Recuperação de Estruturas

Engº Maurício L. G. Garciaeng.mauricio.garcia@gmail.com

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