras
(50%)
61,2 bilhões de libras
(50%)
121,9 bilhões de libras
(100%)(UEDA & TAKEWAKA, 2007)
Fluxograma do processo
PROBLEMA PATOLÓGICO
VISTORIADO
LOCAL
ANAMNESE ENSAIOS PESQUISA
É POSSÍVEL DIAGNOSTICAR ?
É POSSÍVEL DIAGNOSTICAR ?
É POSSÍVEL DIAGNOSTICAR ?
DIAGNÓSTICO•ORIGENS•CAUSAS•MEC. DE OCORRÊNCIA
SIM SIMSIM
NÃO NÃO
NÃO
Inspeção
Diagnóstico
Intervenção nãoDemolição
Determinação do tipo de
intervenção
Tipos possíveis:Urgente
Prevenção/proteção
Reparo
Reforço
Substituição
Delineação dos trabalhos
Manutenção Outros condicionantes
Aspectos a considerar:TécnicosEconômicosOperacionaisEstéticosSociaisAmbientais
Introdução
Materiais e sistemas:• Concreto, argamassas e grautes;• Argamassas e grautes orgânicos;• Aditivos (inibidores entre outros);• Revestimento monolíticos e sistemas de polímeros reforçados com
fibras-PRF;• Silicatação;• Tintas, vernizes e hidrofugantes;• Produtos para ancoragem e emendas de barras de aço;• Sistemas eletroquímicos;• Revestimentos para aços de reforço• Aços especiais• Etc.
Processo de seleção de materiais/sistemas
Selecionar materiais/sistemas com base no equilíbrio:
comportamento, riscos e custos
Identificar os materiais com as propriedades requeridas
Determinar as propriedades para atingir os objetivos
Determinar objetivos de projeto
Condições de serviço
Condições de aplicação
Requisitos do proprietário
Causas da deterioração
Identificação da região de reparo
Definir a região de
reparo
Demarcar a região de
reparo
Emprego de diversas técnicas: destrutivas e
não destrutivas
Preparação da região de reparo
As regiões estão definidas no projeto ou especificação de
reparo?
Não
Sim
Reparo Tradicional
Reparo TradicionalEsquema geral de um reparo tradicional:• Delimitação da área de reparo;• Remoção do concreto deteriorado e/ou
contaminado;• Limpeza do substrato;• Remoção e/ou limpeza das armaduras;• Substituição e/ou acréscimo de armaduras;• Reconstituição da peça;• Injeção de fissuras;• Proteção;
Reparo Tradicional
Preparação do substrato
seca úmida seca úmida5.1.1 Escarificação manual adequado adequado inadequado inadequado5.1.2 Disco de desbaste aceitável adequado aceitável aceitável5.1.3 Escarificação mecânica adequado adequado inadequado inadequado5.1.4 Jato de granalha adequado adequado inadequado inadequado5.1.5 Demolição adequado adequado inadequado inadequado5.1.6 Lixamento manual inadequado aceitável adequado aceitável5.1.7 Lixamento elétrico adequado aceitável adequado aceitável5.1.8 Escovamento manual adequado aceitável adequado aceitável5.1.9 Martelo de pinos adequado adequado adequado adequado5.1.10 Pistola de agulha inadequado inadequado adequado adequado5.1.11 Jato de areia seca adequado adequado adequado aceitável5.1.12 Jato de areia úmida inadequado adequado inadequado aceitável5.1.13 Disco de corte aceitável adequado adequado adequado5.1.14 Queima controlada adequado inadequado inadequado inadequado
5.1.15 Remoção de óleos e graxas impregnadas inadequado adequado inadequado adequado
5.1.16 Máquina de desgaste superficial adequado adequado inadequado inadequado
5.1.17 Saturação com água inadequado inadequado adequado inadequado
ProcedimentoItem
Procedimento mais adequado para quando se deseja, na próxima etapa
concreto com superfície aço com superfície
Reparo Tradicional
Limpeza e preparação das armaduras
Reparo Tradicional
Reconstituição da seção
Reparo tradicionalMétodos de reconstituição da seção:• Aplicação manual de argamassa tixotrópica;
• Montagem de fôrma e preenchimento convencional;
• Montagem de fôrma e bombeamento;
• Dry pack;
• Agregado pré-colocado e grauteamento;
• Concreto projetado;
• Etc.
Reparo tradicionalCuidados com material de reparo:
• Cura adequada fissura de retração na interface concreto antigo/material de reparo
• Compatibilidade física;
• Compatibilidade química;
• Compatibilidade eletroquímica;
“Inversão de Pilha”
Cl- Cl- Cl- Cl-Cl-
Deterioração do Concreto Armado
Deterioração Física Deterioração Química Corrosão da Armadura
Lixiviação Fissuração Desgaste Superficial
Reação Álcali Agregado Ácidos
Sulfatos
Sem tratamento Com tratamento
Aplicação
Sem tratamento Com tratamento
Após 1 minuto
Após 10 minutos
Sem tratamento Com tratamento