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Sistemas Estruturais em Aço
Proteção Anticorrosiva
de Estruturas Metálicas
MÓDULO
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Porque é necessário o tratamento anti-corrosivo das estruturas de aço?
Apesar de este curso ter como foco os sistemas estruturais em aço, em ultima instância, estamos lidando com algumas características inerentes ao material aço e que podem interferir, tanto reduzindo sua resistência mecânica, com a perda de material por corrosão, como quanto em relação a redução do tempo de vida útil, pelo mesmo motivo.A obtenção do aço, a partir do minério, exige que sejam incorporadas grandes quantidades de energia para a sua purificação e conformação. Entretanto, a tendência natural é que ocorram reações químicas que o levem de volta ao seu estado de menor energia, que é a forma de óxido. Estas reações ocorrem pelo contato do oxigênio com o aço base, formando o óxido de ferro, normalmente usando o meio aquoso.Se este contato não ocorre, não há o processo de corrosão. Felizmente, existem diversas formas de se proteger o aço de tal forma que se possa controlar a corrosão.Tanto isto é verdade, que cada vez mais países vem utilizando estruturas de aço em volumes crescentes e temos inúmeros exemplos de estruturas longevas, com mais de 200 anos. A Inglaterra, uma ilha, é o país onde há a maior incidência de construções em estruturas de aço, chegando a 70%. Os países asiáticos também apresentam um crescimento expressivo do uso de sistemas industrializados de construção em aço.
Assim sendo, devido a importância deste tema, convidamos o Prof. Fabio Domingos Panonni, Phd., reconhecidamente uma das autoridades nacionais neste assunto, para apresentar este módulo.
Apresentação do Prof. Fabio Domingos Panoni
O Prof. Fabio Domingos Panonni é reconhecido como um dos grandes especialistas nacionais em proteção contra corrosão e proteção contra incêndio de estruturas de aço.O Prof. Panonni formou-se em Química, no Instituto de Química da U.S.P.Começou sua carreira profissional como trainee na Cosipa, na área de desenvolvimento de novos aços, e tornou-se um especialista nas técnicas de controle da corrosão metálica, no desenvolvimento de novas famílias de aços (especialmente aqueles resistentes à corrosão atmosférica).Com Mestrado em Engenharia Metalúrgica e Doutorado em Engenharia de Materiais, ambos na Escola Politécnica da U.S.P. , fez ainda Especialização em Engenharia Civil na University of Sheffield e em Engenharia Química , na University of Leeds , ambas na Inglaterra. Foi agraciado com diversos prêmios como: “PRÊMIO JOVEM CIENTISTA” em 1998, “PRÊMIO GOVERNADOR DO ESTADO” em 1999, entre outros.É autor de diversos trabalhos acadêmicos sobre metalurgia e corrosão, além de ter longa experiência prática em usinas siderúrgicas e no mercado da construção civil.É Professor da Disciplina "ES-002 - Tecnologia de Materiais e Durabilidade" do Curso de Especialização intitulado "Gestão de Projetos de Sistemas Estruturais", oferecida pelo Programa de Educação Continuada em Engenharia (PECE) da Escola Politécnica da USP (www.pece.org.br). É também autor de mais de 60 artigos técnicos publicados em Seminários, Congressos e Periódicos nacionais e internacionais.Desde 2001 é Assessor Técnico do Grupo Gerdau, na Gerdau Açominas.
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Módulo 8 - Proteção contra Corrosão em Estruturas de Aço
Tópicos deste módulo
Proteção contra Corrosão
Introdução 1. Definição e importância 2. Formas mais comuns de ataque 3. Fundamentos da Corrosão: O mecanismo eletroquímico 4. Classificação de ambientes 5. A escolha de um sistema de proteção 6. Cuidados no projeto da estrutura de aço
6.1. Acessibilidade 6.2. Tratamento de frestas 6.3. Precauções para prevenir a retenção de água e sujeira 6.4. Tratamento de seções fechadas ou tubulares 6.5. Tratamento de arestas 6.6. Prevenção da Corrosão Galvânica I 6.7. Prevenção da Corrosão Galvânica II
7. Aços patináveis 8. Pintura e preparo de superfície
8.1. A importância da limpeza superficial 8.2. Formas de preparo de superfície 8.3. Introdução as tintas 8.4. Escolha de um sistema de pintura I 8.5. Escolha de um sistema de pintura II
9. Galvanização a fogo 9.1 - Descrição do método 9.2 - Como o zinco protege o aço 9.3 - Durabilidade
Bibliografia
Em função do tamanho dos arquivos, o módulo 8 foi dividido em 14 partes.Cada uma delas é um arquivo autoexecutável, que deve ser baixado para o computador do aluno, de onde poderá ser visualizado e salvo.Com este expediente evitaremos o problema de velocidade de execução de vídeos via internet, com suas interrupções constantes, para descarregamento de dados. A tela do vídeo tem dois botões que permitem avançar ou recuar, dentro do vídeo em exibição.Além disso, este pdf esta disponível como apoio complementar, entretanto, sem o vídeo. Devido a algumas tabelas e imagens adicionais que não estão inclusas no vídeo, recomendamos fazer o acompanhamento em paralelo a exibição dos vídeos.
Parte 1 - (18.86 Mb)
Parte 2 - (26.89 Mb)
Parte 3 - (14.05 Mb)
Parte 4 - (13.21 Mb)
Parte 5 - (14.04 Mb)
Parte 6 - (9.52 Mb)
Parte 7 - (17.69 Mb)
Parte 8 - (13.37 Mb)
Parte 9 - (9.31 Mb)
Parte 10 - (9.51 Mb)
Parte 11 - (30.21 Mb)
Parte 12 - (18.75 Mb)
Parte 13 - (10.79 Mb)
Parte 14 - (14.92 Mb )
Partes componentesdo módulo
Nota: Este recurso somente esta disponível para download no ambiente do curso.
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Introdução, Definição e importância
Sistemas Estruturais em Aço
Proteção Anticorrosiva
de Estruturas Metálicas
Módulo 8
Prof. Fabio Domingos Pannoni Ph.D.
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6
Corrosão pode ser definida como sendo o conjuntode reações entre um material (usualmente um metal) e seu ambiente, que produz deterioração do material e de suas propriedades.
Introdução
Custo da corrosão
País AnoCusto
(USD x 109) % PIB
Índia 1961 0,32 -
Alemanha Ocidental
1969 6,0 3,0
URSS 1969 6,7 2,0
Reino Unido 1970 3,2 3,5
Austrália 1973 0,55 1,5
Estados Unidos 1975 70,0 4,2
Estados Unidos 2002 276 3,2
www.corrosioncost.com
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Termodinâmica x cinética
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Introdução
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The IronbridgeAbraham Darby III (1779)
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Introdução
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9
Torre EiffelGustave Eiffel (1889)
Introdução
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10
Aeroporto Francisco Sá Carneiro
Rem Koolhaas (2006)
Introdução
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Fundamentos da Corrosão
Proteção Anticorrosiva
de Estruturas Metálicas
Módulo 8
Sistemas Estruturais em Aço
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Existem muitasformas de ataque!
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Fundamentos da Corrosão
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Corrosão atmosférica (corrosão uniforme)
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O mecanismoeletroquímico
Fundamentos da Corrosão
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O que afeta a velocidade de corrosão?Tempo de umedecimentoPoluentes atmosféricos:
Cl- e SO2
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O mecanismoeletroquímico
Fundamentos da Corrosão
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Classificação dos Ambientes
Proteção Anticorrosiva de Estruturas Metálicas
Módulo 8
Sistemas Estruturais em Aço
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Classificação dos Ambientes
Agressividade ambiental (ISO 9223:1992)
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Agressividade
Exemplos de ambientes típicos
Exterior Interior
C1Muito baixa -
Edificações aquecidas, com atmosferas limpas (escritórios,
lojas, escolas, hotéis)
C2Baixa
Atmosferas com baixo nível de poluição. A
maior parte das áreas rurais
Edificações sem aquecimento, onde a condensação é possível (armazéns, ginásios cobertos,
etc.)
C3Média
Atmosferas urbanas e industriais com poluição
moderada por SO2. Áreas costeiras de baixa
salinidade
Ambientes industriais com alta umidade e alguma poluição atmosférica (lavanderias,
cervejarias, laticínios, etc.)
C4Alta
Áreas industriais e costeiras com
salinidade moderadaIndústrias químicas,
coberturas de piscinas, etc.
C5-IMuito alta (industrial)
Áreas industriais com alta umidade e
atmosfera agressiva
Edificações ou áreas com condensação quase que permanente e com alta
poluição
C5-MMuito alta (marinha)
Áreas costeiras e offshore com alta
salinidade
Edificações ou áreas com condensação quase que permanente e com alta
poluição
Classificação dos Ambientes
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Classificação dos Ambientes
Industrial
Urbano
Marinho
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A escolha de um sistema de proteção
Proteção Anticorrosiva
de Estruturas Metálicas
Módulo 8
Sistemas Estruturais em Aço
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Como a corrosão pode ser controlada?
Controle da Corrosão
Tratamento Ambiental
RevestimentosProtetores
ProteçãoCatódica
Detalhesde Projeto
Seleçãode Materiais
Orgânicosp.ex. Pintura Metálicos
Galvanização(Imersão) Metalização
AçosEstruturais
AçosPatináveis
AçosInoxidáveis
Cuidados no detalhamento do projeto
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Acessibilidade
Cuidados no detalhamento do projeto
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Operação
Comprimento da
ferramenta (D2), mm
Distância entre a ferramenta e o substrato (D1),
mm
Ângulo de operação (a), graus
Jateamento abrasivo 800 200 a 400 60 a 90
Ferramental elétrico-Pistola de pinos-Lixadeira elétrica
250 a 350100 a 150
00
30 a 90-
Limpeza manual-Escovamento-Lixa manual
100100
00
0 a 300 a 30
Metalização 300 150 a 200 90
Aplicação de tinta-spray-pincel-rolo
200 a 300200200
200 a 30000
9045 a 9010 a 90
Acessibilidade
Cuidados no detalhamento do projeto
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Dimensões mínimas para acesso em
áreas confinadas
Cuidados no detalhamento do projeto
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Dimensões mínimas para espaços restritos
Cuidados no detalhamento do projeto
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Cuidados no
Detalhamento do projeto
Parte 2
Proteção Anticorrosiva
de Estruturas Metálicas
Módulo 8
Sistemas Estruturais em Aço
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O detalhamento deve garantir a aplicação do sistema de proteção e não promover a corrosão!
Cuidados no Detalhamento
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O detalhamento deve garantira aplicação do sistema de proteçãoe não promover a corrosão!
Cuidados no Detalhamento
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Tratamento de frestas
Evite a retenção de água sobre a estrutura
Cuidados no Detalhamento
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Evite a retenção de água sobre a estrutura
Cuidados no Detalhamento
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Evite a retenção de água sobre a estrutura
Cuidados no Detalhamento
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Evite a retenção de água sobre a estrutura
Cuidados no Detalhamento
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Evite a retenção de água sobre a estrutura
Cuidados no Detalhamento
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Evite a retenção de água sobre a estrutura
Cuidados no Detalhamento
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Tratamento de frestas
Tratamento de seções fechadas
Proteção Anticorrosiva
de Estruturas Metálicas
Módulo 8
Sistemas Estruturais em Aço
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Tratamento de arestas
Cuidados no Detalhamento
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Tratamento de arestas
Cuidados no Detalhamento
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Prevenção da Corrosão Galvânica
Proteção Anticorrosiva
de Estruturas Metálicas
Módulo 8
Sistemas Estruturais em Aço
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Parafusos, porcas e consumíveis
Corrosão Galvânica
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39
Corrosão Galvânica
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40
Imperfeições de soldagem
Corrosão Galvânica
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41
Evite a corrosão galvânica
Corrosão Galvânica
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Os Aços Patináveis
Proteção Anticorrosiva
de Estruturas Metálicas
Módulo 8
Sistemas Estruturais em Aço
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43
Controle da corrosão
Como a corrosão pode ser controlada?
Controle da Corrosão
Tratamento Ambiental
RevestimentosProtetores
ProteçãoCatódica
Detalhesde Projeto
Seleçãode Materiais
Orgânicosp.ex. Pintura Metálicos
Galvanização(Imersão) Metalização
AçosEstruturais
AçosPatináveis
AçosInoxidáveis
Os Aços Patináveis
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Os Aços Patináveis
Proteção Anticorrosiva
de Estruturas Metálicas
Módulo 8
Sistemas Estruturais em Aço
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45
História: USS CorTen (1932)Eero Saarinen (1910 – 1961)
Os Aços Patináveis
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46
Aços patináveis:O que é “pátina”?Qual é o seu mecanismo de atuação?
Os Aços Patináveis
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47
Viaduto Cidade do Aço (2000)Volta Redonda - RJ
Universidade Nove de Julho (2005)São Paulo - SP
Os Aços Patináveis
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48
Enquadrados em diversas normasASTM A588 A242 A606 A709
NBR 5008 5920 59217007
Os Aços Patináveis
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49
Condições necessárias para a formação da pátina
• Ciclos de umedecimento e secagem• Fatores geométricos• Condições ambientais
• [SO2] < 250 mg.m-3
• [Cl-] < 300 mg.m-2.dia-1
• Contato com outros aços estruturais
Pátina
Tempo
Os Aços Patináveis
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50
Resistência é limitada!
Os Aços Patináveis
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Preparo de Superfície e Pintura
Proteção Anticorrosiva
de Estruturas Metálicas
Módulo 8
Sistemas Estruturais em Aço
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52
Como a corrosão pode ser controlada?
Controle da Corrosão
Tratamento Ambiental
RevestimentosProtetores
ProteçãoCatódica
Detalhesde Projeto
Seleçãode Materiais
Orgânicosp.ex. Pintura Metálicos
Galvanização(Imersão) Metalização
AçosEstruturais
AçosPatináveis
AçosInoxidáveis
Preparo de Superfície e Pintura
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53
Formação da carepa de laminação
Preparo de Superfície e Pintura
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54
38x
Preparo de Superfície e Pintura
Formação da carepa de laminação
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55
• “Design with Structural Steel: a Guide for Architects“, 2nd edition, American Institute of Steel Construction (AISC), Chicago, 2002
• www.aisc.org
Preparo de Superfície e Pintura
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56
Limpeza superficial : etapa fundamental
Preparo de Superfície e Pintura
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57
Chapa de aço jateada Chapa de aço lixada
Tinta epóxi exposta ao ambiente industrial agressivo por um ano
Preparo de Superfície e Pintura
Limpeza superficial : etapa fundamental
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Preparo de
Superfície e Pintura:
Tintas
Proteção Anticorrosiva
de Estruturas Metálicas
Módulo 8
Sistemas Estruturais em Aço
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59
Preparo de Superfície e Pintura
0 20 40 60 80 100
Permeabilidade, mg.m-2.dia-1
Alquídicas
Epoxídicas
Poliuretânicas
• Proteção por barreira• Proteção anódica/
catódica nas tintas de fundo• Proteção catódica
nas tintas ricas em zinco
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60
Preparo de Superfície e Pintura
• Proteção por barreira• Proteção anódica/
catódica nas tintas de fundo
• Proteção catódica nas tintas ricas em zinco
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61
• Proteção por barreira• Proteção anódica/
catódica nas tintas de fundo• Proteção catódica
nas tintas ricas em zinco
Preparo de Superfície e Pintura
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62
Tintas alquídicas• Interiores secos e abrigados• Exteriores não poluídos• Pintura predial: portas, esquadrias, janelas de madeira ou aço
Preparo de Superfície e Pintura
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63
Desempenho fraco em:• Ambientes úmidos• Ambientes alcalinos• Ambientes contendo Zn++
Preparo de Superfície e Pintura
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64
Tintas epoxídicas• Aço carbono, aço galvanizado, concreto, fibra de vidro, não-ferrosos• Primer, intermediária e acabamento
Preparo de Superfície e Pintura
• Ponte rolante:Sistema epóxidico
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65
• Trocadores de calor:Sistema epoxídico
• Plataformas offshore:Sistema epoxídico
Preparo de Superfície e Pintura
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66
Epóxis, epóxis, epóxis…
Preparo de Superfície e Pintura
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67
Epóxis, epóxis, epóxis…
Preparo de Superfície e Pintura
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68
Tintas poliuretânicas• Aço carbono, concreto e madeira• Primer, intermediária e acabamento
Preparo de Superfície e Pintura
Atenção !• Poliuretânica (acrílica) alifática• Poliuretânica aromática
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69
Atenção !• Poliuretânica (acrílica) alifática• Poliuretânica aromática
Preparo de Superfície e Pintura
• Vernizes poliuretânicos
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70
Poliuretano, poliuretano…
Preparo de Superfície e Pintura
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71
Preparo de Superfície e Pintura
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72
Preparo de Superfície e Pintura
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Galvanização a Fogo
Proteção Anticorrosiva
de Estruturas Metálicas
Módulo 8
Sistemas Estruturais em Aço
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74
Controle da corrosãoComo a corrosão pode ser controlada?
Controle da Corrosão
Tratamento Ambiental
RevestimentosProtetores
ProteçãoCatódica
Detalhesde Projeto
Seleçãode Materiais
Orgânicosp.ex. Pintura Metálicos
Galvanização(Imersão) Metalização
AçosEstruturais
AçosPatináveis
AçosInoxidáveis
Galvanização a Fogo
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75
Galvanização a fogo, ou a quente…
Galvanização a Fogo
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76
Característicasdas camadas
Galvanização a Fogo
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77
Durabilidade
Galvanização a Fogo
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Conclusão
Proteção Anticorrosiva
de Estruturas Metálicas
Módulo 8
Sistemas Estruturais em Aço
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79
É importante ressaltarmos que a corrosão não é um
impedimento ao crescimento do uso das estruturas de aço,
desde que apliquemos de forma coerente com o que foi
apresentado neste módulo teremos um grande aumento na
vida útil das estruturas de aço.
Através do correto detalhamento, através do reconhecimento
da agressividade do ambiente e da escolha adequada do
sistema de revestimento, pintura ou galvanização, levam a um
crescimento da vida útil da estrutura.
Na Inglaterra, atualmente, 70 % da área de piso das
edificações de múltiplos andares são em estrutura de aço. Esta
é a primeira escolha. A Inglaterra tem os mesmos problemas
ambientais, com umidade e deposição de cloretos, que temos
aqui.
Qual é a diferença então? Simplesmente, lá eles entenderam e
incorporaram os procedimentos adequados para a proteção
das estruturas de aço, de forma que este deixou de ser um
problema.
Atenção ao detalhamento adequado, Especificação correta de
sistema de pintura ou galvanização. Não há nenhum segredo.
Basta seguir o que o Anexo N da NBR 8800 prescreve
Conclusão
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Módulo 8 - Proteção contra Corrosão em Estruturas de Aço
Bibliografia e Leituras Adicionais do Módulo 8
Para complementar o conteúdo deste módulo, aos que quiserem se aprofundar no tema, recomendamos a leitura dos textos adicionais, cujos títulos apresentamos a seguir.
1. Durabilidade de Estacas Metálicas Cravadas no Solo - autor: Fabio Domingos Pannoni, Ph.D
2. Fundamentos da corrosão - autor: Fabio Domingos Pannoni, Ph.D
3. História, comportamento e uso dos aços patináveis na Engenharia Estrutural Brasileira - autor: Fabio Domingos Pannoni, Ph.D
4. Manual de Construção em aço - Tratamento de Superficie e Pintura - CBCA - autores: Celso Gnecco, Roberto Mariano e Fernando Fernandes
5. Princípios da Proteção de Estruturas Metálicas em Situação de Corrosão e Incêndio - autor: Fábio Domingos Pannoni, M.Sc., Ph.D.
80
Nota: Estes titulos estão disponíveis para download somente no ambientedo curso de Sistemas Estruturais do CBCA.