EE - Escola de Engenharia
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- ItemAnálise dos procedimentos de avaliação do potencial de durabilidade das estruturas de concreto com base na determinação do coeficiente de difusão de cloretos(2020) Sell Junior, Felix Krolow; Magalhães, Fábio CostaO concreto é o material mais largamente utilizado na construção civil, sendo também o material de construção mais utilizado na construção de estruturas costeiras e marinhas. No entanto, esse material pode apresentar diversos problemas relacionados ao seu desempenho, principalmente relacionados à sua durabilidade. A durabilidade de estruturas de concreto armado pode ser afetada por vários processos de deterioração, sendo a ação dos íons cloreto presentes na água do mar considerada a maior ameaça à durabilidade de estruturas de concreto armado. A ação dos íons cloreto em estruturas de concreto armado é responsável pela despassivação das armaduras, desencadeando o processo corrosivo do aço, causando uma ação expansiva e, consequentemente, vindo a deteriorar o concreto. O processo de difusão de cloretos é considerado o principal mecanismo que rege a penetração de íons cloreto em uma estrutura de concreto armado. Neste sentido o presente trabalho tem como objetivo avaliar os procedimentos de ensaios e os resultados de três diferentes metodologias de determinação do coeficiente de difusão de cloretos no concreto. Os concretos analisados foram produzidos com diferentes relações água/aglomerante (0,45; 0,55; 0,65) e substituição parcial do cimento por sílica ativa nas porcentagens de 5, 10 e 20 %. Foram também realizados ensaios de resistência à compressão e de absorção de água por capilaridade. As metodologias utilizadas para determinação do coeficiente de difusão de cloretos no concreto foram da ASTM C1556 (2016), NT Build 492 (1999) e UNE 83987 (2012). Com relação à determinação do coeficiente de difusão por meio das três diferentes metodologias, os métodos da UNE 83987 (2012) e NT Build 492 (1999) apresentaram a menor média de resultados para o coeficiente de difusão. Já a média de resultado do coeficiente de difusão de cloretos obtido pelo método da ASTM C1556 (2016) apresenta resultados mais elevados. Nos resultados obtidos para o coeficiente de difusão para as três metodologias de determinação do coeficiente de difusão de cloretos, os concretos com menor relação água/aglomerante e com substituição parcial de cimento por sílica ativa apresentaram resultados mais próximos, sendo que a medida em que aumentou a relação água/aglomerante os resultados para o coeficiente de difusão apresentaram maior diferença. Em geral os métodos de determinação do coeficiente de difusão de cloretos no concreto realizados neste estudo apresentaram boa relação e correlação, sendo constatada excelente correlação do rápido método da NT Build 492 (1999) com os resultados da consolidada metodologia do método da ASTM C1556 (2016).
- ItemAnálise numérica do fator de envelhecimento do concreto e sua influência na resposta de modelos de penetração de cloretos(2022) Gomes, Cristian da Conceição; Magalhães, Fábio CostaFatores relacionados à durabilidade e à previsão de vida útil têm ganhado importância cada vez maior no projeto de estruturas de concreto armado ao longo dos últimos anos. Diversos fatores influenciam o processo corrosivo em estruturas de concreto armado. Dentre eles, pode ser destacada a agressividade do ambiente e a qualidade do concreto. Os principais causadores de deterioração precoce em estruturas de concreto são a penetração de íons cloretos e a carbonatação. Esses agentes acarretam prejuízos, tanto do ponto de vista técnico, como do ponto de vista econômico, o que inclui os danos causados e os custos para a recuperação. Os íons cloreto penetram a estrutura em diferentes graus em decorrência da ação do meio ambiente, sendo o agente principal do processo de despassivação das armaduras. Esse processo gera as condições necessárias para o início do processo corrosivo, o qual é considerado o processo de degradação mais recorrente e severo em estruturas de concreto armado em ambientes de atmosfera marinha. Ao longo da vida útil do concreto, ao menos três fatores estão em constante mudança: a microestrutura dos poros, a perda de capacidade de fixação dos cloretos e as diferenças de concentração de cloretos na superfície e no interior do concreto. Nesse contexto, o presente trabalho visa avaliar a influência do processo de envelhecimento do concreto utilizando o fator de envelhecimento adotado em distintos modelos matemáticos baseados na solução da 2a Lei de Fick. Foram realizadas análises numéricas através dos modelos apresentados por GJØRV (2015), KWON (2007) e LIFE 365 (1999) a fim de avaliar a concentração de cloretos em diferentes profundidades e idades para os concretos em estudo. Por meio das análises paramétricas realizadas através do programa MATLAB, observou-se grande influência gerada pelas variações do fator de envelhecimento nos modelos propostos por Gjørv e Life 365, que gerou um aumento na estimativa de concentração de cloretos no interior do concreto. Observou-se também a maior influência da concentração superficial de cloretos no modelo proposto por Kwon. Além disso, através do teste de aderência de Kolmogorov-Smirnov, constatou-se que as concentrações de cloretos estimadas através dos três modelos seguem uma distribuição de probabilidades Lognormal, a qual representa o comportamento dos três modelos com grande fidelidade. Por fim, observaram-se estimativas de concentrações mais elevadas para o modelo proposto por Kwon, o qual se considerou como uma análise mais crítica, em função dos resultados apresentados, enquanto que o modelo Life 365 apresentou-se como mais completo, devido às considerações que podem ser realizadas durante o processo, como o diâmetro da fissura do concreto, as adições minerais presentes e o tipo de ação que o concreto esteja sofrendo.
- ItemModelos para estimativa do grau de saturação do concreto em função das condições meteorológicas de dois macro ambientes distintos e sua contribuição na estimativa de vida útil de projeto(2019) Favretto, Felipe; Magalhães, Fábio Costa; Guimarães, André Tavares da CunhaA garantia da durabilidade de elementos estruturais de concreto armado sujeitos a condições ambientais de severa agressividade apresenta-se como uma das principais dificuldades enfrentadas pela cadeia da construção civil. Dentre os mecanismos de deterioração de estruturas de concreto, destaca-se a corrosão das armaduras decorrente da despassivação provocada pela penetração de agentes agressivos, como o caso dos íons cloreto. A estimativa de vida útil de elementos de concreto armado surge como uma temática fundamental na avaliação da vida útil, na definição de intervenções, manutenções ou mesmo nas situações de projeto de novas estruturas. Embora outros processos resultem na penetração de íons cloreto no concreto, é praticamente consenso que a difusão é o mecanismo predominante. Um modelo clássico de modelagem da penetração de cloretos é a 2a Lei de Fick, na qual a difusibilidade do concreto é um fator fundamental. Guimarães (2000) demonstrou que o grau de saturação (GS) do concreto é um parâmetro que exerce forte influência sobre o coeficiente de difusão de cloretos. Embora tenham sido desenvolvidas metodologias de medição do GS, estas se apresentam onerosas em termos de tempo e recursos financeiros. O objetivo deste trabalho é apresentar estimativas do grau de saturação do concreto com base nas condições ambientais a que o material é exposto e posteriormente analisar a influência deste parâmetro na avaliação da estimativa de vida de elementos estruturais. São utilizados dados meteorológicos e medições do GS obtidas em duas regiões litorâneas (Rio Grande, Brasil e Santa Pola, Espanha). Busca-se com este trabalho, obter estimativas do grau de saturação a partir das variáveis ambientais e avaliar a variabilidade do grau de saturação do concreto, permitindo contribuir para a avaliação probabilística da durabilidade de elementos estruturais de concreto armado. Obtiveram-se modelos de estimativa de GS para todas as famílias de concreto estudadas, para cada ambiente, e também para ambos os ambientes em conjunto. Através da análise probabilística pode-se constatar a grande influência do modelo de GS utilizado na estimativa de vida útil, comprovando a necessidade da correta utilização deste parâmetro.
- ItemComportamento dos perfis de cloreto considerando a variação de cs e a formação de pico no concreto dos tetrápodes do molhe leste da Barra do Rio Grande RS(2017) Blois, Leandro Gularte; Guimarães, André Tavares da CunhaO envelhecimento precoce das estruturas de concreto armado em obras de construção civil tem sido alvo de muita preocupação para estudiosos da área. Tendo por objetivo compreender o comportamento dessas estruturas, expostas em ambientes agressivos, foi realizada uma avaliação, considerando a variação da concentração de cloretos na superfície (CS) e a formação de pico, no concreto dos tetrápodes do molhe leste da Barra do Rio Grande RS a fim de observar a dinâmica desse processo aos 5, 9,5 e 15 anos. Com a chegada de uma nova estação do ano, no litoral sul, que faz com que aumente ou diminua o índice pluviométrico de água doce na região, permite a oscilação do comportamento do percentual de cloretos no concreto nesse ambiente. Assim, torna-se viável a análise do comportamento para possível aplicação em estruturas de concreto armado em ambientes similares visando o aumento da durabilidade das estruturas em concreto armado. Os métodos utilizados para elaboração do trabalho foram os dados e informações das pesquisas de Guimarães (2003), Silva (2010) e Oliveira (2013), os quais consideraram apenas a variação de CS, incluindo, no entanto a formação de pico nos perfis. O monitoramento da concentração de cloretos no concreto dos tetrápodes do molhe leste da Barra do Rio Grande RS começou aos 5 anos, sendo avaliado após, aos 9,5 anos e posteriormente aos 15 anos. Entretanto, essas avaliações consideraram apenas a variação da concentração de cloretos na superfície do concreto dos tetrápodes. Logo, utilizando esses dados como referências, realizou-se uma nova avaliação levando em consideração, além da concentração superficial de cloretos (CS) no concreto dos tetrápodes do molhe leste, a formação de pico nos perfis de cloretos já existentes. A maioria dos resultados obtidos foram satisfatórios ao estudo mostrando que, além dos modelos de perfis cloretos considerando a variação da concentração superficial de cloretos (CS), a criação de modelos de perfis de cloretos considerando a formação de pico também é viável em ambientes onde há esse processo. Ao fim, concluiu-se que o cimento ARI RS não é recomendável para obras marítimas e que a norma não estabelece percentuais mínimos de adições que devem ser utilizadas em ambientes muito agressivos. Pois seriam mais aconselháveis recomendações específicas para utilização de adições para concretos em ambientes desse tipo. Ou, também, remeter a um concreto com um máximo coeficiente de difusão.
- ItemDesempenho de concreto saturado e não saturado executado com cimento ari-rs 52,5 mpa, com e sem adições, frente ao ataque de cloretos(2015) Bandeira, Jorge Luiz Saes; Guimarães., André Tavares da CunhaA degradação das estruturas de concreto armado e protendido têm, como uma das suas principais causas, as ações resultantes da penetração de íons cloreto em sua rede porosa. Muitas vezes, essas estruturas, estão localizadas em ambiente marítimo, ou em regiões sujeitas à neve onde são necessárias ações para degelo com a utilização do NaCl. Diversos autores pelo Brasil e o restante do mundo apresentam estudos para verificar as condições e a forma de penetração dos íons cloreto no interior das massas cimentícias com a consequente despassivação do aço. Este estudo objetiva verificar o desempenho de concreto saturado e não saturado, confeccionado com cimento do tipo alta resistência inicial, resistente a sulfatos, de fabricação espanhola com resistência à compressão aos 28 dias de 52,5 MPa, frente ao ataque de cloretos. O desenvolvimento experimental deu-se a partir da contaminação de amostras com NaCl, com diferentes graus de saturação do concreto, extração e realização de ensaios de penetração de cloreto. Por fim, compara os resultados obtidos aos estudos anteriores com cimento de características semelhantes, de fabricação brasileira além de concreto de referência executado com cimento Portland Pozolânico. Conclui-se que as amostras confeccionadas com cimento de alta resistência inicial, resistente à sulfatos, tanto de origem brasileira como espanhola, tiveram resultados de penetração de cloreto muito parecidos, principalmente no caso das amostras com adição de 20 % de escória de alto forno utilizando cimento espanhol e com cimento brasileiro com 12% de cinza volante. Na comparação com as amostras executadas com cimento Portland Pozolânico, estas apresentaram valores mais baixos do coeficiente de difusão mesmo sendo um concreto menos resistente. Parâmetros interessantes são obtidos com esses dados, pois não basta apenas utilizar cimentos com alta resistência para buscar resultados de durabilidade, tem de haver um estudo profundo nas características de cada cimento.
- ItemDesenvolvimento de ensaio de difusão acelerado em condição saturada(2016) Bender, João Antonio Modernel; Guimarães, André Tavares da CunhaA degradação de estruturas de concreto armado e protendido têm como uma de suas principais causas os efeitos resultantes da penetração de íons cloreto em sua rede porosa. Muitas vezes, essas estruturas estão localizadas em ambiente marítimo ou ambientes apresentando ciclos de gelo e degelo, onde ocorrem grandes concentrações de cloretos. Diversos autores pelo mundo apresentam estudos para verificar as condições e a forma de penetração dos íons cloreto no interior da massa cimentícia. Entretanto, os ensaios normatizados e tradicionais existentes possuem um tempo de execução elevado, o que dificulta o processo de pesquisa. O presente estudo visa propor uma metodologia de ensaio modificada a partir de um ensaio normatizado, assim como verificar a eficácia de dito ensaio quando comparado aos resultados apresentados por ensaios já normatizados e consagrados, além de identificar qual o tempo mínimo para a obtenção de resultados significativos quanto ao perfil de penetração de íons cloreto. Conclui-se com os resultados obtidos que existe a tendência de o coeficiente de difusão não diferir com o tempo para os concretos estudados utilizando o ensaio proposto, e o foi constatado tempo de ensaio para perfis significativos de 7 dias.
- ItemTeor de cloretos próximos a superficie do concreto em ambientes maritimos(2007) Guimarães, André Tavares da Cunha; Castro, Pedro; Nunes, Jorge Luiz OleinikUm dos mais importante fator que influenciam a penetraqso de cloretos no concreto 6 a concentraqgo em ambos tipos de perfis: com a presenqa ou nao de um pico. Neste trabalho discute-se a concentraqgo superficial de cloretos para alguns micro-ambientes. Baseado nestas discussbes, valores de concentraqbes superficiais s8o propostas para serem utilizadas em modelos de vida util de estruturas de concreto. Mais dados sgo necesshrios para tornarem estes modelos mais precisos.
- ItemAvaliação de modelo de difusão considerando a variação no tempo do teor de cloretos na superfície do concreto(2014) Silva, Cristiane Arpino; Guimarães, André Tavares da CunhaEste trabalho objetiva avaliar o aumento da taxa de deposição de cloretos na superfície do concreto (Cs) exposto à ambiente marítimo, no tempo, e avaliar modelo de difusão que considera esta condição. Para tal, fora realizada análise e comparação entre os perfis de cloretos em tetrápodes localizados no extremo sul do Brasil, obtidos de amostras extraídas aos 5 anos (dezembro/2002) e 9,5 anos (junho/2007) de quatro micro climas, sendo estes localizados em diferentes condições de exposição no ambiente estudado. Na análise constatou-se que perfis com maiores idades, ou seja, a 9,5 anos apresentaram melhor definição nas curvas do que perfis a 5 anos. Foi utilizado um modelo para cada idade de perfil medido, considerando-se a variação de CS, pois se observou que este aumentou significativamente de 5 anos para 9,5 anos. A partir do modelo obtido com o perfil medido aos 5 anos estimou-se o perfil para a idade de 9,5 anos o qual foi comparado com perfil medido nesta idade. O mesmo procedimento foi realizado para o perfil medido aos 9,5 anos, ou seja, foi estimado o perfil para 5 anos e comparado com perfil medido na respectiva idade. Desta forma foi possível observar a eficiência do modelo utilizado, ou seja, que perfis de aproximadamente 5 anos ainda são de pouca idade para se usar como estimativa de vida útil residual de uma estrutura, mesmo considerando a variação de Cs. Já, perfis com aproximadamente 10 anos podem ser utilizados, sendo que estes ainda podem ter os valores de Cs aumentando no tempo. Além disso, o ambiente pesquisado demonstrou grande agressividade, atingindo percentuais de cloretos elevados. O que vem a ser importante, pois caso o concreto fosse armado, já teria atingido a despassivação do aço. Deve-se dar continuidade a esta pesquisa em idades maiores, avaliando o comportamento das curvas e a eficiência do modelo utilizado.
- ItemEstudo de fibras de aço em blocos de concreto para a possível utilização em carapaça de molhes(2011) Migliorini, Alessandra Vieira; Guimarães, André Tavares da CunhaEste trabalho tem como propósito de estudo o possível uso da utilização das fibras de aço em blocos de contenção às ondas marinhas, de modo a influenciar a resistência e durabilidade dos mesmos. Foram analisados em exame visual, os tetrápodes do molhe leste da Barra do Cassino (Rio Grande – RS), nos quais, pode-se verificar sua deterioração através de quebras e desgastes nos recentes 10 anos seguidos após sua instalação. De modo a diminuir custos com reposições, serviços com mão-de-obra e influenciar na durabilidade dos blocos, buscando um aumento da ductibilidade e uma melhora quanto a ações dinâmicas, a adição de fibras de aço no concreto pode ser uma alternativa vantajosa. Para isso, foram estudados três diferentes teores de fibras além do concreto base(referência) com o intuito de verificar as resistências obtidas. Paralelamente aos ensaios de resistência, foram desenvolvidos ao longo dos 24 meses de curso, ensaios de durabilidade com blocos de concreto expostos às intempéries do ambiente marítimo, como também ensaio de imersão e secagem a blocos em solução contendo íons cloreto. Foram realizados ensaios de compressão axial, resistência à tração por compressão diametral e ensaios de resistência à tração na flexão em corpos de prova cilíndricos e prismáticos de forma analisar o comportamento da resistência de influência das fibras a estes blocos. Com o intento de verificar a energia necessária para fissurar e gerar o colapso em corpos de prova cilíndricos (10 x 80 cm) – estes reforçados por diferentes teores de fibras, ou não – foi desenvolvido um equipamento que simulasse o impacto recebido no cilindro pela batida constante de uma esfera, simulando a batida de um tetrápode contra outro provocada pela ação das ondas. O teor que apresentou melhor desempenho das propriedades mecânicas foi o traço de 90 kg/m³, devido a este ser o mais próximo do volume crítico do concreto analisado, pois com esse teor os ganhos de resistência são significativos quando comparados aos traços com teores menores.
- ItemEstudo experimental e probabilístico da vida útil de estruturas de concreto armado situadas em ambiente marítimo influência do grau de saturação do concreto sobre a difusividade de cloretos(2005) Souza, Karen Nunes de; Guimarães, André Tavares da CunhaNas estruturas de concreto armado, situadas em zona costeira, é comum se observar problemas de corrosão nas armaduras, principalmente aquela iniciada pelos íons cloreto. Em estudos recentes, verificou-se que um dos fatores de grande relevância na difusão desses íons é o grau de saturação (GS) do concreto. Existem vários modelos matemáticos utilizados para a previsão da vida útil de estruturas de concreto armado sob ataque de íons, contudo, diversos parâmetros envolvidos nestes modelos, relacionados ao concreto e ao meio ambiente, são na realidade variáveis aleatórias, sendo o GS exemplo de tal variabilidade. A fim de contribuir no processo de previsão da vida útil das estruturas quando inseridas em ambientes contendo cloretos, desenvolveu-se um modelo probabilístico, onde a variável aleatória (grau de saturação) é inserida em um modelo matemático (2ª Lei de Fick). A partir daí, é feita uma análise de confiabilidade através de método de simulação numérica (Simulação de Monte Carlo), determinando assim, a probabilidade de falha no tempo quando levado em conta a variabilidade do GS na previsão da vida útil das estruturas. Também foi estudada nesta pesquisa a influência das características do concreto, da superfície exposta em relação à superfície de concretagem e do meio ambiente sobre o comportamento do GS. Posteriormente, um método de medição do GS foi analisado, avaliando estatisticamente períodos de medições necessários para caracterizar sua variação. Desta forma, pode-se reduzir expressivamente tanto o tempo quanto os custos empregados em tal prática. O comportamento do modelo probabilístico mostrou-se consistente com os resultados de investigações experimentais realizadas por outros pesquisadores. O mesmo foi aplicado em um estudo de caso para verificar a resposta em relação à penetração de cloretos em um ponto de uma estrutura de concreto armado inserida em área salina. As características do concreto, a superfície exposta em relação à superfície de concretagem e o meio ambiente mostraram uma influência significativa nas médias sazonais do GS, sendo que uma medição semanal,mostrou-se suficiente para caracterizar este parâmetro em cada estação.