PATOLOGIAS NO CONCRETO ARMADO

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UNIVERSIDADE DE UBERABA
DANILO ROCHA RAMOS- 5137872
JAYNNE LÍBERA SILVA DE MATTOS- 5136750
JONAS HENRIQUE NETO- 5137192
MAIDA MARIA GARCIA- 5137872
RENATO ASSIS- 5131501
PATOLOGIAS NO CONCRETO ARMADO
UBERABA-MG
2017
DANILO ROCHA RAMOS- 5137872
JAYNNE LÍBERA SILVA DE MATTOS- 5136750
JONAS HENRIQUE NETO- 5137192
MAIDA MARIA GARCIA- 5137872
PATOLOGIAS NO CONCRETO ARMADO
Trabalho de conclusão de curso apresentada ao Curso de Engenharia Civil da Universidade de Uberaba, como requisito para obtenção do título de Bacharel em Engenheiro Civil.
Orientador: Profª. Ms. Carlos Roberto Mangussi
UBERABA-MG
2017
RESUMO
ABSTRACT
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Diferentes desempenhos de uma estrutura, com o tempo.	10
Figura 2: Corrosão por carbonatação	13
Figura 3: Concreto com fissuras causadas por retração plástica	16
LISTA DE TABELAS
INTRODUÇÃO
Historicamente as origens da argamassa armada remontam a 1855, quando Joseph Louis Lambot, construiu um barco utilizando um material que desenvolveu na França o qual chamava de “um aperfeiçoamento material de construção a ser usado como substituto da madeira em construções navais e arquitetônicas e também para finalidades domésticas, onde a umidade deve ser evitada”, como definiria na patente requerida em 1856. 
Lambot dava a esse material o nome de “fer-ciment”, que descrevia como “uma rede ou conjunto de arames ou barras metálicas cimentadas juntas com cimento hidráulico, de tal maneira a formar vigas e pranchas de qualquer tamanho desejado”. O projeto não teve grande repercussão, mas chamou a atenção de Joseph Monier, que vislumbrou a possibilidade de substituir os vasos de plantas ornamentais que até então produzia em madeira ou cerâmica, produtos que apodreciam ou quebravam com muita facilidade.
 Com o sucesso obtido, iniciou a produção de vários artefatos e estruturas de concreto armado, registrando várias patentes de cimento armados com ferro de vasos de cimento para horticultura e jardinagem (1867), tubos e tanques (1868), painéis decorativos para fachadas de edifícios (1869), reservatórios de água (1872), construção de pontes e passarelas (1873 e 1875) e de vigas de concreto armado (1878).
Os tempos modernos ditaram a certeza de que o concreto, como material de construção, é instável ao longo do tempo, alterando suas propriedades físicas e químicas em função das características de seus componentes e das respostas destes às condicionantes do meio ambiente. Às consequências que venham a comprometer o desempenho de uma estrutura, ou material, costuma se chamar de deterioração e os elementos agressores de agentes de deterioração.
. 
Devido à fissuração, M. Koenen propôs, já no ano de 1907, tencionar as barras de aço e, consequentemente, provocar tensões de compressão suficientemente elevadas no concreto, de movo a evitar a fissuração no caso de flexão. 
Um concreto armado com armadura “previamente tensionada” é denominado, hoje em dia, concreto protendido. As tentativas primitivas falharam, porque não e sabia ainda que o concreto, com o tempo, encurta-se pela retração e pela deformação lenta. Assim, perdia-se a pretensão realizada em aço comum. Somente em 1928, E. Freyssinet desenvolveu um processo com o emprego de aços de alta resistência, mediante o qual se poderiam provocar tensões de compressão suficientemente elevadas e permanentes.
OBJETIVO
Objetivo geral
Este trabalho tem como objetivo apresentar as patologias apresentadas no concreto armado.
Objetivo específico
Detalhar de forma clara a origem e composição do concreto armado;
As patologias mais comuns apresentadas pelo concreto armado;
As possíveis soluções para recuperação da estrutura de acordo com o diagnostico apresentado.
DEFINIÇÃO DO CONCRETO ARMADO
O concreto é um aglomerado constituído de agregados e cimento como aglutinante. É, portanto uma rocha artificial. A fabricação do concreto é feita pela mistura dos agregados (areia e cascalho) com cimento e água, à qual, conforme a necessidade é acrescentado aditivos, que influenciam as características físicas e químicas do concreto fresco ou endurecido. O endurecimento do concreto começa após poucas horas e, de acordo com o tipo de cimento, atinge ao 28º dia cerca de 60 a 90% de sua resistência.
Segundo a NBR 6118:2003, os elementos de concreto armado são aqueles cujo comportamento estrutural depende da aderência entre concreto e armadura, e nos quais não se aplicam alongamentos iniciais das armaduras antes da materialização dessa aderência.
O concreto armado é, pois, um material de construção composto, no qual a ligação entre o concreto e a armadura de aço é devida à aderência do cimento e a efeitos de natureza mecânica. As barras de armadura devem absorver os esforços de tração que surgem nas peças submetidas à flexão ou à tração, já que o concreto possui alta resistência à compressão, porém pequena resistência à tração.
O concreto armado é empregado em todos os tipos de construção e suas principais vantagens são que ele é facilmente moldável, ou seja, o concreto fresco adapta-se a qualquer tipo de forma, as armaduras de aço podem ser colocadas de acordo com fluxo dos esforços internos, ele resistente ao fogo, às influencias atmosféricas e ao desgaste mecânico, é próprio para estruturas monolíticas (sem juntas), que, por serem muitas vezes hiperestáticas, apresentam uma elevada reserva de capacidade resistente e segurança.
Porém, ele também possui suas desvantagens que são o grande peso próprio das construções, Menor proteção térmica e as reformas e demolição são trabalhosas e caras.
Cada material ou componente do concreto armado reage de uma forma particular aos agentes de deterioração a que é submetido. A analise da deterioração possibilita o julgamento de um produto (estrutura ou material), podendo-se admitir que seja considerado satisfatório quando ficar caracterizada uma relação positiva entre seu custo inicial, sua curva característica de deterioração sua vida útil e seu custo de reposição ou recuperação.
O conhecimento da vida útil da curva de deterioração de cada material ou estrutura são fatores de fundamental importância para a confecção de orçamentos reais para a obra, assim como de programas de manutenção adequados e realistas.
O fato de uma estrutura em determinado momento apresentar-se com desempenho insatisfatório não significa que ela esteja necessariamente condenada. A avaliação desta situação é, talvez, o objetivo maior da Patologia das estruturas, posto que esta seja a ocasião que requer imediata intervenção técnica, de forma que ainda seja possível reabilitar a estrutura.
Figura 1: Diferentes desempenhos de uma estrutura, com o tempo.
Fonte: Souza; Ripper, 2009, p, 18.
Como apresentado na figura 1, a estrutura pode apresentar três diferentes desempenhos ao longo das respectivas vidas úteis em função da decorrência de fenômenos patológicos diversos. 
No primeiro caso, representado pela curva traço-duplo ponto, está ilustrado o fenômeno natural de desgaste da estrutura. Quando há a intervenção, a estrutura se recupera voltando a seguir a linha de desempenho acima do mínimo exigido para sua utilização. 
No segundo caso, representado por uma linha cheia, trata-se de uma estrutura sujeita a dada altura, a um problema súbito como um acidente, por exemplo, que necessita de imediata intervenção corretiva para que volte a comportar-se satisfatoriamente. 
No terceiro caso, representado pela linha traço-monoponto tem uma estrutura com erros originais de um projeto de uma execução ou ainda, uma estrutura que tenha necessitado alterar seus propósitos funcionais, situações em que se caracteriza a necessidade de reforço. 
A situação ideal em relação à estrutura será de desenvolver o projeto de forma que a construção possa ser bem feita e o trabalho de manutenção facilitado mantendo-se adeterioração em níveis mínimos.
MASSA ESPECÍFICA
A massa específica do concreto simples é determinada em torno de 2.400 kg/m3. Considerando para as estruturas comuns uma taxa média de armadura de 100 kg de aço para cada metro cúbico de concreto, a massa específica do concreto armado chega a 2.500 kg/m3.
MÓDULO DE ELASTICIDADE
O modulo de elasticidade é um parâmetro numérico relativo a medida da deformação que o concre4to sofre sob a ação de tensões, geralmente tensões de compressão. Os concretos com maiores resistências a compressão normalmente deformam-se menos que os concretos com baixa resistência, e por isso têm módulos de elasticidade maiores. O módulo depende muito das características e dos materiais componentes do concreto, como o tipo de agregado, da pasta de cimento e a zona de transição entre a argamassa e os agregados.
COMPOSIÇÃO DO CONCRETO ARMADO
O concreto Armado é composto por uma mistura de cimento, areia, pedra e água, que forma uma massa flexível, que é armado com barras de ferro que são feitas de uma liga metálica muito resistente formada por ferro e carbono, que pode ser forjada e modelada. Após o endurecimento, essa massa se transforma em uma espécie de pedra artificial resistente que aguenta bastante compressão. 
Usando de maneira correta, essa junção que é denominada concreto armado, ela trará a estrutura segurança, resistência a tração e a compressão.
CIMENTO
O cimento Portland é produzido por meio da calcinação entre 1300 °C e 1500 °C de uma mistura de calcário e argilas, com adição de determinadas quantidades de gipsita. O resultado do processo, são pequenas bolotas que recebem o nome de clínquer que são moídas até virarem pó. Para ser utilizado nas construções, ele é acrescido de agua, para formar uma pasta. As reações químicas que provocam o endurecimento reduzem a agua no interior da pasta, devido ao calor gerado pela reação o que pode levar o cimento a trincar, para evitar que isso aconteça é acrescentado a areia na mistura. O nome dado a essa mistura é argamassa, para que vire concreto basta acrescentar brita a mistura.
AS PATOLOGIAS DO CONCRETO ARMADO
Patologia é a ciência da Engenharia que estuda sintomas, mecanismos, causas e origens dos chamados defeitos das construções civis, ou seja, é o estudo das partes que compõem o diagnóstico do problema. Nas edificações dedica-se ao estudo de problemas dos edifícios e as alterações funcionais causadas no mesmo.
O estudo das causas responsáveis pela implantação dos diversos processos de deterioração das estruturas de concreto é complexo, sendo matéria em constante evolução. Mesmo o agrupamento destas causas por similaridade, por exemplo, poderá ser extremamente discutível. Tem origem física, ou seja, originadas dos próprios materiais e peças estruturais durante as fases de execução ou utilização das obras, por falhas humanas, por ações externas e acidentes inclusive. As principais deformações que ocorrem no concreto são as devidas à retração, à deformação lenta e à variação de temperatura.
CORROSÃO DAS ARMADURAS
Segundo a NBR 6118:2003, a durabilidade das estruturas é altamente dependente da qualidade e a espessura do concreto do cobrimento da armadura.
 A corrosão da armadura é um processo eletroquímico que para ocorrer necessita da presença simultânea de umidade e do oxigênio. É uma das patologias mais comuns das estruturas de concreto armado.
 A permeabilidade do concreto, devido à alta relação água/cimento e dosagem inadequada, e a falha na elaboração do projeto estrutural e/ou na execução da obra, quando não garantem os cobrimentos das armaduras normalizados, constituem as principais causas da corrosão das armaduras.
Figura 2: Corrosão por carbonatação
Fonte: http://oengenheirocivil.com/carbonatacao-parte-1
Na figura 3 ocorre o processo de carbonatação do concreto, que pode ser definido como corrosão por lixiviação, que consiste na dissolução e arraste do oxigênio de cálcio devido a infiltração de agua, que são os responsáveis pela diminuição do pH do concreto e consequente corrosão. Quanto mais poroso ou fissurado for o concreto maior será a intensidade da corrosão da armadura.
A carbonatação resulta diretamente da ação dissolvente do dióxido de carbono (CO2) presente no ar atmosférico sobre o cimento hidratado, resultando na formação de carbonato de cálcio e reduzindo o pH do concreto à valores inferiores à 9,0 diminuindo sua alcalinidade. 
FISSURAS E TRINCAS
O aparecimento de fissuras no concreto foi considerado por muito tempo prejudicial, retardando a utilização do concreto armado. Hoje em dia, sabe-se que as fissuras são apenas capilares, quando as barras de aço escolhidas eram bem distribuídas e de diâmetro não muito grande. Em condições normais, não há nenhum perigo de corrosão para a armadura, desde que as fissuras sejam suficientemente pequenas.
A fissuração ocorre sempre que a deformação à tração a que o concreto está submetido excede sua própria resistência. A capacidade de deformação à tração do concreto varia com a idade e velocidade de aplicação da deformação. Há vários mecanismos básicos que podem originar deformações no concreto:
Movimentos gerados no interior do concreto: Normalmente estes efeitos só causam tensões se o movimento do concreto são restringidos. Estas restrições podem ser locais (armaduras) ou gerais (vínculos da estrutura) Exemplos: retração de secagem, expansão ou contração térmica, deformação plástica, etc.
Expansão de materiais no interior do concreto: É o caso da corrosão das armaduras, que se expandem. Gerando tração no concreto. 
Condições externas impostas Acarretadas da ação de cargas ou deformações impostas pela própria estrutura, como por exemplo: recalques diferenciais.
O concreto “jovem” é particularmente propício a fissurar. Dentro da fase de transição entre concreto fresco e concreto endurecido “jovem”, é um período crítico, que começa poucas horas depois da concretagem (cerca de 2 a 16 horas), já em que neste período as resistências à tração e a deformabilidade do concreto são muito baixas.
EROSÃO E DESGASTE
DISGREGAÇÃO
SEGREGAÇÃO
MANCHAS
EFLORESCÊNCIA
FLEXAS EXAGERADAS
PERDA DE ADERÊNCIA ENTRE CONCRETO
POROSIDADE
PERMEABILIDADE
TIPOS DE FISSURAS
Fissuração por retração plástica
 A fissuração por retração plástica habitualmente ocorre em lajes e por assentamento plástico que pode ocorrer nas bordas das peças de concreto. Ela é característica de concreto fresco, causado pela tensão capilar da água nos poros do concreto. Ocorrem nas primeiras 2 a 4 horas depois da mistura do concreto, pouco depois do desaparecimento do brilho da pasta úmida. Sua causa ocorre quando a perda d’água por evaporação supera a quantidade de água de exsudação, ativando forças capilares na água dos poros.
Figura 3: Concreto com fissuras causadas por retração plástica
Fonte: http://www.forumdaconstrucao.com.br/conteudo.php?a=17&Cod=1681
Como apresentado na figura a cima, o concreto sofre o processo de fissuração causada pela retração plástica, que é ocasionada pela exposição de sua superfície às intempéries como vento, baixa umidade relativa do ar e aumento da temperatura ambiente. 
Fissuração horizontal por assentamento plástico
Merece também atenção especial a fissuração horizontal por assentamento plástico, que pode ocorrer quando há pouca separação entre as armaduras. Estas fissuras causam delaminação do cobrimento de concreto sobre as armaduras. Quando coincide com outros mecanismos de deterioração, como ciclo gelo/desgelo ou corrosão das armaduras, corre-se o risco de desprendimento repentino e imprevisto da maior parte do cobrimento do concreto e consequente risco de ruptura estrutural.
Fissuração por cargas diretas 
São causadas por esforços produzidos por cargas aplicadas (flexão, cortante, torção, etc.). Devem se destacar os seguintes pontos:
Quando a fissura ocorre mais ou menos paralelamente à direção esperada da tensão principal de tração, é provável que sejam fissuras pequenas (menorque 0,5mm) devido às cargas de serviço, normalmente quando a armadura atua no limite de escoamento.
Enquanto nos ensaios de laboratório pode-se obter um grande número de fissuras com pouca separação entre si, na prática isto não deve ocorrer, pois as cargas de serviço reais raramente são bastante elevadas para gerar um grande número de fissuras.
Quando as larguras das fissuras devido às cargas são grandes, indica quase sempre que tenha sido incorreto o cálculo estrutural, posicionamento das armaduras ou o cálculo das cargas atuantes.
Fissuração causada por deformações impostas
 São causados por deformações impostas, como variação térmica, recalques, etc. Sua característica comum é que as tensões e consequente fissuração aparecem onde a estrutura ou elementos da mesma se opõe aos movimentos impostos. Quanto maior é a coesão das estruturas, mais elevadas serão as tensões e mais largas e profundas serão as fissuras. As diferenças térmicas são causas frequentes deste tipo de fissuração. 
Também podem ocorrer devido ao resfriamento rápido do concreto de grandes volumes, devido ao elevado calor de hidratação do cimento. Estas fissuras são sempre superficiais, de poucos mm ou cm de profundidade, tipo. Tendem a não serem visíveis quando da redução da temperatura, sendo, no entanto, visíveis quando se umedece a superfície do concreto.
Fissuras alinhadas com as armaduras 
A importância da fissuração em relação à durabilidade e capacidade de resposta durante a vida útil da estrutura, dependem fundamentalmente da fissura seguir ou não longitudinalmente a direção das armaduras. São especialmente importantes devido à corrosão das armaduras, aderência das armaduras e resistências frente aos esforços cortantes com o desenvolvimento da fissura longitudinal. As fissuras causadas por esforços de tração ou flexão derivados das cargas diretas, ou por deformações impostas, costumam ser perpendiculares às armaduras principais. No entanto, a existência de armaduras transversais às principais pode fazer com que as fissuras se alinhem com estas últimas.
As fissuras plásticas podem ocasionalmente alinhar-se com as armaduras. As fissuras por assentamento plástico são normalmente na direção das armaduras. O risco de ocorrência de fissuração ao longo das armaduras é alto, em particular para as armaduras transversais e, especialmente, nos casos que se tem um recobrimento de concreto menor nas armaduras secundárias do que nas principais, tal como nos estribos de vigas.
SOLUÇÃO
CONCLUSÃO 
BIBLIOGRÁFIA
Souza, Vicente Custodio de; Ripper, Thomas- PATOLOGIA, RECUPERAÇÃO E REFORÇO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO. PINI. São Paulo. Abril/2009.
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O que é concreto armado? Onde ele é usado na obra?<http://100pepinos.com.br/concreto-armado/>Acessado 8 de outubro de 2017.
De que é feito o cimente? Por que é misturado com areia nas construções? <https://mundoestranho.abril.com.br/tecnologia/de-que-e-feito-o-cimento-por-que-e-misturado-com-areia-nas-construcoes/> Acessado 8 de outubro de 2017.
Recuperação e reforma de estrutura de concreto armado<http://conic-semesp.org.br/anais/files/2016/trabalho-1000023051.pdf> Acessado 6 de outubro de 2017.
Patologias das construções <http://irapuama.dominiotemporario.com/doc/Patologiadasconstrucoes2002.pdf> Acessado 6 de outubro de 2017.
Retração-Redução do efeito e contração <http://www.forumdaconstrucao.com.br/conteudo.php?a=17&Cod=1681> Acessado 6 de outubro de 2017.