Corrosão em Vergalhões de Aço

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A corrosão que atinge a armadura presente nas estruturas de concreto é do tipo eletroquímica. A presença de um eletrólito que conduz corrente elétrica dentro do metal corrobora para o surgimento da ferrugem, um produto da corrosão. Os meios muito corrosivos oferecem à estrutura de concreto condições para uma degradação severa de sua ferragem, o que leva a uma preocupação em proteger essa armadura das interferências do meio externo. Para se estudar de que forma a corrosão interfere na resistência do material, usa-se uma experimento que relaciona a tensão de suporte à tração e a seção transversal de um corpo-de-prova que possui uma superfície com danos mecânicos e danos provocados pela corrosão. Neste experimento também é possível estudar a relação do stress aplicado x deformação mecânica e danos x deformação plástica, o que foi possível pelo desenvolvimento de modelos matemáticos que utilização as variáveis de stress (força/área) e dano em função do módulo de elasticidade das peças.

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Danos Mecânicos Aplicados

em Vergalhões de Aço em

Estruturas de Concreto Sob

Corrosão

“Damage Mechanics Applied for Steel

Reinforcements in Concrete Structure

Under Corrosion”

O que são vergalhões de aço?

São barras de aço queconferem ao sistemaconcreto – armaduramelhor resistência àtração. São colocadosnas estruturas deconcreto onde a osistema possivelmentereceberá solicitações decargas de tração.

Por que ocorre a corrosão nos vergalhões de aço?

• Camada muito finado revestimento deconcreto;

• Concreto de má qualidade;

• Fissuras no concreto;

• Ambientescorrosivos.

Corrosão da Armadura Dentro do Concreto

Recuperação de Armadura

Ambiente Corrosivos

Cálculo do Modelo Matemático da Tensão

• Cada amostra possui uma seção transversal semelhante;

• O estresse efetivo é a medida da força aplicada pela área daseção transversal do material;

• As amostras apresentam danos de corrosão após submetidasao “Salt Spray Test”, bem como danos mecânicosprovenientes do estresse ao qual foram submetidosposteriormente.

Área Total de Defeitos

Área total da seção que resiste aos esforços (área efetiva)

Área de seção transversalÁrea total de

defeitos

SD = SDC + SDmÁrea de danos mecânicos

Área de danos devido à corrosão

Área Efetiva

Partindo da equação da Área de defeitos:

Temos:

Onde: D = variável de dano

Estresse Efetivo Para um Caso Unidimensional

Força aplicada na seção

Partindo da equação da área efetiva:

E relacionando com a equação do tensão:

Área total que resiste aos esforços (área efetiva)

Temos:

Aplicação do Modelo Matemático

Variável de Dano (0 a 1)

Se D = 1, a superfície está totalmente danificada, e a Tensão aplicada não encontra resistência mecânica na superfície.

Se D = 0, a superfície não apresenta dano e a Tensão aplicada é igual a Tensão total.

Considerações Sobre o Modelo Matemático

Quanto maior o DANO SOFRIDO, maior o ESTRESSE APLICADO.

Tensão Efetiva Para um Caso Unidimensional:

Área total de defeitos

Área de seção transversal

Materiais e Métodos

Amostras

O ensaio e corrosão acelerada(Pilha eletroquímica) éfundamentado em trêscondições básicas para que oprocesso de corrosão sedesenvolva:

• Existência de um eletrólito;

• Diferença de potencial de eletrodo;

• Presença de oxigênio.

Elasticidade do elemento após exposição à corrosão

Elasticidade após a corrosão e danos mecânicos

Elasticidade do elemento íntegro

Relação Dano e Elasticidade

Tensão x Deformação

Maior exposição à corrosão (3216h)

Sem corrosão

Dano x Deformação Plástica

Sem corrosão

Maior exposição à corrosão (2904h)

Conclusões

• A ruptura dos corpos de prova sem corrosão e dos expostos à corrosão (até2.376 h,) ocorreu com um dano crítico (Dc) de aproximadamente Dc = 0,45.Isso valida o modelo matemático utilizado, já que o dano crítico é umacaracterística do material quando submetido às mesmas condições de teste.

• Por um tempo de exposição acima de 2.376 horas, alguns espécimessubmetidos ao teste de corrosão apresentaram um comportamentodiferente na evolução do dano (apresentaram diferentes danos iniciais ediferentes danos críticos). Isso indica que o modelo matemático utilizado éválido até um período de exposição à corrosão (2.376 horas), a partir desteperíodo, a distribuição dos danos ocasionados pela corrosão não éhomogênea, ou seja, as condições do volume do elemento representantenão satisfaz o modelo matemático usado.