Aula 2 - Nbr 15575 - Aluno

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Material didático produzido para a disciplina de Patologia das estruturas de concreto. Direitos autorais reservados a Edna Possan. Não perdida a reprodução sem autorização.

Universidade Federal da Integração Latino Americana Prof. Edna Possan Disciplina de Patologia das estruturas de Concreto – PEC Aula 02: Desempenho - NBR 15575:2013 – desempenho de edificações habitacionais

Normalização:

A ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas (http://www.abnt.org.br/), fundada em 1940, é uma organização sem fins lucrativos, sendo que por meio da resolução nº 07 do COMETRO em 1992 tornou-se o único foro de normalização nacional.

1. Definições, conceitos e terminologias

1.1. Norma prescritiva: 1.2. Norma de desempenho: 1.3. Usuário: 1.4. Requisitos de desempenho:

Condições que expressam qualitativamente os atributos que a edificação/estrutura deve possuir para atender os requisitos do usurário

1.5. Critérios de desempenho

Especificações quantitativas dos requisitos de desempenho, expressos em termos de quantidades mensuráveis, a fim de que possam ser mensurados. A NBR 15575-1 destaca 12 critérios, a saber:

Tabela 1 – critérios de desempenho

No Critério conforme NBR 15575-1 (2013)

1 Desempenho estrutural

2 Segurança contra incêndio

3 Segurança no uso e na operação

4 Estanqueidade

5 Desempenho térmico

6 Desempenho acústico

7 Desempenho lumínico

8 Durabilidade e manutenabilidade

9 Saúde, higiene e qualidade do ar

10 Funcionalidade e acessibilidade

11 Conforto tátil e antropodinâmico

12 Adequação ambiental

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1.6. Especificações de desepenho: Conjunto de requisitos e critérios de desempenho estabelecido para a edificação ou seus sistemas. Expressam as funções requeridas da edificação ou de seus sistemas e que correspondem a um uso claramente definido.

1.7. Componente: 1.8. Elemento: 1.9. Sistema: Exercício 2: preencha a tabela com base na NBR 15575:2013 e nas informações discutidas em aula.

Material ou componente Componente Elemento Sistema VUP (anos) NBR

15575:2013

Tijolo cerâmico

Cimento

Parede de vedação em concreto armado

Areia

Brita

Água

Aço

Concreto

Aço

Argamassa Contrapiso

Porcelanato

Argamassa colante

Rejunte

Brita Piso

Piso externo com revestimento antiderrapante

Argamassa

Cerâmica antiderrapante

Argamassa colante para uso externo

Rejunte epóxi

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1.10. Custo Global: 1.11. Fallha: 1.12. Patologia ou Manifestação patológica: 1.13. Agentes de degradação: 1.14. Degradação: 1.15. Durabilidade:

Capacidade de uma estrutura ou de seus componentes de satisfazer, com dada manutenção planejada, os requisitos de desempenho do projeto, por um período específico de tempo sob influência das ações ambientais, ou como resultado do processo de envelhecimento natural (fib 53:2010).

Figura 1: Vida Útil

1.16. Vida útil Período de tempo em que um edifício e/ou seus sistemas se prestam às atividades para as quais foram projetados e construídos considerando a periodicidade e correta execução dos processos de manutenção especificados no respectivo Manual de Uso, Operação e Manutenção (a vida útil não pode ser confundida com prazo de garantia legal e certificada). Interferem na vida útil:

1.17. Vida Útil de Projeto (VUP) Período estimado de tempo para o qual um sistema é projetado a fim de atender aos requisitos de desempenho estabelecidos nesta norma (NBR 15575:2013), considerando o atendimento aos requisitos das normas aplicáveis, o estágio do conhecimento no momento do projeto e supondo o cumprimento da periodicidade e correta execução dos processos de manutenção especificados no respectivo Manual de Uso, Operação e Manutenção (a VUP não deve ser confundida com tempo de vida útil, durabilidade, prazo de garantia legal e certificada). Nota: A VUP é uma estimativa teórica de tempo que compõe o tempo de vida útil. O tempo de VU pode ou não ser confirmado em função da eficiência e registro das manutenções, de alterações no entorno da obra, fatores climáticos, etc. Nota:No projeto de estruturas, um determinado evento é representado através de uma expressão matemática, chamada de função de estado limite, que representa uma fronteira entre os estados de falha ou de segurança, ou seja, representa a chance de violação de um estado limite. A ISO 13823 (2008) estabelece três diferentes estados limites, a saber: estado limite último (ELU); estado limite de serviço (ELS) e estado limite de durabilidade (ELD), os quais são descritos no quadro abaixo.

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Tabela 2 - Estados limites

Tipo Descrição Exemplos

Estado Limite Ultimo (ELU)

Esgotamento da capacidade resistente da estrutura. Perda de equilíbrio da estrutura. Refere-se a eventos que apresentam conseqüências irreversíveis à estrutura, geralmente associados com elevados prejuízos financeiros e/ou perdas humanas.

Perda de secção; propagação da corrosão; ruptura, colapso, fadiga, fogo, solicitações dinâmicas, entre outros.

Estado limite de serviço (ELS)

Relacionado a eventos que restringem de alguma forma a adequada utilização da estrutura, como aparência, conforto do usuário e a boa utilização funcional da mesma. Neste caso em particular, os prejuízos de ordem econômica são restritos e as perdas humanas não são esperadas.

Despassivação. Inicio da corrosão. Início da fissuração. Danos pontuais. Vibrações, manchas, entre outros.

Estado limite de durabilidade (ELD)*

Refere-se aos valores mínimos aceitáveis para o desempenho, ou os máximos aceitáveis para a degradação (FERREIRA, 2000).

Estimativa da Vida útil de projeto.

A NBR 15575 (2013) destaca que para se atingir a VUP mínima é necessário atender, simultaneamente, os cinco aspectos abaixo descritos:

a) emprego de componentes e materiais de qualidade compatível com a VUP; b) execução com técnicas e métodos que possibilitem a obtenção da VUP; c) cumprimento em sua totalidade dos programas de manutenção corretiva e preventiva; d) atendimento aos cuidados preestabelecidos para se fazer um uso correto do edifício; e) utilização do edifício em concordância ao que foi previsto em projeto.

Segundo a norma, dentre os aspectos supraditos, os itens “a” e “b” são essenciais para que o edifício construído tenha potencial de atender integralmente a VUP, sendo que a implementação destes depende do projetista, incorporador e construtor. Já os itens “c”, “d” e “e” são essenciais para que se atinja efetivamente a VUP e dependem dos usuários. No entanto, para que esses itens possam ser cumpridos, é fundamental que estejam informados no manual de uso, operação e manutenção do edifício, a ser entregue pelo empreendedor aos usuários. Na tabela 3 apresenta-se um quadro resumo das incumbências ou responsabilidades de cada interveniente (responsável) da edificação, mostrando que para se alcançar o desempenho requerido é necessário que todos os envolvidos na cadeia da construção civil, do fornecedor de materiais aos usuários da edificação, desenvolvam corretamente seu papel.

Tabela 3 – intervenientes e incumbências descritas na NBR 15575:2013 (item 5)

Intervenientes Incumbências (responsabilidades)

Fornecedor de insumo, material, componente e/ou sistemas

˗ Caracterizar o desempenho de acordo com a NBR 15575 (2013) e fornecer produtos que atendam pelo menos a VUP mínima obrigatória.

˗ Informar em documentação técnica específica as recomendações para manutenção corretiva e preventiva necessárias para que a VUP seja atingida.

Projetistas

˗ Estabelecer a Vida útil de projeto de cada sistema da NBR 15575 (2013). ˗ Especificar materiais, produtos e processos que atendem o desempenho mínimo estabelecido na

NBR 15575 (2013), com base em normas prescritivas vigentes e com base no desempenho declarado pelo fabricante dos produtos a serem empregados no projeto.

Construtor e incorporador

˗ é da incumbência do incorporador, de seus prepostos e/ou dos projetistas envolvidos, dentro de suas respectivas competências, e não da empresa construtora, a identificação dos riscos previsíveis na época do projeto, devendo o incorporador, neste caso, providenciar os estudos técnicos requeridos e alimentar os diferentes projetistas com as informações necessárias.

˗ elaborar o manual de operação uso e manutenção, ou documento similar, atendendo à NBR 14037 (2011) e NBR 5674 (2012), o qual deve ser entregue ao proprietário da edificação ou unidade habitacional.

Usuário ˗ Realizar as ações de manutenção de acordo com o estabelecido na NBR 5674 (2012) e o manual de

uso, operação e manutenção e recomendações técnicas das inspeções prediais.

Com a vigência da norma de desempenho (NBR 15575, 2013), os proprietários/usuários de imóveis terão uma ferramenta legal para exigir, dos construtores, que os sistemas que compõem os edifícios, desde instalações hidrossanitárias e pisos a estruturas, fachadas e coberturas, atendam obrigatoriamente a requisitos mínimos de desempenho ao longo de uma determinada vida útil (ver tabela 6). Todavia, o próprio texto da norma de desempenho enfatiza a dificuldade de se projetar para a vida útil, dada a complexidade dos vários processos de degradação que afetam, em conjunto ou isoladamente, as edificações. Ainda a norma destaca que para se atingir a VUP é necessário que o proprietário realize a manutenção prevista no manual de manutenção, uso e operação da edificação. Do ponto de vista técnico, é fundamental que a vida útil (VU) seja considerada no nível do projeto, uma vez que 50% do desempenho dos edifícios dependem do projeto (BORGES, 2009). Mas como inserir as questões de vida útil na fase de projeto da edificação? Pois, apesar da vida útil quando definida no nível do projeto tender a diminuir o custo

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global, o construtor, para reduzir o custo inicial, tende a construir pelo menor custo de construção, optando por alternativas que não favorecem a durabilidade e consequentemente a vida útil da edificação. Uma alternativa importante para considerar a vida útil no projeto é a análise do Custo do Ciclo de Vida (CCV) da edificação, onde os fatores intervenientes no projeto, execução e manutenção são considerados ao longo do tempo incluindo os custos associados, auxiliando na identificação de alternativas de projeto que possam conduzir a menores custos de operação, manutenção, reparo e reabilitação, durante a vida útil da construção. Com isso tem-se uma curva de desempenho e uma de custos ao longo do tempo, conforme apresentado na figura 2. Essa análise pode ser usada para justificar altos investimentos iniciais de um projeto, em razão dos benefícios econômicos advindos ao longo do tempo. Suas vantagens são mais bem percebidas quando se podem comparar diferentes alternativas de projeto, sendo que os maiores benefícios desta análise, são alcançados em projetos de novas edificações. Todavia, não há impedimentos para seu emprego em edificações já existentes.

Figura 2: relação entre custos de aquisição e custos de manutenção e reparo sobre o ponto CCV

Ressalta-se que a análise do CCV exige visão sistêmica e multidisciplinar, pois além do conhecimento em engenharia são necessários conhecimentos básicos em ciência dos materiais, processos estocásticos e engenharia econômica.

1.18. Manutenção 1.19. Manutenibilidade 1.20. Prazo de garantia contratual 1.21. Prazo de garantia Legal

2. Norma de desempenho:

Em fevereiro de 2013 entrou em vigor no país a NBR 15575-2013 – desempenho de edificações habitacionais, a também conhecida como “Norma de desempenho”, que tem por objetivo:

“Estabelecer uma sistemática de avaliação de tecnologias e sistemas construtivos de habitações, com base em requisitos e critérios de desempenho expressos em normas técnicas brasileiras ABNT/Inmetro”.

Essa norma foi redigida segundo modelos internacionais de normalização de desempenho, ou seja, para cada necessidade do usuário e condição de exposição, aparece a sequência de Requisitos de Desempenho, Critérios de Desempenho e respectivos Métodos de Avaliação.

CCV

Baixo

Custos

1

Confiabilidade Alto

Alt

o

Custo de

aquisiçãoCusto de

manutenção e reparo

Desempenho

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EXEMPLO DE APLICAÇÃO:

A) Exigências do usuário: Construção de uma estrutura durável em concreto armado para instalação dos laboratórios de ensino da Unila, em Foz do Iguaçu, PR.

B) Condição de exposição: por ser uma estrutura em concreto, ver NBR 6118:20071- Projeto de estruturas de

concreto. No item 6 da norma (NBR 6118:2007), são expostas as Diretrizes para durabilidade das estruturas de concreto, sendo que nos projetos das estruturas correntes, a agressividade ambiental deve ser classificada de acordo com o apresentado na Tabela 6.1 (da norma), e pode ser avaliada, simplificadamente, segundo as condições de exposição da estrutura ou de suas partes.

Tabela 4 - Tabela 6.1 da NBR 6118:2016 - Classes de agressividade ambiental

Com base na tabela acima, a cidade de Foz do Iguaçu pode ser enquadrada na:

Principal agente de degradação:

C) Requisitos de Desempenho: condições que expressam qualitativamente os atributos que a edificação/estrutura deve possuir para atender os requisitos do usurário. Para a obra em questão podem ser elencados os requisitos de desempenho de:

D) Critérios de Desempenho: especificações quantitativas dos requisitos de desempenho, expressos em termos de quantidades mensuráveis, a fim de que possam ser mensurados.

Como e onde buscar essa informação?

1 NBR 6118:2007 - Projeto de estruturas de concreto – Procedimento. Objetivo: Essa norma fixa os requisitos básicos exigíveis para projeto de estruturas de concreto simples, armado e protendido, excluídas aquelas em que se empregam concreto leve, pesado ou outros especiais. Aplica-se às estruturas de concretos normais, identificados por massa específica seca maior do que 2000 kg/m³, não excedendo 2800 kg/m³, do grupo I de resistência (C10 a C50), conforme classificação da ABNT NBR 8953. Entre os concretos especiais excluídos desta Norma estão o concreto massa e o concreto sem finos.

Estabelece os requisitos gerais a serem atendidos pelo projeto como um todo, bem como os requisitos específicos relativos a cada uma de suas etapas. Esta Norma não inclui requisitos exigíveis para evitar os estados limites gerados por certos tipos de ação, como sismos, impactos, explosões e fogo.

No caso de estruturas especiais, tais como de elementos pré-moldados, pontes e viadutos, obras hidráulicas, arcos, silos, chaminés, torres, estruturas off-shore, ou em que se utilizam técnicas construtivas não convencionais, tais como formas deslizantes, balanços sucessivos, lançamentos progressivos e concreto projetado, as condições desta Norma ainda são aplicáveis, devendo no entanto ser complementadas e eventualmente ajustadas em pontos localizados, por Normas Brasileiras específicas.

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Algumas normas que podem auxiliar na definição dos critérios de desempenho

NBR 8681-2003: vida útil de projeto mínima para a estrutura (projeto de estruturas duráveis)2.

Tabela 5 – Vida útil do sistema estrutura NBR 8681:2003

SISTEMA VUP MÍNIMA (EM ANOS)

Estrutura ≥50 (NBR 8681-2003)

NBR 15575:2013: vida útil de projeto para os componentes sistemas da estrutura.

Tabela 6 – Vida útil de diferentes sistemas NBR 15575:2013

Sistema VUP (em anos)*

Mínima (M) Superior (S)

Estrutura ≥ 50** ≥ 75

Pisos Internos ≥ 13 ≥ 20

Vedação vertical externa ≥ 40 ≥ 60

Vedação vertical interna ≥ 20 ≥ 30

Cobertura ≥ 20 ≥ 30

Hidrossanitário ≥ 20 ≥ 30 * Considerando periodicidade e processos de manutenção segundo a ABNT NBR 5674 e especificados no respectivo Manual de Uso, Operação e Manutenção (Manual do usuário) entregue ao usuário elaborado em atendimento à norma ABNT NBR 14037. ** Segundo a NBR 8681-2004.

NBR 6118:2007: Classe do concreto e espessura de cobrimento.

De posse dos dados relativos ao ambiente onde a estrutura será construída também obtidos desta norma, o responsável pelo projeto da estrutura, pode considerar classificação apresentada na Tabela 7.1, ou partir para a análise de desempenho comprovando que a solução proposta, se diferente da norma, também atende os requisitos de desempenho para a referida estrutura.

Tabela 7 - Tabela 7.1 da NBR 8118 - Correspondência entre classe de agressividade e qualidade do concreto

Além da qualidade do concreto (fc), a NBR 6118:2007 especifica valores de cobrimentos nominais (Cnom), que é o cobrimento mínimo acrescido da tolerância de execução (Δc). Assim, as dimensões das armaduras e os espaçadores devem respeitar os cobrimentos nominais, estabelecidos na Tabela 7.2, para Δc=10mm (valor mínimo adotado em obras correntes). Quando houver controles rígidos de cobrimento, explicitados nos desenhos de projeto, o valor de Δc pode ser adotado como sendo 5 mm. Estes cobrimentos citados estão sempre referidos à superfície da armadura externa, em geral à face externa do estribo. O cobrimento nominal de uma determinada barra, também deve ser maior ou igual ao seu diâmetro.

2 Em termos normativos, no Brasil a NBR 6118 (ABNT, 2007) e a NBR 15575 (ABNT, 2013) são os principais documentos que corroboram para o

projeto de estruturas duráveis, sendo que a primeira norma é prescritiva e a segunda baseada na abordagem de desempenho. Reconhecendo a importância da durabilidade das estruturas, a nova versão da norma NBR 6118 (ABNT, 2007) classificou os concretos não apenas considerando aspectos relacionados à resistência mecânica. A revisão da norma privilegiou os aspectos de durabilidade, ao limitar a relação água/cimento e estabelecer classes de resistência mínima para os concretos.

Apesar da preocupação com a durabilidade a NBR 6118, mesmo após revisão, não inseriu em seu texto a especificação de vida útil de projeto (VUP) mínima que um elemento ou estrutura de concreto deve atingir. Isso ficou a cargo da NBR 8681 (2003). Neste sentido, a norma brasileira de desempenho, a NBR 15575 (ABNT, 2013), que entrou em vigor em fevereiro de 2013 e passa a ter fundamentação legal a partir de junho deste ano (será obrigatória para projetos novas de edificações), inseriu em seu texto a preocupação com a durabilidade e a vida útil das estruturas e suas partes, sugerindo a modelagem matemática como ferramenta para as estimativas de vida útil e análise de desempenho.

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Tabela 8 - Tabela 7.2 da NBR 8118 - Correspondência entre classe de agressividade ambiental e cobrimento nominal para Δc=10 mm

Quais os critérios de desempenho para a obra em questão, com base nas informações normativas supracitadas?

O que acontece se o projetista, por limitações técnicas precisar especificar para esta estrutura um cobrimento médio de apenas 20 mm? Isso é possível? Justifique.

E) Métodos de Avaliação: em função do ambiente de exposição e do uso da estrutura.

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Exemplo de uso de modelagem matemática para estrutura em ambiente urbano:

Modelo de Tutti: a estimativa de vida útil de projeto de uma estrutura ser conduzida por meio de modelos

matemáticos, ábacos e tabelas. Um dos modelos mais difundidos é o “k raiz de t” que é empregado para calcular vida útil de estruturas sujeitas à carbonatação (ver Equação 1)

3

tkec Equação 1

Onde: ec é a profundidade carbonatada em mm k é o coeficiente de carbonatação, que depende da difusividade do CO2

4, do gradiente de concentração do CO2

5 e da quantidade retida de CO2, em mm/ano

1/2 e t é o tempo em anos.

Onde obter o k? O coeficiente de carbonatação k comumente empregado nesta formulação, em geral, é obtido a

partir uma verificação da estrutura em um dado tempo t. Então, assume-se esse coeficiente como constante no tempo, fazendo a previsão da profundidade carbonatada.

Mas também pode ser de ábacos ou tabelas (ver exemplo no quadro 2).

Quadro 02 -coeficiente de carbonatação (mm/(year)0.5) para concretos produzidos com cimento CEM I*

Condições de exposição Resistência à compressão

>15 MPa 15–20 MPa 23–35 MPa >35 MPa

Ambiente interno 15,0 9,0 6,0 3,5

Protegido da chuva 10,0 6,0 4,0 2,5

Desprotegido da chuva 5,0 2,5 1,5 1,0

Enterrado 3,0 1,5 1,0 0,8

Molhado/ Submerso 2,0 1,0 0,8 0,5

*Corresponde ao cimento brasileiro CP V ARI.

Exemplo para a estrutura em análise:

3 OBS: Existem vários modelos que podem ser empregados para esse fim, cabendo ao projetista em função dos dados disponíveis selecionar o

modelo que melhor se adéqua ao objetivo desejado. 4 Que depende do grau de umidade dos poros do concreto, ou seja, varia em função da umidade relativa do ambiente. 5 É a quantidade de CO2 que reagiu com produtos alcalinos da hidratação do Cimento Portland formando carbonatos. Para concretos de mesma permeabilidade e porosidade da pasta submetidos ao mesmo gradiente de pressão ou concentração de CO2, quanto maior a reserva alcalina, menor a profundidade de carbonatação.

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