Estudo 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

Abstract

Nas 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.

In the reinforced concrete structures, located in coastal zone, it is common to observe corrosion problems in the reinforcement, mainly that induced by chloride ions. In recent studies, it was verified that one of the factors of great relevance in the diffusion of those ions is the saturation degree (SD) of concrete. Several mathematical models exist for the service life prediction of reinforced concrete structures under ions attack, however, several parameters involved in these models, related to the concrete and to the environment, are in fact aleatory variables, being SD an example of such variability. In order to contribute to the service life prediction of the structures inserted in saline environment, a probabilistic model was developed, where the aleatory variable (saturation degree) is inserted in a mathematical model (2 nd Fick´s Law). So, a reliability analysis using numeric simulation (Monte Carlo Simulation) is made, determining the failure probability in the time when considered the variability of SD in the service life prediction of the structures. Was also studied in this research the influence of the characteristics of the concrete, of the exposed surface in relation to the concrete placement surface and of the environment on the behavior of the SD. Later, a test method to measure the SD was analyzed, doing statistical assesment of the measurements periods necessary to characterize your variation. So, it can be reduced so much the time as the employed costs in such practice. The behavior of the probabilistic model was consistent with the results of experimental investigations accomplished by other researchers. This model was applied in a case study to verify the answer in relation to the chloride penetration in a point of a reinforced concrete structure inserted in a saline area. The characteristics of the concrete, the exposed surface in relation to the concrete placement surface and the environment showed a significant influence in the seasonal averages of SD, and a weekly measurement, was shown enough to characterize this parameter in each station.