nbr 15575 – implicações com relação às estruturas de concreto armado recife maio de 2010 1...

NBR 15575 – Implicações com Relação às Estruturas de Concreto Armado

RecifeMaio de 2010 1


Eng. M.Sc. Thomas Carmona


Edifícios habitacionais de até cinco pavimentos, mas...

Nota (item 1.4, parte 1):

“Os requisitos e critérios estabelecidos nesta Norma podem ser aplicados a edifícios habitacionais ou sistemas com mais de cinco pavimentos, excetuados aqueles que dependem diretamente da altura do edifício habitacional.”

15575-1: Requisitos Gerais

+15575-2: Requisitos para os Sistemas Estruturais



3Eng. M.Sc. Thomas Carmona

NBR 15575:2008 - Requisitos, Critérios e Métodos de Avaliação aplicáveis à Estruturas de Concreto

Requisito Critério Métodos de Avaliação

Estabilidade e Resistência Estrutural

Estado Limite Último

(ELU)

Verificação de acordo com as normas (cálculos) - NBR 6118, NBR 8800 etc

Ensaios (NBR 15575-2, Anexo A)

Deformações e Fissuração

Estado Limite de Serviço

(ELS)

Verificação de acordo com as normas, NBR 6118, NBR 8800 etc (cálculos) ou limites para deformações da própria 15575-2

Ensaios (NBR 15575-2, Anexo B)

Segurança Estrutural Contra Incêndio

Minimizar o risco de colapso em situação de

incêncio

Verificação de acordo com as normas, NBR 15200, NBR 14323 etc (cálculos)

DurabilidadeVida Útil

(ELD)

Verificação de acordo com as normas (prescrições) - NBR 6118 , NBR 8800 etc

Ensaios

Modelos de previsão

Novo!

Novo!

Novo!

Novo!

Novo!



NBR 15575:2008 - Requisitos, Critérios e Métodos de Avaliação aplicáveis à Estruturas de Concreto

Requisito Critério Métodos de Avaliação

Manutenção do Sistema Estrutural

Manual de Opeção, Uso e Manutenção

Verificação do atendimento das diretrizes das normas de elaboração de manual de uso e manutenção NBR 5674 (em revisão), NBR 14037 (em revisão).

Observações:

Em certos casos alguns requisitos normalmente não atribuídos às estruturas devem ser observados como pode ser o caso de estanqueidade, desempenho térmico e acústico.



Determinação das Resistências Últimas e de Serviço por Meio de Ensaios Novo!

1s1s3s

1ssd

m1u

m

1u3u1uud

R)2,01(2

RRRR

1R)2,01(

1

2

RRRR

materiais e componentes não consolidados por experimentação ou norma técnica



Tabela 1 - Deslocamentos - limites para cargas permanentes e cargas acidentais em geral

Razão da limitação Elemento Deslocamento - limite Tipo de deslocamento Pilares, paredes, vigas, Deslocamento final incluindo

Visual/insegurança lajes (componentes L/250 ou H/300 (1) fluência (carga total) psicológica visíveis)

Caixilhos, instalações, Destacamentos, fissuras vedações e L/800 Parcela da flecha ocorrida após a em vedações ou acabamentos rígidos instalação da carga correspondente acabamentos, falhas na (pisos, forros etc.) ao elemento em análise (parede, operação de caixilhos e Divisórias leves, piso etc. instalações acabamentos flexíveis L/600

(pisos, forros etc.) Paredes e/ou L/500 ou H/500 1) Distorção horizontal ou vertical

Destacamentos e fissuras acabamentos rígidos provocada por variações de em vedações temperatura ou ação do vento,

Paredes e L/400 ou H/400 1) distorção angular devida ao acabamentos flexíveis recalque de fundações

(deslocamentos totais) H é a altura do elemento estrutural L é o vão teórico do elemento estrutural (1) Para qualquer tipo de solicitação, o deslocamento horizontal máximo no topo do edifício deve ser limitado a Htotal/ 500 ou 3 cm, respeitando-se o menor dos dois limites.

NOTA Não podem ser aceitas falhas, a menos daquelas que estejam dentro dos limites previstos nas normas prescritivas específicas.



Tabela 2 - Flechas máximas para vigas e lajes (cargas gravitacionais permanentes e acidentais)

Flecha imediata 1) Flecha final (total) 3)

Parcela de carga permanente sobre vigas e lajes Sgk Sgk Sqk + 0,7 Sqk Sqk + 0,7 Sqk

Paredes monolíticas, em Com aberturas 2) L/1 000 L/2 800 L/800 L/4000alvenaria ou painéis unidos ou rejuntados com material Sem aberturas L/750 L/2 100 L/600 L/340rígidoParedes em painéis com Com aberturas 2) L/1 050 L/1 700 L/730 L/330juntas flexíveis, divisóriasleves, gesso acartonado Sem aberturas L/850 L/1 400 L/600 L/300

Constituídos e/ou revestidosPisos com material rígido L/700 L/1 500 L/ 530 L/320

Constituídos e/ou revestidoscom material flexível L/750 L/1 200 L/ 520 L/280Constituídos e/ou revestidos

Forros com material rígido L/600 L/1 700 L/480 L/300Constituídos e/ou revestidoscom material flexível L/560 L/1 600 L/450 L/260

Laje de cobertura impermeabilizada, com inclinação i ≥ 2% L/850 L/1 400 L/600 L/320 Vigas calha com inclinação i ≥ 2% L/750 - - L/300L é o vão teórico 1) Para vigas e lajes e balanço, admitem-se deslocamentos correspondentes a 1,5 vez os respectivos valores indicados.2) No caso do emprego de dispositivos e detalhes construtivos que absorvam as tenções concentradas no contorno das aberturas dasportas e janelas, as paredes podem ser consideradas "sem aberturas".3) Para a verificação dos deslocamentos na flecha final, reduzir a rigidez dos elementos analisados pela metade.


Definições da NBR 15575:

Durabilidade Característica do edifício ou de seus sistemas de desempenhar suas funções, ao longo do tempo e sob condições de uso e manutenção especificadas, até um estado limite de utilização.

Vida Útil Período de tempo durante o qual o edifício (ou seus sistemas) mantém o desempenho esperado, quando submetido às atividades de manutenção predefinidas em projeto.

Definições Clássicas:

Durabilidade Característica da construção de manter suas características ao longo do tempo.

Vida Útil Período de tempo no qual a construção pode cumprir sua função sem custos importantes de manutenção (mensuração da durabilidade).


Novo!Vida Útil


Vida Útil


SistemaVUP mínima

(anos)

Estrutura 40

Pisos internos 13

Vedação vertical externa 40

Vedação vertical interna 20

Cobertura 20

Hidrossanitário 20

Novo!


Vida Útil


• Definição explícita de vida útil NBR 15575 inédita no Brasil.

• Única referência normalização “período de retorno” do vento com velocidade de projeto (NBR 6123).

• Entretanto esse não é um conceito novo...

• Norma inglesa BS 7543 (1992) conceitos e critérios de projeto durabilidade e a

vida útil origem capítulo IX do “Code of Practice 3” datado de 1950...

• Vitória! “começo do fim” de dispendiosas demandas judiciais...

Novo!


Vida Útil

Categoria Descrição Vida Útil de Projeto

(anos) Exemplos

1 Temporária < 10 Galpões não permanentes e edificações para exposições temporárias.

2 Vida Curta > 10 Salas de aula temporárias; construções para processos industriais curtos;

3 Vida Média > 30 Maioria das edificações industriais.

4 Vida Normal > 60 Novos edifícios educacionais e de saúde.

5 Vida Longa > 120 Edifícios de importância política e outras edificações de alta qualidade.

BSI, 1992



Vida Útil



Vida Útil


No caso das estruturas de concreto armado Corrosão de armaduras mecanismo de degradação mais importante incidência e R$

Corrosão em estrutura metálica...


Vida Útil


Camada carbonatada

ou contaminada

Camada Passivadora

Camada Passivadora

CO2

Cl-

Corrosão

CO2

Cl-


Vida Útil

Penetração de Cloretos

Cs

t1

t2

C0

Profundidade

Con

cen

traçã

o



Vida Útil• Variáveis que influem na penetração de cloretos:

Variável Penetração de Cloretos

a/c

Adições ao cimento

Concentração de Cl-

Cura e compactação

Umidade ambiente

Temperatura

Fissuração



Vida Útil

• Variáveis que influem na carbonatação:

Variável Carbonatação

a/c

Adições ao cimento

Concentração de CO2

Cura e compactação

Umidade ambiente

Temperatura

Fissuração



Vida ÚtilD

esem

pen

ho

TempoV ida ú til de projeto (t )

0

V ida ú til de serviço 1 ( t + t )0 1

V ida ú til de serviço 2 ( t + t )0 2

V ida ú til ú ltim a ou total ( t + t )0 f

V ida ú til residu al total

V ida ú til residu al de serviço

D espassivação

M an ch asF issu ras

R edu ção de secçãoPerda de aderên cia

D estacam en tos

M ín im o de projeto

M ín im o de serviço

M ín im o deru ptu ra


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UT

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(198

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1993

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e C

AR

MO

NA

(19

97)


Vida ÚtilD

ese

mp

en

ho

Tempo

Intervenções de reparo



Vida Útil

Métodos de Avaliação NBR 15575:

• Análise do projeto de acordo a normas específicas (método implícito).

• Ensaios Físico químicos e de envelhecimento acelerado (método explícito).

• Modelos de previsão (método explícito).


Novo!

Novo!


Métodos Implícitos

• Especificações de cobrimentos e características do concreto das normas técnicas em função do tipo de classificação ambiental e agressividade ao concreto e à armadura.

• Os métodos implícitos tem a desvantagem de não promoverem a criatividade da engenharia e soluções diferenciadas para casos especiais.– NBR 6118:03, ACI, EHE...


Vida Útil


Métodos Implícitos

Tabelas Agressividade Ambiental

Concreto Armadura

fck, a/c, cobrimentos, tipo de cimento, abertura de fissuras, cura, incorporação

de ar, características específicas de agregados


Vida Útil


Classes de Agressividade Ambiental (NBR 6118:2003)Classe de

agressividade ambiental

Agressividade

Classificação geral do tipo de ambiente para efeito de projeto

Risco de deteriorização da

estrutura

I FracaRural

Insignificante Submersa

II Moderada Urbana (1,2) Pequeno

III Forte Marinha (1)

Grande Industrial (1,2)

IV Muito Forte Industrial (1,3)

Elevado Respingos de maré

1- Pode-se admitir um microclima com uma classe de agressividade mais branda (um nível acima) para ambientes internos secos (salas, dormitórios, banheiros, cozinhas e áreas de serviço de apartamentos e residencias e conjuntos comerciais ou ambientes com concreto revestido com argamassa e pintura).

2- Pode-se admitir uma classe de agressividade mais branda (um nivél acima) em obras em regiões de clima seco, com umidade relativa do ar menor ou igual a 65%, partes da estrutura protegidas de chuva em ambientes predominantes secos, ou regiões onde chove raramente.

3- Ambientes quimicamente agressivos, tanques industriais, galvanoplastia, branqueamento em indústrias de celulose e papel, armazéns de fertilizantes, industriais químicas.


Vida Útil – Métodos Implícitos


Correspondência entre classe de agressividade e qualidade do concreto (NBR 6118:2003)

Concreto Tipo Classe de agressividade

I II III IV

Relação de água/ cimento em massa

CA < 0,65 < 0,60 < 0,55 < 0,45

CP < 0,60 < 0,55 < 0,50 < 0,45

Classe de concreto (NBR 8953)

CA > C20 > C25 > C30 > C40

CP > C25 > C30 > C35 > C40

Notas:1- O concreto empregado na execução das estruturas deve cumprir os requisitos estabelecidos na NBR 12655.2- CA corresponde a componentes e elementos estruturais de concreto armado.3- CP corresponde a componentes e elementos estruturais de concreto protendido.




Correspondência entre classe de agressividade ambiental e cobrimento nominal para c = 10 mm (NBR 6118:2003)

Tipo de estrutura Componente ou elemento

Classe de agressividade ambiental

I II III IV (3)

Cobrimento nominal mm

Concreto armado Laje (2) 20 25 35 45

Viga/ Pilar 25 30 40 50

Concreto protendido (1)

Todos 30 35 45 55

1- Cobrimento nominal da armadura passiva que envolve a bainha ou os fios, cabos e cordoalhas, sempre superior ao específicado para o elemento de concreto armado, devido aos riscos de corrosão fragilizante sob tensão.

2- Para a face superior de lajes e vigas que serão revestidas com argamassa de contrapiso, com revestimentos finais secos tipo carpete e madeira, com argamassa de revestimento e acabamento tais como pisos de elevado desempenho, pisos cerâmicos, pisos asfalticos e outros tantos, as exigências desta tabela podem ser substituidas por 7.4.7.5, respeitado um cobrimento nominal > 15 mm.

3- Nas faces inferiores de lajes e vigas de reservatórios, estações de tratamento de água e esgoto, condutos de esgoto, canaletas de afluentes e outras obras em ambientes quimica e intensamente agressivos, a armadura deve ter cobrimento nominal > 45 mm.





CONDIÇÕES DE SERVIÇO DA ESTRUTURA

TEOR MÁXIMO DE CL-

(% em relação à massa de cimento)

Concreto protendido 0,05

Concreto armado exposto a cloretos nas condições de serviço da estrutura

0,15

Concreto armado em condições de exposição não severas (seco ou protegido da umidade nas condições de serviço da estrutura)

0,40

Outros tipos de construção com concreto armado

0,30

Teor Máximo de Cl-

(NBR 12655:2006)



NBR 12655:2006


Condições de Exposição

Máxima relação água/cimento, em massa,

para concreto com agregado normal

Mínimo valor de fck (para concreto com agregado normal ou leve) MPa

Condições em que é necessário um concreto de baixa permeabilidade à água

0,50 35

Exposição a processos de congelamento e descongelamento em condições de

umidade ou a agentes químicos de degelo0,45 40

Exposição a cloretos provenientes de agentes químicos de degelo, sais, água salgada, água do mar, ou respingos ou

borrifação desses agentes

0,40 45



Classificação da agressividade do ambiente sobre o concreto(NBR 12655:2006)


Condições de exposição em função

da agressividade

Sulfato solúvel em água (SO4) presente no

solo % em massa

Sulfato solúvel (SO4) presente na água ppm

Máxima relação água/cimento, em

massa, para concreto com agregado normal*

Mínimo fck (para concreto com

agregado normal ou leve) MPa

Fraca 0,00 a 0,10 0 a 150 - -

Moderada** 0,10 a 0,20 150 a 1.500 0,50 35

Severa*** Acima de 0,20 Acima de 1.500 0,45 40

* Baixa relação água /cimento ou elevada resistência podem ser necessárias para obtenção de baixa permeabilidade do concreto ou proteção contra a corrosão da armadura ou proteção a processos de congelamento e degelo.

** Água do mar.

*** Para condições severas de agressividade, devem ser obrigatoriamente usados cimentos resistentes a sulfatos.


NBR 6118 + NBR 12655 grande avanço!


Vida Útil – Métodos Explícitos

• Ábacos, ensaios acelerados, cálculos analíticos etc.

• Possibilidade de adoção de soluções diferenciadas para casos específicos em função de algum método de estimativa de vida útil.


Novo!

Ensaios acelerados introduzido em 1978 ASTM E632 “Standard Practice for Developing Accelerated Tests to Aid Prediction of the Service Life of Building Components and Materials”





Novo!

Modelos de transporte de CO2 , Cl- etc 1990!!!

CEB Fip – Bulletim 203 – Model Code (1991) – Capitulo 2



Ábacos de vida útil (carbonatação e cloretos) HELENE (1997)






Novo!

Destinado aos modelos de previsão métodos semi-probabilísticos e probabilísticos

2006

fib – Bulletim 34 – Model Code for Service Life Design (2006)



cobrimentos.

cobrimentos

G = cobrimentos-carbonatação

carbonatação

carbonatação

G = (2cobrimentos + 2

carbonatação)1/2

Exemplo Modelo de Carbonatação(HELENE ,1997 e generalização proposta por CARMONA, 2005):


1,0

C)f1131,07882,6(k s

ckCO2

1,0

C)f1131,07882,6(2,1k s

ckAF CO2

1,0

C)f1131,07882,6(1,1k s

ckOZP CO2

volume)(% CO de ambiente ãoConcentraçC

(MPa) concreto do ticacaracterís sistênciaRef

)(mm/anoCPIV para ãocarbonataç Coef. k

)(mm/ano CPIII para ãocarbonataç Coef.k

)(mm/ano CPI para ãocarbonataç Coef.k

:Onde

2s

ck

1/2POZ CO

1/2AFCO

1/2CO

2

2

2

tke2CO



Modelo probabilista de carbonatação (CARMONA & HELENE 2005)

Sistema Computacional



(anos) tempo t)A/cm( corrosão de ensidadeinti

(mm) inicial no diâmetroi(mm)t tempo no diâmetro

:Onde

ti023,0

2.corr

t

.corrit

• Perda de seção inadmissível do aço => perda de aproximadamente 10% do diâmetro (segurança).

• Fissuração da peça por corrosão => perda de aproximadamente 0,1% no diâmetro (utilização).

ICORR. Velocidade de Corrosão

< 0,1 Desprezível

0,1 a 0,5 Moderada

0,5 a 1,0 Elevada

> 1,0 Muito elevada

Período de Propagação (ANDRADE)




Período de Propagação – Estimativa de Icorr.



Clase de Exposición y Tipo de Despasivación Icorr.

(A/cm2) 0 sin riesgo de corrosión 0,01

C1 Seco 0,01 C2 Húmedo raramente seco 0,1 a 0,5 C3 Humedad moderada 0,05 a 0,1 P

arc

ial

C4 Ciclos humedad-secado 0,01 a 0,2 C1 Seco 0,01 C2 Húmedo raramente seco 0,2 a 0,5 C3 Humedad moderada 0,1 a 0,2 C

arb

ona

taci

ón

To

tal

C4 Ciclos humedad-secado 0,1 a 0,5

D1 Humedad moderada 0,1 a 0,2 D2 Húmedo raramente seco 0,1 a 0,5 D3 Ciclos humedad-secado 0,5 a 5,0 S1 Niebla marina 0,1 a 0,2 S2 Sumergida 0,1 a 1,0 C

loru

ros

S3 Zona de mareas 1,0 a 10,0

CONTECVET – UE manual desenvolvido pela comunidade européia projeto Brite – Euram BE–4062:Vida Útil Residual de Estruturas de Concreto




No Brasil não se conseguiu incluir nenhum modelo de previsão na revisão da NBR 6118 de 2003, apesar de todo o conhecimento existente...

EHE:2008, anexo 9

Espanha Vencedora da Corrida!


Implicações

Durabilidade ¿ aplicar normas ?

“14.2.1.1 - Caso os requisitos de desempenho desta Norma tenham sido atendidos e não surjam patologias significativas nos sistemas nela previstos depois de decorridos 50% dos prazos de vida útil de projeto (VUP) conforme tabela 4, contados a partir do auto de conclusão da obra, considera-se atendido o requisito de vida útil de projeto (VUP), salvo prova objetiva em contrário.”

¿¿patologia?? estudo das doenças...


Estabilidade e Resistência Estrutural aplicar normas

Deformações e Fissuração aplicar normas

Segurança Estrutural Contra Incêndio aplicar normas


20 anos

40 anos

Auto de conclusão da obra

Não foi cumprida a VUP o construtor deverá provar a sua inocência

VUP assumida cumprida, o consumidor deverá provar a culpa do construtor (manutenção adequada)

VUP cumprida não cabe reclamação por parte do consumidor


Implicações


Implicações


¿ Danos significativos ?

¿ Segurança ?

¿ Manutenção preventiva ?

¿ Manutenção corretiva (reparo) ?

¿ $$$$ Custo do reparo $$$$ ?


Vamos imaginar um cenário:

Estrutura em concreto armado, sem revestimento ou pintura, em um grande centro urbano, fora de atmosfera marinha. Cimento usado na região CP III.

Pela tabela 7.1 da NBR 6118/2003 classifica-se o ambiente com relação à sua agressividade:

Ambiente Urbano => Classe II

Para essa classe de agressividade, com a tabela 7.1 determina-se:

Concreto C25, com relação a/c máxima = 0,6

Na tabela 7.2 determina-se: cobrimento nominal= 3 cm

Implicações



Implicações


Valores de coeficiente de variação bem realistas para obras com bom controle de qualidade

VUP atendida, mas a probabilidade de despassivação é 50%...

Obs.: Pela EHE resultou 31 anos


Implicações


Com 8 anos 5% de probabilidade de despassivação...


Implicações


Com 12,5 anos 10% de probabilidade de despassivação...


Implicações


Ou seja:

MANUTENÇÃO CORRETIVA COM IDADES MENORES QUE 20 ANOS (50% VUP ESTRUTURA) 5 a 10%

¿¿ ISSO É SIGNIFICATIVO ??

Obs: Empregando modelos de penetração de cloretos os resultados são similares.


Implicações


Os usuários não estão preparados para fazer

manutenção em estruturas...

o construtor deverá provar a sua inocência...


Implicações


Solução a)


Implicações


Solução b)

Manual de Uso,

Conservação e

Manutenção

Edifício Paraíso

Construtora Ideal


Implicações


Alguns lembretes do que deve ter o manual:

• Prazos estimados e orientações para inspeção.

• Prazos estimados e orientações de manutenção preventiva.

• Prazos e estimados para manutenção corretiva.

Propostas:

NBR 6118 Inclusão de modelos de previsão

NBR 15575 Inclusão de limites aceitáveis para reparo


Muito Obrigado!!!


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