arlindo goncalves

5/21/2018 Arlindo Goncalves

1/47

Modelao da Durabilidade

do beto segundo aEspecificao LNEC E 465

Arlindo Gonalves

Seminrio

MATERIAIS EM

AMBIENTE MARTIMO

FunchalOutubro de 2007


2/47

ndice da apresentao

>O novo Decreto-lei

>A durabilidade na NP EN 206

>A durabilidade segundo a especificaoLNEC E 464

>A durabilidade segundo a especificao

LNEC E 465

MATERIAIS EM AMBIENTE MARTIMO Funchal, Outubro de 2007


3/47

Decreto-lei 301/2007



4/47

A durabilidade na NP EN 206

>Os requisitos para o beto resistir s aces

ambientais so dados em termos de valores limitepara a composio e de propriedades estabelecidas

para o beto (ver 5.3.2) E 464

ou, em alternativa,

>podem resultar de mtodos de especificao baseados

no desempenho (ver 5.3.3) E 465

>Os requisitos devem ter em conta a vida til

pretendida para a estrutura de beto



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Categorias de vida til na NP EN 1990

Edifcios monumentais, pontes e outrasestruturas de engenharia

1005

Edifcios e outras estruturas comuns (v.g.,hospitais, escolas)504

Estruturas para a agricultura e semelhantes15 a 303

Partes estruturais substituveis10 a 252

Estruturas temporrias101

anosCategoriaExemplosVida til


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Classes de exposio ambiental

Carbonatao - E464

Beto armado exposto a ciclos de molhagem/secagem.

Superfcies exteriores de beto armado expostas chuva ou fora dombito da XC2

Ciclicamentehmido e seco

XC4

Superfcies exteriores de beto armado protegidas da chuvatransportada pelo vento.

Beto armado no interior de estruturas com moderada ou elevadahumidade do ar (v.g., cozinhas, casas de banho).

Moderadamentehmido

XC3

Beto armado enterrado em solo no agressivo.

Beto armado sujeito a longos perodos de contacto com gua noagressiva.

Hmido, raramenteseco

XC2

Beto armado no interior de edifcios ou estruturas, com excepo dasreas com humidade elevada.

Beto armado permanentemente submerso em gua no agressiva.

Seco oupermanentementehmido

XC1

Exemplos informativosDescrio doambiente

Classe


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Classes de exposio ambiental

Cloretos - E 464

Beto armado sujeito s mars ou aos salpicos, desde 10 m acimado nvel superior das mars (5 m na costa Sul de PortugalContinental) at 1 m abaixo do nvel inferior das mars.

Beto armado em que uma das superfcies est imersa em gua domar e a outra exposta ao ar (v.g., tneis submersos ou abertos emrocha ou solos permeveis no mar ou em esturio de rios). Estaexposio exigir muito provavelmente medidas de protecosuplementares.

Zona de mars, derebentao e de

salpicos

XS3

Beto armado permanentemente submerso.SubmersopermanenteXS2

Beto armado em ambiente martimo saturado de sais

Beto armado em reas costeiras perto do mar, directamenteexposto e a menos de 200 m do mar; esta distncia pode seraumentada at 1 km nas costas planas e foz de rios

Ar transportandosais marinhosmas sem contactodirecto com guado mar

XS1

Exemplos informativosDescrio doambiente

Classe


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Especificao LNEC E 464


EXIGNCIAS RELACIONADAS COM AS CLASSES DE

EXPOSIO AMBIENTAL - LNEC E 464

(1) No aplicvel aos cimentos II/A-T e II/A-W e aos cimentos II/B-T e II/B-W, respectivamente.(2) No aplicvel aos cimentos com percentagem inferior a 50% de clnquer portland, em massa.

C30/37LC30/33

C30/37LC30/33

C25/30LC25/28

C25/30LC25/28

C30/37LC30/33

C30/37LC30/33

C25/30LC25/28

C25/30LC25/28

Mnima classe deresistncia

300300260260280280240240Mnima dosagemde cimento,

(kg/m3)

0,550,550,650,650,600,600,650,65Mxima razogua/cimento

4035352540353525

Mnimo

recobrimentonominal (mm)*

XC4XC3XC2XC1XC4XC3XC2XC1Classe deexposio

CEM II/B(1); CEM III/A(2); CEM IV(2);CEM V/A(2)CEM I (Referncia); CEM II/A(1)Tipo de cimento

Limites da composio e da classe de resistncia do beto sob

aco da carbonatao para uma vida til de 50 anos


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Limites da composio e da classe de resistncia do betosob aco dos cloretos para uma vida til de 50 anos

Tipo de cimentoCEM IV/A (cimento de referncia);

CEM IV/B; CEM III/A; CEM V/A

CEM I; CEM II

Classe de exposio XS1/ XD1 XS2/ XD2 XS3/ XD3 XS1/ XD1 XS2/ XD2 XS3/ XD3Recobrimentomnimo (mm)

35 40 45 35 40 45

Mxima razogua/cimento

0,55 0,55 0,45 0,45 0,45 0,40

Mnima dosagem decimento, C (kg/m3) 340 360 380 360 360 380

Mnima classe deresistncia

C30/37LC30/33

C30/37LC35/38

C35/45LC35/38

C40/50LC35/38

C40/50LC40/44

C50/60LC40/44

EXIGNCIAS RELACIONADAS COM AS CLASSES DE

EXPOSIO AMBIENTAL-

LNEC E 464

O recobrimento indicado no projecto deve ser o nominal (mnimo + 10 mm)


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Recobrimentos mnimos (mm) cmin,dur.

no beto armado - EN 1992-1-1

555045403525206

504540353020155

454035302515104

403530252010103

353025201510102

302520151010101

XD3/

XS3

XD2/

XS2

XD1/

XS1

XC4XC2/3XC1X0

Classe de exposio ambientalClasseestru-

tural


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>Enquadramento geral da garantia do tempo

de vida til de projecto das estruturas de

beto armado face s aces ambientais,para 50 e 100 anos



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Respeitando os mnimos recobrimentos nominais

> Caso se pretenda aplicar uma composio que no respeite os

limites indicados nos Quadros 6 e 7,

ou

> Caso se pretenda utilizar outros cimentos que no os indicados

nos Quadros 6 e 7

Deve recorrer-se ao conceito de

desempenho equivalente



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> Se os recobrimentos nominais forem

menores do que os mnimos previstos nos

Quadros 6 e 7, no caso de 50 anos de vida

til, ou do que estes mnimos acrescidos de10 mm, no caso de 100 anos de vida til,

ou



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> Se os recobrimentos nominais forem

maiores do que os dos Quadros 6 e 7 e,

para 50 anos de vida til, se pretender

aplicar uma composio que no respeite

os limites indicados nesses Quadros,



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> Deve recorrer-se aos mtodos de

especificao do beto baseados no

desempenho relacionado com a durabilidade,

seguindo, nomeadamente, a metodologia

estabelecida na




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Modelos analticos probabilsticos



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Especificao E 465

A metodologia geral do projecto de durabilidade procura garantir, emcada estado limite e para a vida til pretendida tg:

- que a resistncia da estrutura face s aces ambientais, Rs(tg), calculada

utilizando modelos de desempenho, seja superior aco ambiental S(tg):

Rs(tg) - S(tg) > 0 ou, em alternativa,

- que a vida til, tL, avaliada atravs do modelo de desempenho, seja superior vida

til pretendida, tg:tL tg > 0

nesta ltima condio que ametodologia desta Especificao sebaseia para estimar as propriedadesde desempenho, recorrendo ao factorde segurana da vida til,

Podem calcular-se de formadeterminstica as propriedadesde desempenho para o valor davida til de clculo td = * tg


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>Em relao aos estados limites e no que respeita

durabilidade, estabelece-se nesta Especificao

apenas o estado limite de utilizao, definido como o

incio da fendilhao do beto de recobrimento por

corroso das armaduras

>No se consideram estados limites ltimos, por o

processo de corroso no ser sbito e permitir em

geral tomar oportunamente medidas correctivas


Factor de segurana da vida til


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Nota: o valor sublinhado o da EN 1990

1,212*10

-21,5

6,7*10-2

2,02,3*10

-2

probabilidade

RC1RC2RC3Classes defiabilidade

Mnimos ndices de fiabilidade

CC3 - Elevadas consequncias econmicas, sociais e ambientais ou para a vida humana,aplicvel por exemplo a edifcios altos, pontes principais, hospitais, teatros;

CC2 - Mdias consequncias, aplicvel, v.g., a edifcios de habitao, industriais e deescritrios;

CC1 Pequenas consequncias, aplicvel, v.g., a armazns ou construes poucofrequentadas.

A estas CC, a EN 1990 faz corresponder classes de fiabilidade RC3, RC2 e RC1


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2,0RC1

2,3RC2

2,8RC3

Factor para o EstadoLimite de Utilizao

Classes de fiabilidade

Factores de segurana da vida til

No clculo dos valores de considerou-se para o tempo de

vida til uma distribuio lognormal com coeficiente devariao de 0,5.


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Modelo de degradao adoptado

Tuutti


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Tempo de propagao

>Lei de Faraday

>Expresso experimental de estima da reduo deraio,x , que provoca a iniciao da fissurao

pcortIx 0115,0=

x = 10-3* (74,5 + 7,3R/0 17,4 fcd)

Tempo de propagao tp

tp = k 0/ (1,15 Icorr )

k = 0,1*(74,5 + 7,3 R/0 17,4 fcd) /(0/2)


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Velocidade de corroso Icorr

desprezvelbaixo

moderadoelevado

< 0,10,1-0,50,5-1

>1

Nvel de corrosoIntensidade da corrente decorroso (A/cm2)

Quadro 11 Nveis de corroso

ElevadoDesprModer.Baixo/Moder.

Despr.BaixoDespr.

XS3XS2XS1XC4XC3XC2XC1

Quadro 12 Classes de exposio e nveis de corroso dasarmaduras


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Tempos de propagao

Carbonatao

3 / 47 / 733 / 3520

4 / 58 /1035 / 4782,5

4 / 48 / 941 / 4220

Reg. seca15

R. hm.

5

5 / 69 /1242 / 5482XC4

>33 / 3520

>35 / 4782,5

>41 / 422045>42 / 5482XC3

7 / 7>33 / 35207 / 9>35 / 4782,5

8 / 8>41 / 4220108 /11>42 / 5482XC2

330 / 32020

350 / 39082,5410 / 41020

>100420 / 46082XC1

tg=50 anos

10,50,1

tp estimado(anos)

tp (anos) calculado para Icorr (A/cm2)0(mm)

fcd(MPa)


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Tempos de propagao - Cloretos

0 / 01 / 120

0 / 11 / 1841 / 11 / 120

01 / 12 / 283XS3

> 20 / 3020

> 40 / 6084

50 / 60204070 / 9083XS2

0 / 00 / 120

0 / 11 / 1841 / 11 / 120

01 / 11 / 283XS1

tg=50 anos

10,50,1

tp estimado(anos)

tp (anos) calculado para Icorr(A/cm2)

0(mm)

fcd(Mpa)


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Tempos de iniciao

>Sendo o tempo da vida til de clculo dado por

td= * tg = (ti+tp)

>O perodo de iniciao de clculo, tic= * ti, dado por

tic

=

(tg

tp)


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Tempos de iniciao

207252h-1090104126h-5

184224s-20708098s-15XC4

23289010121445XC3

16122420809211210XC2

-->100--->100XC1

2,32,82,02,32,8

RC2RC3tpRC1RC2RC3tp

tg=100 anostg=50 anostic

(anos)


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Modelao do ambiente

*

Ausncia de oxignio para o processo de corroso

1100%XS3(zona de mars e de rebentao)

1*100%XS2(submerso permanente)

0,680%XS1(ar com sais do mar)

0,180,22

Regio seca: 80%Regio hmida: 80%

XC4(ciclicamente hmido e seco)

0,170%XC3(moderadamente hmido)

0,890%XC2(hmido, raramente seco)

0,051*

Ambiente seco: 60%Amb. hmido: 100%

XC1(seco/sempre hmido)

TdM**Humidade relativaClasse de exposio

Modelao da humidade relativa e do tempo de molhagem do beto nasclasses de exposio

**TdM - Tempo de molhagem


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n

C ttkkk

RtX

=

0

65

21*00007,02

Clculo do perodo de iniciao devido carbonatao

Modelos - carbonatao (RC65)

k0 = 3, nas condies de ensaio da E391

k1 depende da humidade relativa

k2 depende das condies de cura (=1 para cura segundo a norma)

to = 1 ano

n depende dos ciclos de molhagem e secagem

Rc65 resistncia carbonatao acelerada


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Modelos - carbonatao (RC65)

> A determinao em laboratrio da resistncia carbonatao dum beto, RC65, feita seguindo a


0,090,020,180n

0,410,770,201,0k1

XC4XC3XC2XC1

Quadro 6 Valores dos parmetros

k1 e n para clculo de RC65


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> a um factor de valor 150

> k o coeficiente de permeabilidade ao ar do beto derecobrimento, em 10-16 m2 (k = mk60)

> p um expoente que depende da humidade relativa dobeto

> c o teor de xido de clcio da matriz de cimentohidratado do beto (kg/m3)

> k2 o factor que permite considerar a influncia da cura


Modelos - carbonatao (K60)

5,0

4,0

c

tkaX

p= 525252

25152

60 ,p,i

,

,,

kmta

cRk

=


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Modelos - carbonatao (K60)

* aplicvel tambm ao CEM II/A-L

3104706150,1901002854305700,250,05795

2654105350,320,11790

2533885100,370,18485

2403654850,420,25680

2353584700,450,38275

2303504600,480,53470

2303504600,50,737652303504600,511,0060

CEM IVCEM II/IIICEM I *

c (kg/m3)pmHR(%)


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Clculo do perodo de iniciao devido aos cloretos

D coeficiente de difuso dos cloretos (varivel no tempo)

Cs concentrao de cloretos na superfcie do beto

C(x,t) concentrao de cloretos profund. X

erf funo erro

=

tDXerfCtxC S

21),(

tDX *2=2

2

4

=

t

XDou

que reorganizada

sendoS

S

C

txCCerf

),(1 =

Modelos - Cloretos (D)


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0,30,4a/c >0,40

0,40,50,30 < a/c 0,40

0,50,6a/c 0,30

XS3XS1; XS2gua/cimento

Concentrao dos cloretos, CR (% em massa docimento)

temphorvertc/abs kkkkCC =

( ) 00 Dt

tktD

n

a

=


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ktemp

0,60,70,81,01,21,52,2

35C30 C25C20 C15C10 C0 C

Admitem-se variaes lineares entre os limites

** As distncias podem aumentar em zonas planas e relativamente baixas e nos vales dos rios. Nas ilhas daMadeira e dos Aores podem ser duplicadas.

0.4*3 km**

0.6*1 km**

1*0

khor

Distncia linha de costa**

1.0XS3

1*1.4 *a 1m de profundidadea 25 m de profundidadeXS2

0,7XS1

kvertClasse de exposio

Valores dos parmetros kvert e khor para calcular Cs


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1,0Cofragem de permeabilidadecontrolada e 3 dias de cura

hmida

0,75em contacto permanente com gua

2,4normalizada

kD,cNmero de dias de cura

1,0XS2

1,0XS3

0,4XS1

KD,RHClasses de exposio

0,40 C

0,7510 C

0,815 C

1,020 C

1,225 C

1,530 C

KD,TTemperatura do beto (C)

K = kD,c * kD,RH * kD,T * D0 * (t0/t)n

* Excepto CEM II-W, II-T, II/B-L e II/B-LL

0,650,55XS3

0,550,45XS20,650,55XS1

CEM III /IV

CEM I / II*

nClasses de exposio

R i t i b t d b t


37/47

45372411

59483315

80654722(4)(5)(6)

115947434

18014613160

321260295135(1)

(2)(3)

RC65

90701080tic(anos)RC1

51412912

66533916

90735624(4)(5)(6)

1301058837

20316415666

361291351148(1)(2)

(3)

RC65

104801292tic(anos)RC2

60483314

78634519

106866527

(4)(5)(6)

15312410242

23819418174

424344407167(1)(2)(3)

RC65

1269814112tic (anos)RC3

tg=50anos

Resistncia carbonatao dos betes,RC65 (kg.ano/m5) com cura normalizada

E4

65


38/47

22,724,627,038,8

17,919,421,330,7

13,714,916,323,53540

45

10,110,912,017,2

7,07,68,312,04,54,95,37,720

2530

CEM III /IV

10,911,813,018,7

8,69,310,314,8

6,67,27,911,3354045

4,95,35,88,3

3,43,64,05,8

2,22,32,63,72025

30

CEM I / II

tic =115 anosCimento Recob.

RC2

E

465

Coeficientes de difuso potencial dos cloretos,D0 (10-12 m/s), do beto com CEM I/II ou CEM

III/IV na classe XS1 junto ao mar


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Resultados experimentais

carbonatao RC65

RC65= 0,00163,106

R2= 0,83

RC65= 0,00182,8618

R2= 0,90

0

200

400

600

800

1000

1200

10,0 30,0 50,0 70,0 90,0(MPa)

RC65

(kg.y

ear/m

5)

CEM I ; II/A

CEM II/B to V


40/47



carbonatao K60

CEM I to CEM V

k60= 7042,1-2,8395

R2= 0,74

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

10,0 30,0 50,0 70,0 90,0(MPa)

k60

(10-16m

2)

R l d i i


41/47



cloretos D0

D0= 8471,6 -1,5246

R2= 0,89

D0= 981,15-1,2445

R2= 0,66

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

10,0 30,0 50,0 70,0 90,0MPa)

D0

(10-12m

2/s)

CEM I or II/ACEM II/B to V

R lt d i t i


42/47



carbonatao 50 anos RC65

952059520554120

CEM II/B

a V

CEM I,

II/A

CEM II/B

a V

CEM I,

II/A

CEM II/B

a V

CEM I,

II/A

S4E

464

905624S4

1308837S3

20315666S2

361351148S1E

465

XC4 - HRXC3XC2

S1 a S4 - classes estruturais

R lt d i t i


43/47



carbonatao 100 anos RC65

952059520554120

CEM II/B

to V

CEM I,

II/A

CEM II/B

to V

CEM I,

II/A

CEM II/B

to V

CEM I,

II/A

S6E

464

1066521S6

1388829S5

18812742S4

27119865S3

424352115S2

753793260S1E

465

XC4 - HRXC3XC2



44/47



cloretos 50 anos D0

7,213,98,817,88,817,8S4E 464

6,73,515,310,716,311,3S4

5,32,811,78,212,08,3S3

4,02,18,66,08,35,8S2

3,01,66,04,25,33,7S1LNEC

E465

CEM II/B a Va/c=0,40CEM I, II/Aa/c=0,35CEM II/B a Va/c=0,45CEM I, II/Aa/c=0,40CEM II/B a Va/c=0,45CEM I, II/Aa/c=0,40

XS3/XD3XS2/XD2XS1/XD1



45/47



cloretos 100 anos D0

7,213,98,817,88,817,8S6E 464

7,33,516,310,519,812,5S6

6,02,913,28,515,69,9S5

4,92,310,46,712,07,6S4

3,91,88,05,18,85,6S3

2,91,45,93,86,13,9S2

2,21,04,12,63,92,5S1E 465

CEM II/B a V

a/c=0,45

CEM I, II/A

a/c=0,40

CEM II/B a V

a/c=0,45

CEM I, II/A

a/c=0,40

CEM II/B a V

a/c=0,45

CEM I, II/A

a/c=0,40

XS3/XD3XS2/XD2XS1/XD1


E 469 E d


46/47

E 469 -EspaadoresE 469 -Espaadores


47/47


FIMGrato pela [email protected]

arlindo goncalves

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