Aula 3 Patologia Eliana

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EFEITO DO FOGO NAS ESTRUTURAS DE 
CONCRETO ARMADO
Profa. Eliana Barreto Monteiro
2Gran Circo Norte – Americano 1961
 15 de dezembro de 1961 – Niterói/RJ
 503 pessoas morreram
Sales, 2015 
DETERIORAÇÃO DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO
EFEITO DO FOGO
3Edifício Andraus no Centro de São Paulo 1972 
 Causa: Sobrecarga do Sistema Elétrico
 16 mortos e 330 feridos
Sales, 2015 
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4Edifício Joelma no Centro de São Paulo 1974 
 Causa: Curto Circuito em Aparelho de Ar Condicionado
 188 mortos e 345 feridos
Sales, 2015 
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Lojas Renner em Porto Alegre 1976 
 41 mortos e 60 feridos Sales, 2015 
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Canecão Mineiro 2001 
 Causa: Queima de fogos no palco
 7 mortos e 300 feridos
Sales, 2015 
3
7Eletrobrás- Rio de Janeiro, 26 Fevereiro 2004
8INSS-Brasília, 27 Dezembro 2005
9
Boate kiss, 27 de janeiro de 2013
 Causa: Queima de fogos no palco
4
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Museu da Língua Portuguesa, 21 de dezembro de 2015
 Causa: Iniciou com a troca de uma lâmpada
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WORLD TRADE CENTER
Nova Iorque
11 Setembro 2001
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FATOS E CURIOSIDADES
O impacto dos aviões (velocidade de 960 km/h) provocou a imediata destruição
de uma parte dos pilares da fachada atingida, bem como parte da estrutura
do núcleo. 
As explosões dos taques de combustíveis provocaram a destruição de uma parte 
das fachadas e incêndio que atingiu mais de 1000º C. Bastam 500º C para que o
aço perca 80% da sua resistência.
A parte superior das torres desmoronou sobre a inferior e provocou o colapso 
das torres em forma de implosão. A Torre 1 colapsou em 103 minutos e a Torre 2
colapsou em 56 minutos. 
A causa principal da queda das torres foi a ocorrência de altas temperaturas 
por longo tempo, fruto da enorme quantidade de óleo combustível derramado 
na estrutura, o que causou o escoamento do aço
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DETERIORAÇÃO DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO
EFEITO DO FOGO
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DETERIORAÇÃO DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO
EFEITO DO FOGO
Aeroporto Santos Dumont
Rio de Janeiro 13 de Fevereiro de 1998
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LOBRAS
Recife
21 Dezembro 1994
ASFIXIA
PANICO
QUEIMADURAS
COLAPSO
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GALPÃO
Jaboatão
Empresa de Artefatos de Papel 
Os pilares e vigas apresentam coloração rosa, 
fissuras de abertura entre 0,1 e 0,3 mm e, em 
alguns pontos, desplacamento do recobrimento 
da aresta (spalling).
Coloração rosa, fissuras e desplacamento do 
recobrimento de aresta.
Detalhe do lascamento
RIBEIRO et al, 2013
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Concreto
Aço
18
755
1095
1275
36 55 68
y = 260x - 522338
R² = 0,9694
y = 16x - 32155
R² = 0,9884
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
2012 2013 2014 2015 2016
Q
ua
nt
id
ad
e
Ano
Estatísticas de Incêndio*
Pernambuco e Brasil - 2012 a 2014
BRASIL PERNAMBUCO Linear (BRASIL) Linear (BRASIL) Linear (PERNAMBUCO)
Dados: Instituto de Sprinkler do Brasil*Exceto Residenciais
Sales, 2015 
DETERIORAÇÃO DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO
EFEITO DO FOGO
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Comportamento dos materiais do 
concreto em altas temperaturas
Água:
Em altas temperaturas, a dilatação térmica 
da água influencia sobremaneira o processo 
de lascamento do concreto por meio dos 
gradientes de pressão associados à 
vaporização e transporte de grandes 
quantidades de água.
O concreto é incombustível e não emite gases tóxicos 
quando expostos a altas temperaturas
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Lascamento
(Spalling)
DETERIORAÇÃO DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO
EFEITO DO FOGO
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O spalling ocorre quando a pressão 
de vapor dentro do material 
aumenta a uma taxa maior do que 
o alívio de pressão causado pela 
liberação de vapor para a 
atmosfera. Sua manifestação é, 
portanto, mais freqüente em 
concretos que apresentam uma 
estrutura de poros mais refinada e 
uma umidade interna elevada.
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EUROTUNEL (França-Inglaterra)
França - Inglaterra
18 Novembro 1996
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DANOS TÍPICOS EM LAJES
HUSNI, 2013
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Pasta de Cimento Portland:
•Até 80°C - quimicamente estável;
•100°C - evaporação da água livre nos interstícios;
•180°C - desestruturação química efetiva;
•200°C - água evaporada reduz as forças de Van der Walls 
entre as camadas de C-S-H;
•Até 300°C -acentua o aparecimento de fissuras e uma ligeira
perda de resistência;
•De 400°C à 600°C - dessecação dos poros seguida da 
decomposição dos produtos de hidratação e destruição do gel de 
C-S-H. A reação endotérmica da desidratação do hidróxido de 
cálcio Ca(OH)2 libera o óxido de cálcio CaO e água. Essas reações 
químicas são acompanhadas de redução de volume, contribuindo 
para o aumento de fissuras:
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Agregados:
Calor provoca expansões no agregado que 
pode ser destrutiva para o concreto
CONDUTIVIDADE TÉRMICA:
BAIXA ------ BASALTO;
MÉDIA –---- CALCÁREOS CALCÍTICO E DOLOMÍTICO;
ELEVADA – QUARTZO.
DETERIORAÇÃO DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO
EFEITO DO FOGO
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Aço:
Fusão: aproximadamente 1550°C;
Incêndio: temperatura máxima 1200°C;
(Nesta temperatura a resistência se anula)
DETERIORAÇÃO DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO
EFEITO DO FOGO
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Degradação física do concreto:
Delaminação Superficial
Lascamento
(Spalling)
Explosivo (Explosive 
Spalling)
Delaminação Gradual 
(Sloughing)
DETERIORAÇÃO DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO
EFEITO DO FOGO
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Degradação física do concreto:
Spalling
DETERIORAÇÃO DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO
EFEITO DO FOGO
CORBITT-DIPIERRO (2007)
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Degradação física do concreto:
Sloughing
DETERIORAÇÃO DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO
EFEITO DO FOGO
CORBITT-DIPIERRO (2007)
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Degradação física do concreto:
Perda de aderência aço-concreto
Após 100°C-redução da perda de aderência é sensível em 
função do aumento e duração do aquecimento;
Após 400°C-perda de aderência é maior do que a redução 
de resistência a compressão do concreto;
Após 600°C- perda completa da aderência.
DETERIORAÇÃO DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO
EFEITO DO FOGO
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Degradação física do concreto:
Corrosão
1. O hidróxido de cálcio da pasta endurecida se 
recompõe, recuperando o pH inicial apenas nas 
camadas superficiais molhadas, deixando o interior 
ressecado do concreto despassivado à mercê da 
“frente de carbonatação” de fora para dentro. 
DETERIORAÇÃO DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO
EFEITO DO FOGO
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DETERIORAÇÃO DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO
EFEITO DO FOGO
1. Inspeção visual;
2. Ensaio de Carbonatação;
3. Esclerometria;
4. Ensaio de Ultra-som (uniformidade e módulo de 
deformação do concreto);
5. Resistência do aço (tensão de escoamento e tensão de 
ruptura à tração);
6. Resistência à compressão e módulo de elasticidade do 
concreto (Corpo-de-prova extraído- NBR 5739/99);
7. Deslocamento de componentes estruturais;
8. Avaliação do alcance das fissuras do revestimento;
9. Monitoramento das aberturas das juntas;
10. Mapeamento das fissuras na cobertura e medida do 
deslocamento do edifício;
Inspeção
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Fonte: PAZINI, 2003
Inspeção Visual
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Inspeção Visual
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DETERIORAÇÃO DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO
EFEITO DO FOGO
Armadura flambado
devido a incêndio
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DETERIORAÇÃO DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO
EFEITO DO FOGO
Perda de 40% a 45% da 
capacidade portante
Fonte: Husni, 2013
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37Ensaio de Carbonatação
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Esclerometria
ESCLEROMETRIA
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ULTRA-SOM
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40
Fonte: BARBOSA, 2005
Extração de corpos-de-prova
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FISSURAÇÃO PELA EXPOSIÇÃO A EXTREMOS
PROGNÓSTICO:
Fissuração superficial
Deformação do concreto
Lascamento do recobrimento
Deformação do aço
Ruptura dos elementos estruturais
DETERIORAÇÃO DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO
EFEITO DO FOGO
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FISSURAÇÃO PELA EXPOSIÇÃO A EXTREMOS
ATUAÇÕES CORRETIVAS:
 Escoramento
 Reparo com graute ou micro-concreto fluido
 Reparo com argamassa de forma manual
 Reforço com adição de armadura e concreto projetado
 Reforço com chapas metálicas ou perfis metálicos
 Recuperação do monolitismo com injeção de epoxi 
DETERIORAÇÃO DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO
EFEITO DO FOGO
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FISSURAÇÃO PELA EXPOSIÇÃO A EXTREMOS
Temp. 
(oC)
Perda de água, Reações 
Químicas e Danos
Cor do Concreto
Resistência Residual em 
% da Resistência Inicial
20 Evaporação da água 
capilarCinza
100
200
95
300 Perda de água de gel; 
aparecimento das 
primeiras fissuras 
superficiais; Ca(OH)2 se 
transforma em CaO
Rosa400 88
500 Concreto começa a 
desagregar
75
600 Vermelho 55
900 Concreto desagregado, 
sem nenhuma 
resistência
Cinza-
Avermelhado
10
1000
Amarelo 
Alaranjado
0
DETERIORAÇÃO DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO
EFEITO DO FOGO
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DETERIORAÇÃO DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO
EFEITO DO FOGO
O aço e o concreto têm suas resistências reduzidas quando
submetidos a altas temperaturas. As estruturas de concreto,
sobretudo aquelas de concretos de alta resistência (CAR e
CAD), podem estar sujeitas à degradação prematura por
meio do “spalling”.
As patologias decorrentes de um incêndio abreviam a vida
útil da edificação sinistrada, e a identificação das mesmas é
de suma importância para e reabilitação do imóvel.
Conclusão:
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Estudo de Caso 1
Recorde em concreto
de alta resistência, colorido,
empregado em vários 
pilares do Edifício e-Tower,
na cidade de São Paulo.
PESQUISA POR PAULO HELENE DA USP, CARLOS 
BRITEZ PEDRO BILESKY E ANTONIO BERTO DO IPT
47
Três réplicas dos 
pilares reais foram
construídas a título 
de protótipos no pátio 
da USP, para ensaios de 
simulação de incêndio.
Estudo de Caso 1
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 Concreto envelhecido naturalmente ao ambiente
agressivo local (8 anos);
 Pigmentação inorgânica do concreto, com uso de óxido 
de ferro (Fe2O3), como recurso útil na avaliação do 
concreto pós-incêndio através da mudança de cor do 
concreto colorido (pigmentado);
Caracterização do concreto: 
Estes testemunhos foram rompidos e forneceram uma 
resistência característica à compressão de 
140 MPa, superior à resistência à compressão obtida 
durante os moldados em 2002 de 125 MPa.
Estudo de Caso 1
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49
Estudo de Caso 1
COLOCAÇÃO DE TERMOPARES
50
Estudo de Caso 1
ENSAIO NO FORNO (SIMULAÇÃO DE INCÊNDIO)
51
Estudo de Caso 1
 A temperatura do forno – simulação da curva de aquecimento 
padrão ISO 834 –, foi monitorada e medida através de seis 
termopares tipo K, mantidos a uma distância de 150 mm das 
faces da amostra, distribuídos em pontos estratégicos, sendo dois 
para cada face exposta ao fogo; posicionados a 1/3 e a 2/3 da 
altura total do elemento.
 No programa térmico, foi estabelecido que o tempo de 
exposição ao fogo do pilar protótipo seria de 180 min (3h), com 
ensaio de simulação de incêndio caracterizado pela curva padrão 
de aquecimento ISO 834. O pilar protótipo foi ensaiado sem 
carregamento e com exposição de três faces ao fogo, em virtude 
das dimensões originais da câmara do forno, o que propiciou que 
uma das faces (onde os termopares estavam instalados) 
permanecesse de livre acesso durante o ensaio de simulação de 
incêndio. 
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Estudo de Caso 1
O pilar protótipo perdeu 
aproximadamente 5% de sua 
seção transversal somente pelo 
efeito de spalling 
(perda física de massa). 
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Estudo de Caso 1
54
Estudo de Caso 1
O pilar protótipo de concreto de alta resistência
apresentou um bom desempenho quando expostos 180
min (3h) ao fogo, mantendo sua integridade, com 95% de
sua área de seção transversal original preservada (somente
5% reduzida efetivamente por efeito de spalling) e
expondo apenas 5% de toda a armadura perimetral
(longitudinal e transversal), mostrando ser dispensável,
nesse caso, o uso de fibras de polipropileno.
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Estudo de Caso 2
REPARAÇÃO PARCIAL DA ESTRUTURA DE UM EDIFÍCIO DE CONCRETO ARMADO 
ATINGIDO POR UM INCÊNDIO
Reparo (Pilar):
• Limpeza superficial;
• Encamisamento de ¾ do pilar;
• Armadura adicional
• Preenchimento de 15 cm de concreto com aditivo superplastificante;
• Retirada a fôrma, foi realizada cura úmida, empregando uma manta sobre o pilar;
• Preenchimento do ¼ restante.
Husni (2013)
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Estudo de Caso 2
Reparo (viga com destacamento):
• Limpeza superficial;
• Aumento da rugosidade;
• Armadura adicional
• Preenchimento com concreto com aditivo superplastificante;
• Retirada a fôrma, foi realizada cura úmida, empregando uma manta sobre
a viga;
Husni (2013)
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Estudo de Caso 2
Husni (2013)
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58Husni (2013)
Reparo (vigas com fissuras):
• Limpeza superficial – ar comprimido;
• Injeção de resina epoxídica – baixa viscosidade;
• Adição de chapas de aço em forma de “U”, transversalmente à viga;
• Adição de chapas retangulares na base da viga com 3 mm de espessura 
e 8 cm de largura.
Resina epóxi Chapa retangular + chapa “U”
Chapa metálica “U”