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Assunto

"A durabilidade é uma qualidade da estrutura e a vida útil é a quantificação desta qualidade." Esta frase apresenta a temática do artigo intitulado Vida útil das estruturas de concreto de autoria dos professores Sílvia Santos e André Sagave. Este artigo contém alguns dos modelos matemáticos existentes, utilizados para a previsão da vida útil de uma estrutura de concreto, com o objetivo de indicar ao Engenheiro de Estruturas como projetar suas obras e contemplar as exigências de durabilidade previstas na NBR 6118:2003 que, apesar de não explicitar o processo de cálculo e o período mínimo de vida útil, deixa claro sua importância para a manutenção das condições de utilização da obra.

Artigo

De acordo com Silva (2001) os termos vida útil e durabilidade estão tão próximos que, por vezes, são utilizados de maneira equivocada. A durabilidade é uma qualidade da estrutura e a vida útil é a quantificação desta qualidade.

A qualidade de uma obra recém concluída, ou mesmo ao longo de sua vida útil, está diretamente ligada à qualidade do projeto. Entenda-se por projeto, o conjunto de todos os projetos que formam uma obra: arquitetônico, estrutural, hidro-sanitário, elétrico, telefônico entre outros tantos. A falta de compatibilidade entre alguns deles pode levar à redução de vida útil de uma estrutura.

Para Siemes  et. al.(1998), com relação à durabilidade, a atual forma de projetar estruturas é até razoável, porém qualitativa. Os critérios de desempenho não são estabelecidos de forma adequada e a vida útil das estruturas não é expressa de forma quantitativa. Uma vida útil satisfatória poderá ser atingida com a utilização de um cobrimento mínimo adequado, limitação da  relação a/c máxima e da abertura de fissuras, entre outros, porém sem o estabelecimento de um valor numérico de referência para quantificar esta vida útil. Outrossim, dependendo do ambiente em que a obra está inserida, esta abordagem poderá ser inadequada ou extremamente rigorosa.

Diante deste contexto é possível notar um aprimoramento das normas voltadas às estruturas de concreto (DIN 1045:1988; BS 8110:1997; ACI 318/318R:1996 e NBR 6118:2003). Percebe-se uma valorização das etapas de projeto e execução, determinando responsabilidades com uma manutenção preventiva prevista em projeto e estabelecendo que os diferentes elementos de uma construção podem ter a vida útil e manutenção preventiva diferenciadas.

Conceitos e Critérios

A associação dos conceitos de vida útil e durabilidade é, muitas vezes, inevitável. De acordo com Souza e Ripper (1998), uma vez conhecidas as características de deterioração do concreto e da estrutura, a durabilidade será o parâmetro que relaciona a aplicação destas características a uma determinada obra. Dependendo da agressividade do ambiente esta obra irá se comportar de maneiras diferentes. Este comportamento definirá a sua vida útil. Ou seja, um mesmo concreto apresentará desempenho (vida útil) diferente se exposto a um ambiente marítimo ou rural, por exemplo.

Segundo Andrade (1992) a vida útil das estruturas é o período "durante o qual a estrutura conserva todas as características mínimas de funcionalidade, resistência e aspectos externos exigíveis".

Segundo o CEB, em seu boletim BI 213/214 (1993), os requisitos básicos de projeto versus durabilidade são os que uma estrutura de concreto será projetada, construída e utilizada de forma que, mesmo sobre influência das condições ambientais, mantenha condições de segurança, utilização e aparência aceitável durante um período de tempo implícito ou explícito, sem exigir altos custos de manutenção e/ou reparos. Salienta ainda que a vida útil das estruturas está prevista para um período de 50 anos. Entretanto, estruturas especiais podem ser projetadas para um período de 100 anos ou mais e, ainda, outras estruturas podem requerer um tempo de vida útil mais curto, menores que 25 anos.

O texto da nova NBR 6118:2003 estabelece que, por vida útil de projeto, “entende-se o período de tempo durante o qual se mantêm as características das estruturas de concreto, desde que atendidos os requisitos de uso e manutenção prescritos pelo projetista e pelo construtor”. O novo texto não apresenta nenhum modelo de previsão de vida útil, tão pouco define um período mínimo (numérico), como apresentado no boletim BI 213/214 (1993) do CEB. Todavia, é claro com relação aos requisitos e exigências relativos à durabilidade das estruturas. É dada ênfase para a previsão da manutenção das estruturas, já na fase de projeto e ao controle tecnológico do concreto (NBR 12655:1996) preparado em obra e/ou produzido em centrais dosadoras. Preconiza ainda que deve ser estudado e produzido para a obra um manual no qual devem constar os requisitos de utilização e manutenção preventiva que garantam a vida útil prevista para a estrutura.

Modelos de previsão de vida útil

A vida útil das estruturas está intimamente ligada à manifestações patológicas que estas venham a apresentar. O surgimento de patologias em estruturas de concreto tem sua origem em falhas que ocorrem durante as fases de realização de uma construção: concepção, projeto, execução e utilização.

Diversos autores têm se preocupado com o levantamento das causas dos problemas patológicos em estruturas de concreto, tentando buscar aquelas responsáveis pelo maior número de ocorrências. Todavia, as causas podem ser tantas que as conclusões nem sempre são concordantes, especialmente porque as pesquisas ocorrem em realidades diferentes, o que significa técnicas de concepção e construção diferentes, além de distintos ambientes de exposição das estruturas. Além disso, os resultados das avaliações ainda podem ser influenciados pelos critérios de avaliação do observador. O quadro 1 apresenta uma análise percentual de problemas patológicos que influenciam na redução de vida útil das estruturas, realizada por diversos autores (SOUZA e RIPPER, 1998).

Quadro 1: Análise percentual das causas de problemas patológicos em estruturas de concreto (SOUZA E RIPPER, 1998)

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Diante deste panorama, diversos modelos de previsão de vida útil (curva de desempenho versus tempo) vêm sendo estudados, especialmente nas últimas décadas, uma vez que a durabilidade passou a ser tratada com mais ênfase por projetistas e construtores de estruturas de concreto.

A maioria dos trabalhos voltados a este assunto é direcionada para modelos matemáticos de previsão  da vida útil das estruturas por meio do estudo da corrosão das armaduras, uma vez que este fenômeno apresenta um grande índice de ocorrência patológica nas estruturas de concreto e, a degradação por ele causada, pode reduzir significativamente o desempenho das mesmas (HELENE, 1993; ANDRADE, 1997).

Kraker (1982), citado por Silva (2001), apresenta um dos primeiros trabalhos sobre a aplicação de métodos probabilísticos na previsão da vida útil de estruturas, com uma explanação filosófica da utilização da análise da confiabilidade para este fim. Considera a influência do meio, as propriedades da estrutura (material e geometria), os estados limites e os critérios de segurança.

Tuutti (1980) propõe um modelo simplificado de previsão de vida útil das estruturas relacionado com o ataque por corrosão das armaduras (figura 1). O autor chama de  iniciação o tempo decorrido até a despassivação da armadura que corresponde à vida útil de projeto.  A propagação compreende o acúmulo progressivo da deterioração, até que se alcance um nível inaceitável da mesma. A partir deste ponto a manutenção torna-se obrigatória. A soma destes tempos (iniciação e propagação) corresponde à vida útil da estrutura.

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Figura 1 : Esquema do processo de corrosão do aço no concreto (TUUTTI, 1980)

Ainda com base no fenômeno da corrosão das armaduras, Helene (1994) citado por Andrade (2001) apresenta um diagrama mais detalhado com relação à vida útil (figura 2). Neste caso, a vida útil de projeto coincide com o período de iniciação, já definido anteriormente. A vida útil de serviço corresponde o período de tempo até o surgimento das primeiras manifestações de degradação que nas estruturas de concreto podem ser fissuras, destacamentos ou até perda de resistência. A vida útil residual é definida como o período de tempo durante o qual a estrutura ainda atenderá às suas funções e é determinada após uma vistoria e/ou uma intervenção a qualquer momento de utilização da estrutura.  Segundo o autor são definidas três vidas úteis residuais: “uma mais curta contada até a despassivação da armadura, outra até o aparecimento de manchas, fissuras ou destacamento do concreto e outra longa contada até a perda significativa da capacidade resistente do componente estrutural ou seu eventual colapso”.

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Figura 2: Vida útil baseada no fenômeno da corrosão das armaduras em estruturas de concreto (HELENE, 1994), citado por Andrade (2001).

Há ainda outros modelos de previsão de vida útil das estruturas, voltados especificamente para a etapa de iniciação do processo corrosivo ou para a etapa de propagação. Entre eles pode-se citar o Modelo de Yamamoto (1995), Modelo de Mejlbro (1996) para a etapa de iniciação e os modelos de Liu (1996) e Andrade et al.(1989) para a etapa de propagação. Basicamente, todos os modelos consideram as condições ambientais, as características do concreto e de projeto em suas formulações.

Considerações Finais

É consenso no meio técnico que melhorando as características do concreto é possível se obter estruturas mais duráveis, quando submetidas a uma determinada condição de exposição (agressividade do ambiente).

A fim de avaliar como a alteração das características do concreto e da obra influenciam  no  processo de previsão da vida útil das estruturas, muitos modelos matemáticos foram desenvolvidos e estão disponíveis na literatura. Cada um apresenta características próprias de aplicação, diferindo com relação à lógica empregada no seu desenvolvimento e a maior ou menor facilidade de aplicação do mesmo.

Diante de um determinado modelo, o projetista de estruturas, alterando as variáveis pertinentes (fck, relação água/cimento, cobrimento da armadura, agressividade do ambiente, entre outros), terá condições de dimensionar efetivamente a mesma considerando os parâmetros de durabilidade requeridos para otimizar a vida útil.

O novo texto na NBR 6118:2007, apesar de não deixar explícito uma metodologia para a previsão da vida útil e um valor numérico para a mesma, deixa bastante claro a importância do quesito durabilidade na elaboração de um projeto, no que se refere a  execução e a manutenção de estruturas de concreto.

Cabe ao projetista de estruturas, aos construtores e aos usuários lançar mão de todos esses artifícios a fim de minimizar os custos decorrentes de manutenção, uma vez que se sabe que os gastos relativos à manutenção preventiva são consideravelmente inferiores se comparados aqueles relativos à manutenção corretiva.

Referências Bibliográficas

tag(s): Dimensionamento, Projeto