luiz carlos pinto da silva
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Palestra Condies Necessrias para assegurar a Durabilidade e Vida til de Estruturas de Concreto
Prof. Luiz Carlos Pinto da Silva Filho
CONDIES NECESSRIAS (CUIDADOS RECOMENDADOS) PARA ASSEGURAR A DURABILIDADE E VIDA TIL
DE ESTRUTURAS (DE CONCRETO)
Prof. Dr. Luiz Carlos Pinto da Silva Filho
Universidade Federal do Rio Grande do Sul UFRGS Programa de Ps-Graduao em Engenharia Civil PPGEC
Laboratrio de Ensaios e Modelos Estruturais LEME
Realizao:
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Palestra Condies Necessrias para assegurar a Durabilidade e Vida til de Estruturas de Concreto
Prof. Luiz Carlos Pinto da Silva Filho
Concepo
Projeto
Execuo
Uso e manuteno
Desmobilizao
/ Demolio
PRESERVAR O VALOR (UTILIDADE/ DESEMPENHO)
DA ESTRUTURA
Ciclo de Vida
2
Justificar uso de recursos gastos na
construo ($$, insumos)
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Palestra Condies Necessrias para assegurar a Durabilidade e Vida til de Estruturas de Concreto
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Algumas construes que envelhecem bem...
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Outras nem tanto
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Como vo envelhecer as obras que estamos criando??
Quanto mais ampla a infraestrutura existente
REPOSIO $$$$ e Complexa
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Palestra Condies Necessrias para assegurar a Durabilidade e Vida til de Estruturas de Concreto
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Concepo
Projeto
Execuo
Uso e manuteno
Desmobilizao
/ Demolio
PRESERVR O VALOR (UTILIDADE/ DESEMPENHO)
DA ESTRUTURA
Gesto do Ciclo de Vida
CONSERVAO DE ESTRUTURAS
Vai alm da
VUP!!!!
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OBJETIVO ATUAL:
PROJETAR E EXECUTAR VISANDO GARANTIR SEGURANA ESTRUTURAL , PRESERVAR DESEMPENHO E ATINGIR A VIDA TIL
(COM SUSTENTABILIDADE)
Conhecimento das demandas de desempenho e da resposta dos materiais e componentes a diferentes condies de uso e exposio (mecanismos de degradao)
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Durabilidade x Vida til
Edifcio residencial de mltiplos pavimentos. Fonte: Revista Tchne
VIDA TIL
Durabilidade
REGIME DE USO
MEIO AMBIENTE
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Acompanhamento ao longo do tempo
Conservao de Estruturas no fib Model Code 2010 SLD
Vida til nasce no projeto
Se consolida na execuo
CLIENTE
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Diretrizes Para Promoo do Aumento da Vida til
Projetar de forma eficaz, com conhecimento da boa tcnica
Conhecer e usar bem os (novos) materiais
Executar Adequadamente
Monitorar e intervir quando necessrio para assegurar V.U. (Conservar)
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DIRETRIZ: PROJETAR DE FORMA EFICAZ
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Desafio: Entender que projetar fazer a gesto do desempenho no tempo
Desempenho
Tempo
Vida til
Limite Mnimo de Desempenho
Processo de perda de desempenho no tempo
Falha
Controlar o processo de perda de desempenho e prevenir falhas
durante um tempo que justifique os recursos investidos
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Problemas de Desempenho/Funcionalidade
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Colapso Total
Ed. Areia
Branca
(PE)
Ed. Itlia
So Jos do
Rio Preto (SP)
Problemas de Desempenho / Falhas
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Norma de Desempenho (NBR 15.575/2012)
Segurana Estrutural
Segurana contra Incndio
Conforto Termo-Acstico
Estanqueidade
...
Durabilidade e Manutenibilidade
IMPORTANTE MUDANA DE PARADIGMA POSITIVO PARA A INDSTRIA DA CONSTRUO NORMA GUARDA-CHUVA
Normas Especficas Detalhadas
Procedimentos usados para avaliao de sistemas construtivos
Processo de Consensuao
Conhecimento Disperso Corpo Normativo Incipiente ou Inexistente Demanda avano rpido
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Desafio: Respeitar Normas / Atualizar Processo de Projeto
OTIMIZAO
ESBELTEZ
DEFORMABILIDADE Seminrio Tecnologia
CONHECER E UTILIZAR NORMAS
VIGENTES
Avano processo de projeto
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NBR 15575 Edificaes habitacionais Desempenho - Partes 1 e 2, Maro/2013 NBR 6118 Projeto de estruturas de concreto Procedimento, 21/05/2007.
NBR 8681 - Aes e segurana nas estruturas Procedimento, 31/03/2004
NBR 6120 Cargas para o clculo de estruturas de edificaes, 30/11/1980. Errata em 30/04/2000.
NBR 9062 Projeto e execuo de estruturas de concreto pr-moldado, 04/12/2006.
NBR 6123 Foras devidas ao vento em edificaes, 30/06/1988. Errata em 30/12/1990.
NBR 15200 - Projeto de estruturas de concreto em situao de incndio, 26/05/2012.
ATENDIMENTO S NORMAS
NORMAS BRASILEIRAS PARA PROJETO, MATERIAIS E EXECUO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO
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NBR 8953 - Concreto para fins estruturais - Classificao pela massa especfica, por grupos de resistncia e consistncia, 1/12/2009 (verso corrigida, 18/05/2011)
NBR 7480 Barras e fios de ao destinados a armaduras para concreto armado, 03/09/2007.
NBR 7481 Tela de ao soldada Armadura para concreto, 30/03/1990.
NBR 7482 Fios de ao para concreto protendido, 17/03/2008.
NBR 7483 Cordoalhas de ao para concreto protendido, 17/03/2008.
NBR 12655 - Concreto de cimento Portland - Preparo, controle e recebimento Procedimento
NBR 15923 - Concreto auto-adensvel - Parte 1: Classificao, controle e aceitao no estado fresco, 13/05/2010
NBR 15696 - Frmas e escoramentos para estruturas de concreto - Projeto, dimensionamento e procedimentos executivos, 15/04/2009.
NBR 8953 - Concreto para fins estruturais - Classificao pela massa especfica, por grupos de resistncia e consistncia, 1/12/2009 (verso corrigida, 18/05/2011)
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Desafio: Obter mais tempo para Desenvolvimento e Coordenao de Projetos
Momento da Engenharia: MAIS TEMPO PARA DESENVOLVIMENTO DO PROJETO
Processo Interativo de Resoluo de Problemas
PROJETO: 37 a 55% CONCEPO: 1 a 11%
MAL RESOLVIDO
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Projetos Mal Resolvidos
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Desafio: Integrao Projetos
Modelagem 3D
BIM (com dados de execuo e
manuteno
Antever e resolver interferncias
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Exemplo
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Desafio: Controle Deformaes
Edifcios Altos/Grandes Estruturas Cargas elevadas Deformaes Maiores
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Desafio: Adequada Considerao dos Efeitos Dinmicos - Vento
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Desafio: Adequada Considerao dos Efeitos Dinmicos - Fadiga
Perodo 2002-2006: 9,6%
Em 8 anos
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Desafio: Aceitar que construes no so estticas
Variao de dimenses devido a efeitos higrotrmicos
Casos simples (variao climtica) e casos complexos (situao de incndio)
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Fissurao Trmica
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Desafio: Promover a Regionalizao de Projetos
No possvel implantar o mesmo projeto em Goinia, Porto Alegre e Recife, esperando obter
a mesma Vida til!!! Condies ambientais variadas (temperatura,
umidade, cloretos , etc) podem causar:
Diferena significativa nas movimentaes da estrutura Diferena nos mecanismos/ritmos de degradao
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Prof. Luiz Carlos Pinto da Silva Filho Tabela 7.2
Elemento
Classe de agressividade ambiental
I II III IV
Cobrimento nominal (mm)
Laje 20 25 35 45
Viga/Pilar 25 30 40 50
Desafio: Melhorar Definio das Condies de Agressividade
Fraca Moderada Forte Muito forte
I II III IV
Rural / Submerso Urbana Marinha / Industrial
Industrial /
Respingos de
Mar
I II III e IV V
Ambiente seco Ambiente mido
Ambiente mido+
Sais de degelo /
Marinho
Ambiente
agressivo
ACI 318-02 Subjetivo Subjetivo Subjetivo Subjetivo
NormaClasse de Agressividade*
CEB
NBR 6118-03
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Desafio: Melhorar Definio das Condies de Agressividade
Prof. Oladis Rincon Venezuela
Mapas de Agressividade
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Desafio: Melhorar Definio das Condies de Agressividade
MICROCLIMAS
Inspeo: Ateno a elementos de maior risco pilares garagem (ou mais carregados) / elementos de fachada /
fundaes
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Fachadas Oeste x Sul: Umidade Insolao
Tenses Trmicas / Infiltraes Colonizao por Microorganismo
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Fraca Moderada Forte Muito forte
I II III IV
Rural / Submerso Urbana Marinha / Industrial
Industrial /
Respingos de
Mar
I II III e IV V
Ambiente seco Ambiente mido
Ambiente mido+
Sais de degelo /
Marinho
Ambiente
agressivo
ACI 318-02 Subjetivo Subjetivo Subjetivo Subjetivo
NormaClasse de Agressividade*
CEB
NBR 6118-03NBR 6118
macro clima
micro clima ambiente interno
seco
ambiente
interno
seco
ambiente
interno
seco
ambiente
externo
mido
Considerao Microclima na NBR 6118
Helene
PROJETISTA NECESSITA CONHECER QUANDO E PORQUE SE DEVE AJUSTAR
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Avoidance of Deterioration
Full Probabilistic
Partial Safety Factors
Deemed to Satisfy
Fib Model Code for Service Life Design 2010
fadiga / corroso / fissurao: critrios fixos com pouca
margem para ajustes em projeto
Dimensionamento Concreto
Vida til
Lidar com Incerteza
Abordagem das Normas Brasileiras
Desafio: Adotar prticas mais avaadas de Projeto para Vida til
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Valor Mdio das Cargas
Valor Mdio das Resistncias
Zona de Possibilidade
de Falha
Densidade de Probabilidade
Tenso (MPa)
Segurana: R > Q
f(Q) fck
Valor Mdio de projeto das Cargas
Desafio: Explicitar Confiabilidade
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Desafio: Explicitar Confiabilidade
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DIRETRIZ: CONHECER E USAR BEM OS MATERIAIS
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Desafio: Adequada Especificao Propriedades Materiais Estruturais
Relao Fc x E F (agregado local )
Especificao de Projeto: -20 MPa - 35 GPa (Limitar deformao) - Relao 0,5 (Norma) Espao Vazio
CONCRETO: -Fck -Fc (63 dias) -E (28 dias) -E (desforma) -Relao a/c -Tipo de cimento -Tipo de agregado - etc
CARDAPIO DE TRAOS / PROJETO DE CONCRETO
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Desafio: Vencer Resistncias para Implementar Novas Solues
Protenso no-aderente
Concreto Auto-Adensvel
Concretos com Fibras
REDUZEM CHANCES DE PROBLEMAS DE
EXECUO
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Desafio: Ateno a Novas Desenvolvimentos
Concreto Permevel
Concreto Auto-Limpante
SHCC
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Desafio: Conhecer as Propriedades dos Novos Materiais
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
0 7 14 21 28 35 42 49 56 63 70 77 84 91 98 105 112 119 126 133 140 147 154 161 168 175 182 189
TEMPO (dias)
FL
EC
HA
(m
m)
VT1 VT2 VF1 VF2 VB1 VB2 VA1 VA2
Concreto Branco e com
Fibras
HENRIETTE BARONI (Mestrado, 2003)
Cuidado com aplicao de critrios normativos
vigentes a novos materiais
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Comportamento Retrao NSC/HSC
Compensao Retrao
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Desafio: Conhecer Mecanismos de Deteriorao
RAA
ATAQUE SULFATOS
PREVENO E TRATAMENTO
CORROSO
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Exemplo: Preveno RAA
Anlise e Seleo de Agregados
Exame Petrogrfico dos Agregados em Zonas de Risco
Testes Reatividade
Anlise Contedo lcalis Cimento
Testes de trao
Ajuste de Trao
Barras de argamassa Expanso
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Desafio: Entender Efeitos Estruturais da Deteriorao dos Materiais
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Efeitos do processo corrosivo
0
5
10
15
20
25
0% 5% 10% 15% 20%
Grau de Corroso [% de perda de massa]
Res
ist.
m
x. d
e a
der
nci
a [
MP
a]
8mm
12,5mm
0
100
200
300
400
500
0% 5% 10% 15% 20%
Grau de Corroso [% de perda de massa]
l b [
mm
]
12,5mm (experimental)
12,5mm (NBR 6118)
ADERNCIA
0
200
400
600
800
1000
0% 5% 10% 15% 20%
Grau de corroso [% de perda de massa]
Res
ist
nci
a
tra
o
[M
Pa
]
8mm
12,5mm
0
10
20
30
40
50
60
0% 5% 10% 15% 20%
Grau de corroso [% de perda de massa]
Alo
ng
am
ento
[m
m]
8mm
12,5mm
PROPRIEDADES APARENTES DO
AO
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Efeitos Capacidade Estrutural
2%
10% 0
5
10
15
20
25
30
35
40
0% 2% 5% - irreal 10% 20%
Grau de Corroso [% de perda de massa]
Ca
rga
[k
N]
Carga Primeira fissura (kN)
Carga Ruptura (kN)
0%
20%
40%
60%
80%
100%
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10
rea da armadura [%]
Perd
a d
a c
ap
ac.
de c
arga [
%]
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DIRETRIZ: EXECUTAR ADEQUADAMENTE
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Desafio: Respeitar Regras Bsicas
Back to Basics Cobrimento
Relao a/c (ou a/mc)
Cura
No usar agregado reativo Usar proteo
C
NBR 6118 (2003) Aumento do cobrimento
> 2 cm
Classe de agressividade
ambiental
I II III IV
Cobrimento nominal (mm)
Laje 20 25 35 45
Viga
Pilar 25 30 40 50
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Limitao Relao a/c
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0 10 20 30 40 50
tempo (anos)
Cl-
(%
so
bre
a m
assa
de
cim
ento
)
0,28 0,45 0,75
6,8
11,3
17,5
0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
0
5
10
15
20
25
30
Obs 0%
Obs 5%
Obs 10%
Obs 15%
Obs 20%
0%
5%
10%
15%
20%
Pro
fundid
ade c
arb
onata
o - E
cc (m
m)
Relao gua/cimento
0 5 10 15 20
Obs0,30
Obs0,35
Obs0,45
Obs0,60
Obs0,80
Teor de slica ativa (%)
0,30
0,35
0,45
0,60
0,80
Dal Molin et al.
Relao a/c < 0,50
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Uso de Protees
No concreto
Pintura
Revestimentos
No ao
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
0,1
Ta
xa
de
ab
so
r
o
1
Concreto Museu Padro
base silicatos
Base acrlico
Base silanos e siloxanos 2
Base silanos e siloxanos 1
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Desafio: Evitar Problemas durante a Concretagem
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Espaadores
Material Capacidade Resistente rea de contato com a forma Tortuosidade Especificar espaadores
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Desafio: Reduo de No Conformidades
Alinhamento Armadura / Pilares
Ninhos
Acabamento
Cobrimento
Sees
Carga/Preenchimento de Protenso
Fck Concreto
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Fonte: Eng. Arcindo Vaquero y Mayor
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No conformidade: Problemas de Preenchimento de dutos
Gamagrafia
Cordoalhas engraxadas: Adotar solues/materiais mais robustas, menos suscetveis a problemas de execuo
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Concreto No Conforme
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Conceito do Fck
95%
Fck est
Fck est
Renato Faria - Revista Tchne
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CO
NTR
OLE
DE
QU
ALI
DA
DE
DE
UM
A E
STR
UTU
RA
DE
CO
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RET
O
Revista Tchne nov/09
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PROJETISTAS
CONSULTORES
CONSTRUTORES
CLIENTES
PRODUTORES
LABORATRIOS
CONTROLE DE QUALIDADE DE UMA ESTRUTURA DE CONCRETO
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NO CONFORMIDADES DIAGNSTICO DO PROBLEMA
PROJETISTAS
CONSULTORES CONSTRUTORES
CLIENTES
PRODUTORES LABORATRIOS
CONCRETO NO
CONFORME
CONTROLE NA PRODUO: - CONTROLE RIGOROSO DAS VARIAES DO
LOTES DOS AGREGADOS; - AMOSTRAGEM E ENSAIO DE LOTES DE
CIMENTO (RASTREABILIDADE); - AFERIO DOS EQUIPAMENTOS
(INCERTEZAS DE MEDIO); - ERROS (DESVIOS) ADIMISSVEIS; - PROCESSO E TEMPO DE MISTURA; - CONDIES AMBIENTAIS.
CONTROLE DO TRANSPORTE: - TEMPO DE MISTURA; - VELOCIDADE DE MISTURA; - DISTNCIA DA OBRA; - CONDIES DO EQUIPAMENTO; - REDOSAGENS, PERDAS DE ABATIMENTO,
CORREO DE GUA.
CONTROLE NA AMOSTRAGEM: - PORO DO CB DA AMOSTRA; - MTODO (PROCEDIMENTO DE
AMOSTRAGEM); - TRATAMENTO DAS AMOSTRAS (CURA,
ESTOCAGEM,...) - TRANSPORTE.
CONTROLE DO ENSAIO: - AFERIO DA PRENSA (ERRO DE MEDIO); - VELOCIDADE DE CARREGAMENTO; - IDADE; - TIPO DE CAPEAMENTO; - TREINAMENTO DA EQUIPE; - CONTROLE (RASTREABILIDADE).
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Alternativas
Corpo de Prova Resistncia Compresso 28 dias (MPa) Desvio (MPa) Coef de variao(%) Comparao com 10x20
Cilindrico 10x20 48,3 1,39 2,88% 1,00
Cilindrico 15x30 46,3 2,10 4,54% 0,96
Cubico 10x10 52,6 1,68 3,19% 1,09
Cubico 15x15 50,9 1,25 2,46% 1,05
CONTROLE ADICIONAL VIA ENSAIO DE ADERNCIA GRUPO APULOT
48,3(10x20) 52,6 (10x10)
46,3(15x30) 50,9 (15x15)
0
10
20
30
40
50
60
Cilindrico Cubico
MP
a
Tipo de CP
Comparao Cbico - Cilindrico
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Prof. Luiz Carlos Pinto da Silva Filho
Desafio: Promover Segurana e Boas Prticas de Trabalho
RISCO SADE
CUSTO PERDA DE PRODUTIVIDADE
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Desafio: Aumentar a Produtividade
Estamos no Limite no Modelo Atual (Fabricao inloco) Alternativa:
Industrializao Pr-Moldados
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Desafio: Tratamento de Interfaces
Soluo de Juntas
Impermeabilizao
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DIRETRIZ: MONITORAR E INTERVIR QUANDO NECESSRIO (CONSERVAR)
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Desafio: Registro de Modificaes
Projeto As-Built
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Boa Prtica: Birth Certificate
EX: Cobrimento, permeabilidade do concreto, condies ambientais, qualidade da execuo, modelos de previso da vida til,etc)
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Dese
mpenho
Tempo
> Vida til
Mnimo Aceitvel
Intervenes
DESAFIO: DEFINIR E REGISTRAR A POLTICA DE MANUTENO
MANUTENO: PREVISTA EM PROJETO!!!!! Manual de Uso e
Manuteno
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Desafio: Manutenibilidade
FORMA
CONDIES DE ACESSO
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Desafio: Inspees Peridicas
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DESAFIO: Deteco Precoce de Problemas
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PRINCPIO DA PREVENO:
Diagnosticar cedo para intervir antes, reduzindo custos e
riscos!!!
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The annual cost to owners for repair, protection and strengthening is estimated between $18 billion and $21 billion in the U.S. alone!!!!
Strategic Development Council
(SDC)
inter-industry development group
Diversas estruturas j em condio de falha!!!
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Desafio: Internalizao Custos de Manuteno
DE: CUSTOS DE CONSTRUO
PARA: CUSTOS AO LONGO DA VIDA TIL (LIFE CYCLE COSTS)
Custos de operao do edifcio e suas partes Custos de manuteno corretiva Custos de manuteno preventiva Custos associados a riscos e manifestaes patolgicas (aes
judiciais, imagem) Custos ao fim da vida til
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ISSO NO MANUTENO!!!!!!
No vale esconder o problema!!!
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Boa Prtica: Uso de Sensores
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http://www.ib-schiessl.de Estruturas Inteligentes
Aspecto Fundamental: PPP / Build and Operate
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Desafio: Monitoramento Contnuo
Embedded Corrosion Instrument ECI linear polarization resistance, open circuit potential, resistivity, chloride ion concentration, and temperature
NOVA E MAIS SOFISTICADAS SOLUES
Sensores/Registradores de Umidade/ Maturidade
Smart Aggregates Song et Al, 2008
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Desafio: Evitar Deteriorao do Patrimnio Construdo
DESCASO
Perda de patrimnio
Risco
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O OUTRO LADO DA MOEDA
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Desafio: Reduo de Resduos
Reduzir gerao Reutilizar (reforma / demolio por elementos) Reciclar (usar resduos da construo) Cada vez mais difcil e caro efetuar deposio adequada!!!
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Desafio: Viabilizar e Incentivar Uso de Produtos Reciclados
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OBRIGADO PELA ATENO!!!!