Aula 3 Durabilidade

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DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE
CONCRETO ARMADO
Profa. Dra. Eliana Barreto Monteiro
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VOCE SABE O PORQUE?
Uma pergunta intrigante que
ressalta é por que nossas
estruturas de concreto se
deterioram, muitas vezes com
menos de 20 anos de idade,
enquanto que as estruturas de
concreto dos romanos
conseguem durar mais de
2.000 anos?
Ponte Romana, século 19 AC,
Fonte: Branco et al (2013).
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As estruturas antigas 
com grandes 
quantidades de materiais 
se tornaram estruturas 
robustas, o que ajudou a 
aumentar a resistência 
aos agentes agressivos
... se tornaram mais 
duráveis 
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Nem tanto
Nem tão 
pouco
Pirâmides de Gizé - Egito
Belo Horizonte - Brasil
Fonte: Silva et al 2017
5Fonte: Silva et al 2017
Variáveis do 
projeto
Reais interações da 
estrutura
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Conceito de Durabilidade
O que é durabilidade?
A durabilidade é “ a capacidade que um produto, componente
ou construção possui de manter o seu desempenho acima
dos níveis mínimos especificados, de maneira a atender às
exigências dos usuários, em cada situação específica”
(CIB W80/RILEM 71-PSL, 1993)
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Conceito de Durabilidade
O que é durabilidade?
Capacidade de resistir à ação das intempéries, ataques químicos,
abrasão ou qualquer outro processo de deterioração, isto é, o
concreto durável conservará a sua forma original, qualidade e
capacidade de utilização quando exposto ao seu meio ambiente
(ACI 201, 1991)
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Conceito de Durabilidade
O que é durabilidade?
Capacidade da edificação ou de seus sistemas de desempenhar
suas funções ao longo do tempo, sob condições de uso
e manutenção especificadas no Manual
de Uso, Operação e Manutenção
(NBR 15 575, 2013)
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Conceito de Durabilidade
Interação concreto + meio ambiente = Função características físicas
características químicas
Características Físicas:
•Porosidade
•Permeabilidade
•Absorção
Características Químicas:
•Composição do Cimento
•Composição das Adições
Estas características permitirão uma maior ou menor capacidade de 
Interação com os agentes agressivos presentes no meio ambiente
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Conceito de Durabilidade
O material atingiu o fim da sua vida útil quando suas propriedades
sob dadas condições de uso deterioram a um tal ponto que a 
continuação do uso deste material é considerada, 
como insegura, ou antieconômica
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RECOMENDAÇÕES DE PRÁTICAS ADEQUADAS
VISANDO A DURABILIDADE
PROJETO
Prever drenagens eficientes
Evitar formas arquitetônicas e estruturais inadequadas
Garantir concreto de qualidade
Garantir cobrimento de concreto apropriados para proteção das armaduras
Detalhar adequadamente as armaduras
Controlar fissuração da peças
Prever espessuras de revestimentos protetores
Definir plano de inspeção e manutenção preventiva
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RECOMENDAÇÕES DE PRÁTICAS ADEQUADAS
VISANDO A DURABILIDADE
CONCRETO/ARMADURAS
Utilizar Baixa Relação a/c
Realizar cura
Utilizar cimento adequado com a classe de agressividade
Utilizar cobrimento adequado com a classe de agressividade
Atender as normas técnicas
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INFLUENCIA DO TIPO DE CIMENTO NA 
DURABILIDADE DO CONCRETO
Cimento sem adição proporciona maior quantidade
de reserva alcalina = coeficiente de segurança para 
carbonatação
Cimento com adição (pozolana, cinza volante,
microssílica e escória de alto forno) = menor 
permeabilidade
DEGRADAÇÃO CIMENTO
Lixiviação CPIII e CPIV 
Reação Álcali-Sílica CPIII e CPIV 
Corrosão por Carbonatação CPII E F Z e CPV 
Corrosão por Cloretos CPIII e CPIV 
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CAMADA DE 
COBRIMENTO
BARREIRA 
QUÍMICA
BARREIRA 
FÍSICA
RECOMENDAÇÕES DE PRÁTICAS ADEQQUADAS PARA 
AUMENTAR A DURABILIDADE DAS ARMADURAS
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PROJETAR PARA A DURABILIDADE
O PROBLEMA DE DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE 
CONCRETO DEVE CONSIDERAR OS SEGUINTES ASPECTOS:
A classificação da agressividade do meio ambiente;
A classificação da resistência do concreto a 
deterioração;
Os modelos de deterioração e envelhecimento das 
estruturas de concreto;
A vida útil desejada, ou seja, o período de tempo em qual 
se deseja que a estrutura atenda a certos requisitos 
funcionais com um mínimo de manutenção. 
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NBR 6118 PROJETAR PARA A DURABILIDADE
Classe de 
agressividade 
ambiental
Agressividade
Classificação 
geral do tipo de 
ambiente para 
efeito de projeto
Risco de 
deterioração da 
estrutura
I Fraca
Rural
Insignificante
Submersa
II Moderada Urbana Pequeno
III Forte
Marinha
Grande
Industrial
IV Muito forte
Industrial
Elevado
Respingos de 
maré
IV CLASSE DE AGRESSIVIDADE AMBIENTAL
IV CLASSE DE AGRESSIVIDADE AMBIENTAL
Estaleiro – PE Fonte: Aquino et al, (2016)
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PROJETAR PARA A DURABILIDADE
Classe do 
concreto
Nível de 
resistência
Máxima relação 
água/cimento
Deterioração por 
carbonatação
Deterioração por 
ataque por 
cloretos
% de adição % de adição
Durável ≥ 40 MPa ≤ 0,45 ≤ 10% de pozolana, 
sílica ativa ou escória 
de alto forno
≥ 20% de pozolana
ou sílica ativa
≥ 65% de escória 
de alto forno
Resistente ≥ 30 MPa ≤ 0,50 ≤ 10% de pozolana ou 
sílica ativa
≤ 15% de escória de 
alto forno
≥ 10% de pozolana
ou sílica ativa
≥ 35% de escória 
de alto forno
Normal ≥ 25 MPa ≤ 0,60 qualquer qualquer
Fraco ≥ 20 MPa ≤ 0,65 qualquer qualquer
CLASSIFICAÇÃO DOS CONCRETOS FRENTE AO RISCO DE CORROSÃO DAS ARMADURAS 
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PROJETAR PARA A DURABILIDADE
COBRIMENTO DO CONCRETO SEGUNDO A CLASSE DE AGRESSIVIDADE
Concreto
Componente ou 
elemento
Classe de agressividade
I II III IV
Cobrimento nominal (mm)
Concreto armado La jeViga/pilar
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NBR 6118
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PROJETAR PARA A DURABILIDADE
NBR 6118
CLASSIFICAÇÃO DA AGRESSIVIDADE DO AMBIENTE 
SOBRE ARMADURAS
Classe da 
agressividade
Macro Clima Gás carbônico no 
ambiente
I Atmosfera rural 0,3%
II urbana 0,3%
III marinha ou 
industrial
0,3%
IV Pólos industriais >0,3%
fonte: Adaptado de HELENE (1995)
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PROJETAR PARA A DURABILIDADE
CORRESPONDENCIA ENTRE AGRESSIVIDADE DO AMBIENTE E
DURABILIDADE DO CONCRETO
Classe de agressividade 
ambiental
Agressividade Concreto 
recomendado
I FRACA qualquer tipo
II MÉDIA Normal, resistente 
e durável
III FORTE Resistente e 
durável
IV MUITO 
FORTE
Durável
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• NBR 6118:2014 - Projeto de
estruturas de concreto -
Procedimento
• NBR 14931:2004 -
Execução de estruturas de
concreto - Procedimento
NORMATIZAÇÃO (PRINCIPAIS)
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PROJETAR PARA A DURABILIDADE
X = K T
X Profundidade que os cloretos alcançam por difusão
Profundidade que a frente de carbonatação avança
T Tempo
k Constante
k CARBONATAÇÃO0,1 a 1,0 cm 2/anoCLORETOS0,15 a 2,7 cm 2/ano
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PROJETAR PARA A DURABILIDADE
Exemplo 1 : 
Em quantos anos a frente de carbonatação atinge a 
armadura numa edificação de 2,0 cm de cobrimento, 
para uma estrutura construída com 15 MPa?
K = 0,7 Resposta: 8 anos
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PROJETAR PARA A DURABILIDADE
Exemplo 2 : 
Numa estrutura com cobrimento de 2,5 cm e Fck = 50 
MPa, os cloretos vão atingir a armadura em 50 anos?
K = 0,2
Resposta: Não, em 50 anos os cloretos vão atingir 1,40 cm 
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CALCULO DE VIDA ÚTILExemplo 3: 
Sua empresa foi contratada para inspecionar uma estrutura de uma
garagem com 40 anos de idade numa cidade do interior.
Dados coletados:
 O concreto da obra é de fck igual a 40 MPa, módulo de elasticidade
igual a 30 GPa e absorção de água de 5%.
 A armadura utilizada é do tipo CA 50.
 O cobrimento da viga e do pilar é de 20 mm e a profundidade de
carbonatação é de 30 mm.
Quanto tempo foi necessário para iniciação da corrosão na estrutura? Se
não iniciou, quanto tempo falta para seu início?
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CALCULO DE VIDA ÚTILExemplo 3: 
Cálculo do K
FONTE: MEDEIROS (2018)
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CALCULO DE VIDA ÚTILExemplo 3: 
FONTE: MEDEIROS (2018)
Cálculo do Tempo de iniciação e 
propagação da corrosão
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VIDA ÚTIL DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO
A vida útil é “ o tempo em que a estrutura se mantém
dentro de um limite mínimo de comportamento em serviço
para qual foi projetada, sem elevados custos de manutençãoe reparação (CEB, 1989)
O que é vida útil?
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VIDA ÚTIL DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO
Período de tempo em que um edifício e/ou seus sistemas 
se prestam às atividades para as quais foram projetados 
e construídos, com atendimento dos níveis de desempenho
previstos nesta norma, considerando a periodicidade
e a correta execução dos processos de manutenção
especificados no respectivo Manual de Uso, Operação
e Manutenção (a vida útil não pode ser confundida
com prazo de garantia legal ou contratual) 
O que é vida útil?
(NBR 15575, 2013)
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Fatores identificados como “regra dos 4C”
(HELENE, 2011):
 Composição ou traço do concreto;
 Compactação ou adensamento efetivo do 
concreto na estrutura;
 Cura efetiva do concreto na estrutura;
 Cobrimento das armaduras.
VIDA ÚTIL DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO
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VIDA ÚTIL DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO
Os coeficientes de segurança das normas são fixados para 
uma vida útil de cinqüenta anos
Porque vida útil de 50 anos?
Segundo a NBR 6118 (2014), as estruturas de concreto armado 
devem ser projetadas e construídas de modo que, sob as 
condições ambientais previstas na época do projeto, 
e mantendo a sua utilização conforme preconizado em projeto, 
conservem sua segurança, estabilidade e aptidão em serviço, 
durante um período mínimo de 50 anos. 
O QUE SE PASSA AO FIM DE 50 
ANOS, OU SEJA, O FIM DA VIDA 
ÚTIL ESTRUTURAL?
REDUÇÃO DA 
RESISTÊNCIA 
DOS 
MATERIAIS
PROBABILIDADE 
DE COLAPSO
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PASSA A SER UMA ESTRUTURA 
INSEGURA, “ILEGAL”!
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A) PENETRAÇÃO DE AGENTES AGRESSIVOS POR 
DIFUSÃO OU PERMEABILIDADE
B) FISSURAÇÃO DEVIDA ÀS FORÇAS DE EXPANSÃO DOS 
PRODUTOS DE CORROSÃO
C) LASCAMENTO DO CONCRETO E CORROSÃO 
ACENTUADA
D) LASCAMENTO ACENTUADO E REDUÇÃO 
SIGNIFICATIVA DA SEÇÃO DA ARMADURA
Andrade (2001) comenta que o 
tempo ou período de iniciação da 
corrosão também é conhecido 
como a vida útil de projeto de 
uma estrutura de concreto
Qual figura significa o fim da vida útil de projeto?
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VIDA ÚTIL DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO
NBR 6118 (2014) 
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G
R
A
U
 D
E
 D
E
G
R
A
D
A
Ç
Ã
O
CO2, Cl-
TEMPO
Nível Máximo Aceitável
VIDA ÚTIL
INICIAÇÃO PROPAGAÇÃO
CORREÇÃO
VIDA ÚTIL DE PROJETO
Período de tempo 
correspondente ao 
intervalo que inicia no fim 
da concretagem até a 
despassivação das 
armaduras
FONTE: FIGUEIREDO E MEIRA, 2013.
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VIDA ÚTIL DE UTILIZAÇÃO
Conceito de vida útil de utilização da estrutura atingida 
evidenciada pelas fissuras provocadas pela corrosão das 
armaduras
Período de tempo que vai até 
o momento do surgimento 
de manchas na superfície do 
concreto ou quando ocorrem 
as primeiras fissuras 
provenientes da expansão
das armaduras pelo produto 
da corrosão
NBR 6118 (2014) 
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VIDA ÚTIL TOTAL
Conceito de vida útil total da estrutura atingida evidenciada 
pela ruptura dos elementos estruturais
Período de tempo que vai 
até a ruptura total ou 
parcial da estrutura. 
corresponde ao período na 
qual ocorreu uma redução 
na seção resistente do aço 
significante ao colapso 
total ou parcial
NBR 6118 (2014) 
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VIDA ÚTIL RESIDUAL
Conceito de vida útil residual foi adquirida após recuperação 
estrutural
Corresponde ao período 
de tempo, a partir de um 
determinado momento 
após uma vistoria , em que 
a estrutura ainda será 
capaz de desempenhar 
satisfatoriamente sua 
função a qual foi projetada
NBR 6118 (2014) 
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Evolução Conceitual de um 
Projeto de Estruturas
Fonte: Poissan (2010).
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 O Concreto apresenta limitação que apenas a resistência 
não atendia = Durabilidade (D)
 A durabilidade foi reforçada com seu comportamento 
em uso = Desempenho (DES)
 Com a inserção da variável tempo surge = 
Vida Útil (VU)
 Atualmente com a produtividade, custo e preservação do 
meio ambiente = Custo do Ciclo de Vida (CCV)
 Através de vários estudos de custos de manutenção ao 
longo da vida útil e impacto ambiental = 
Sustentabilidade (SUS) Fonte: Poissan (2010)
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Estruturas Duráveis
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Millennium Palace, 
46 Andares, SC. 
Fonte: sc.olx.com.brEm contraste com a maioria 
das estruturas históricas, nos 
dias atuais a uma forte 
demanda por estruturas
mais longas e esbeltas, onde 
seu peso precisa ser mínimo. 
Esse movimento acaba 
aumentando a 
suscetibilidade
da estrutura a deterioração, 
então ela
Precisa ser durável! 
(SORONIS, 2002)
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HELENE, 2006
Centro 
Empresarial 
Nações 
Unidas
São Paulo
1998
Altura 179 m
fck = 50 MPa
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São Paulo – 2005
FcK = 149 MPa
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PROPRIEDADES TEMPO RECORDE CONVENCIONAL
PROFUNDIDADE DE 
CARBONATAÇÃO
91 DIAS ZERO 28 mm
ABSORÇÃO ÁGUA 
POR IMERSÃO
0,35% 5,1%
ABSORÇÃO DE 
ÁGUA POR 
CAPILARIDADE
1,20 kg/cm2 12,0 kg/cm2
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Fonte: MEHTA; MONTEIRO, 2008
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Burj Khalifa Dubai
Emirados Árabes
Início construção 2005
Fim construção 2010
12 mil operários trabalharam
Altura 705 a 808 m
fck = 80 MPa Torre principal
fck = 50 MPa demais estruturas
REVISTA CONCRETO, 2007
Custo – US$ 1 Bilhão
160 Andares
53 Elevadores
3 mil vagas estacionamento
Burj Khalifa 
 Concreto Armado de 
alta densidade e baixa
permeabilização
(330 000 m³ ) 
 Proteção Catódica. 
192 pilares com mais
de 50 m, 22 milhões
de horas trabalhadas , 
1325 dias de 
escavação. 
FONTE: SOBRAL,2020 
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Fonte: MEHTA; MONTEIRO, 2008
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•Concreto de Alta Resistência 
Sílica Ativa e Superplastificantes
RESISTÊNCIA
CONCRETO
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Possui 343 
metros de altura. 
Sua construção 
participaram 500 
operários.
Durou 3 anos.
Seu custo 394 
milhões de euros. 
A ponte foi construída tendo como horizonte 120 anos de vida útil.
O Viaduto de Millau (França) 
Santana; Gois (2017)
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A ponte foi construída tendo como horizonte 120 anos de vida útil.
A Ponte Vasco da Gama (Lisboa – Portugual)
Branco et al (2013)
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Ponte Hong Kong-Zhuhai-Macau – Maior ponte marítima do mundo localizada 
em Guizhou, China.
Foto: Anthony Wallace / AFP
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“Porque somos mortais, 
inevitavelmente mortais, 
tendemos a acreditar que tudo o 
que dure mais do que nós é 
eterno”.
(Vicente Custódio de Souza)
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