SUSTAINABLE MAINTENANCE OF AGING REINFORCED CONCRETE STRUCTURES: EVALUATING DIAGNOSTIC TECHNIQUES FOR EARLY DETECTION OF REINFORCEMENT CORROSION: MANUTENÇÃO SUSTENTÁVEL DE ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO ENVELHECIDAS: AVALIAÇÃO DE TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO PARA DETECÇÃO PRECOCE DA CORROSÃO DO REFORÇO

Alexandre Lorenzi; Luciani Somensi Lorenzi; Lucas Alexandre Reginato; Luiz Carlos Pinto da Silva Filho

Autores

Alexandre Lorenzi UFRGS - UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL
Luciani Somensi Lorenzi UFRGS - UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL
Lucas Alexandre Reginato UFRGS - UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL
Luiz Carlos Pinto da Silva Filho UFRGS - UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL

Palavras-chave:

Manutenção Sustentável, Corrosão, Potencial de Corrosão, Diagnóstico, Aceleração da Corrosão

Resumo

A corrosão das armaduras é um problema crítico que afeta a durabilidade das estruturas de hormigões armados, especialmente em edifícios urbanos brasileiros que atualmente têm entre 40 e 50 anos. A gestão sustentável destas estruturas envelhecidas é fundamental para prolongar sua vida útil e reduzir o impacto ambiental associado à demolição e reconstrução. As reparações, em vez das demolições, reduzem consideravelmente o consumo de materiais primários e a geração de resíduos, alinhando-se com os princípios de durabilidade. A detecção da temperatura da corrosão é crucial para realizar uma manutenção oportuna, preservando a integridade estrutural e evitando substituições desnecessárias. Este estúdio, parte de uma tese de doutorado, avaliou técnicas de diagnóstico baseadas em medidas de potencial de corrosão com o objetivo de apoiar um gerenciamento sustentável de infraestruturas. Se alguma vigas de hormigón armaram uma escala real de corrosão inducida através do método de Corrosão Acelerada por Inmersão Modificada (CAIM), com níveis de perda de massa de 5%, 10% e 15%. Os resultados mostraram um alto índice de incerteza nos diagnósticos de potencial de corrosão nos níveis de 5% e 10%, o que fez com que as avaliações nas etapas temporárias fossem pouco conclusivas.

Biografia do Autor

Alexandre Lorenzi, UFRGS - UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL

Engenheiro Civil pela Universidade Federal de Santa Maria (1991), Mestre em Engenharia Civil pela Universidade Federal de Santa Maria (2000), Doutor pelo Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (2009) e Pós-Doutor pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (2012, 2015, 2020 e 2022). Atualmente é pesquisador do Laboratório de Ensaios e Modelos Estruturais da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (LEME/UFRGS) e do Instituto de Desempenho de Edificações da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (idUFRGS). Membro Fundador da Associação Brasileira de Patologia das Construções e membro da Asociación Latinoamericana de Control de Calidad, Patología y Recuperación de la Construcción. Membro do CT 402 Ensaios não Destrutivos em Estruturas de Concreto do IBRACON, do CTS da Construção Civil da ABENDI e das Comissões de Estudo de Aplicações Especiais com Ultrassom e Métodos de Ensaios de Concreto da ABNT. Atual Diretor Financeiro da Associação Brasileira de Patologia da Construção - Biênio 2024-2026. Tem experiência na área de Engenharia Civil, com ênfase em Análise do Concreto, Ensaios Não Destrutivos, Estruturas de Concreto, Manifestações Patológicas, Concretos Especiais, Desempenho de Edificações e Redes Neurais Artificiais.

LATTES: http://lattes.cnpq.br/7056435031002828

ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2343-3485

Luciani Somensi Lorenzi, UFRGS - UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL

Doutora em Engenharia Civil na área de Construção: Desempenho de Edificações pela UFRGS, Mestre em Engenharia de Produção pela Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), Especialista em Gestão Empresarial pela Fundação Getúlio Vargas (FGV, RJ) e Graduação em Engenharia Civil pela UFSM. Professora do Departamento de Engenharia Civil da UFRGS para o Curso de Engenharia Civil e professora convidada do Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil: Construção e Infraestrutura / PPGCI. Pesquisadora no Núcleo Orientado para a Inovação da Edificação (NORIE) e no Laboratório de Ensaios e Modelos Estruturais (LEME/UFRGS). Líder do Grupo de Pesquisa Desempenho de Edificações: Gestão e Inovação, Coordenadora do Instituto de Desempenho de Edificações da UFRGS (IDUFRGS) e Membro Titular do Comitê Técnico para Produtos Inovadores do Sistema Nacional de Avaliação Técnica de Produtos Inovadores e Sistemas Convencionais (CT-SiNAT Inovadores e CT SiNAT Convencionais) do PBQP-H vinculado ao Ministério das Cidades, desde 2016. Presidente da Associação Nacional de Tecnologia do Ambiente Construído - ANTAC (Gestão 2022-2024). Diretora - Presidente da Fundação Empresa Escola de Engenharia da UFRGS (FEENG) - Gestão 2022 - 2025.Membro Fundador da Associação Brasileira de Patologia das Construções (ALCONPAT). Atua nas áreas de Gestão de Projetos, Gestão do Desempenho de Edificações, Avaliação do Desempenho de Edificações e Inovação de Sistemas e Processos Construtivos

LATTES: http://lattes.cnpq.br/3986925647353215

ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7178-5720

Lucas Alexandre Reginato, UFRGS - UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL

Doutor em Engenharia Civil pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), com pós-doutorados realizados em 2021 e 2023 na mesma instituição. Atualmente é pós-doutorando e professor colaborador na UFRGS, atuando na área de patologia das construções, inspeção e gestão de conservação de obras de infraestrutura. Diretor Executivo da NDT Inspeções e Ensaios Não Destrutivos e sócio fundador da Hyven. Membro do programa Doutor Empreendedor da FAPERGS, onde desenvolve projetos de inovação em inspeções e gestão de conservação. Possui ampla experiência em estruturas, análise experimental, patologia das construções, ensaios não destrutivos, instrumentação e monitoramento de estruturas, além de recuperação de estruturas de concreto armado. Também atua como professor em cursos de pós-graduação em universidades e institutos de educação.

LATTES: http://lattes.cnpq.br/2079492311412414

ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7944-6440

Luiz Carlos Pinto da Silva Filho, UFRGS - UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL

Engenheiro Civil (UFRGS, 1989); Mestre em Engenharia Civil/Construção (PPGEC/UFRGS, 1994) e PhD em Civil Engineering/Bridge Maintenance (Leeds University/UK, 1998). Professor Titular da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), atualmente é Secretário de Inovação da Prefeitura Municipal de Porto Alegre, e atua como Coordenador do PACTO ALEGRE (pacto de inovação constituído pela quádrupla hélice da cidade de Porto Alegre). Membro dos Conselhos Municipais de Desenvolvimento Econômico, Economia Criativa e Ciência, Tecnologia e Inovação. Membro do Comitê de Inovação e Tecnologia (CITEC) da FIERGS e do Fórum Inova Cidades. Coordenador do Fórum de Gestores de Inovação da Região Metropolitana de Porto Alegre e membro da MESA da região Metropolitana e Litoral Norte do Programa INOVA RS. Atua ainda como Diretor do CEPED/RS e líder dos Grupos de Pesquisa LEME (Laboratório de Ensaios e Modelos Estruturais), GRID (Gestão de Riscos em Desastres) e TURBIN (Transformação Urbana e Inovação na Construção). Participa como docente e pesquisador no Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil/PPGEC e no Programa de Pós-Graduação em Construção e Infraestrutura/PPGCI da UFRGS. Foi Diretor da Escola de Engenharia da UFRGS (2012-2020), Coordenador do Comitê de Engenharias da FAPERGS, Membro do Conselho Superior da FAPERGS (2016-2022), Coordenador do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil/PPGEC (2009-2013), Secretário da Associação Sul Americana de Engenharia Estrutural (ASAEE), Presidente e Presidente de Honra da Associación Latinoamericana de Control de Calidad, Patología y Recuperación (ALCONPAT Internacional).Presidente e Secretário da Associação Brasileira de Patologia das Construções (ALCONPAT Brasil) e Diretor e Membro do Conselho do Instituto Brasileiro do Concreto (IBRACON). É membro honorário do IBAPE-RS, e membro do IABMAS Brasil, do CBDB, da ABECE e do American Concrete Institute (ACI). Atuou como representante da ABNT no Comitê ISO TC71 e como consultor ad-hoc de diversas entidades de fomento. Tem experiência nas áreas de materiais e estruturas de engenharia civil, com ênfase nos temas: durabilidade e vida útil de estruturas, patologia das construções, concretos especiais, materiais compósitos avançados de engenharia, reforço e reparo estrutural; análise, teste e modelagem de sistemas estruturais; ensaios não destrutivos; efeitos de altas temperaturas em estruturas; segurança contra incêndio e pânico; perícias e desempenho e avaliação de sistemas construtivos. Além disso, atua na área de Prevenção de Desastres e Mapeamento de Riscos e Vulnerabilidades e na área de Inovação Tecnológica, Ecossistemas de Inovação e Construção 4.0.

LATTES: http://lattes.cnpq.br/3933111188654098

ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3703-7328

Referências

Adamatti, D. S., “Análise da eficiência de espaçadores no concreto armado: impacto da corrosão por íons cloreto em diferentes condições de exposição.” M.S. thesis, PPGEC, UFRGS, Porto Alegre, RS, 2016.

Almusallam, A.,“Effect of degree of corrosion on the properties of reinforcing steel bars.” Constr. and Building Materials, vol. 15, no. 8, pp. 361-368. December, 2001.

AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS, C876-15, Standard Test Method for Corrosion Potentials of Uncoated Reinforcing Steel in Concrete, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2015.

Andrade, C., “Propagation of reinforcement corrosion: principles, testing, and modeling.” Revista Materials and Structures, vol. 52, no. 2, May, 2019. DOI: https://doi.org/10.1617/s11527-018-1301-1

Andrade, C,, Manual para Diagnóstico de Obras Deterioradas por Corrosão de Armaduras. 1st ed. São Paulo, Brazil: PINI, 1992.

Andrade, J. J. O., “Estruturas De Concreto Armado Atacadas Pela Corrosão de Armaduras : Iniciação Por Cloretos,” Ph.D. thesis, PPGEC, UFRGS, Porto Alegre, RS, 2001.

Andriotti, J. L. S., Fundamentos de Estatística e Geoestatística. 2nd ed. São Leopoldo, Brazil: UNISINOS, 2009.

AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS, ASTM G1-03 Standard practice for preparing, cleaning, and evaluating corrosion test specimens, Philadelphia, 2017.

Apostolopoulos, C. A., “Mechanical behavior of corroded reinforcing steelbars S500s temp core under low cycle fatigue.” Constr. and Building Materials, vol. 21, no. 7, pp. 1447-1456, July 2007.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto - Procedimento, Rio de Janeiro, 2014.

Bertolini, L., Elsener, B., Pedeferri, P., Polder, R., Corrosion of Steel in Concrete Prevention, Diagnosis, Repair. 1st ed. Weinheim, Germany: WILEY-VCH Verlag, 2004.

Beutel, R., Reinhardt, H., Grosse, C. U., “Performance Demonstration of Non-Destructive Testing Methods.” in ECNDT, Berlin, 2006.

Caetano, L. F., “Estudo do comportamento da aderência em elementos de concreto armado submetidos à corrosão e elevadas temperaturas.” M.S. thesis, PPGEC, UFRGS, Porto Alegre, RS, 2008.

Caprili, S., Salvatore, W., “Cyclic behavior of uncorroded and corroded steel reinforcing bars.” Constr. and Building Materials, vol. 76, no. 1, pp. 168-186, February 2015.

Cascudo, O., ‘O controle da Corrosão de Armaduras de Concreto. Inspeções e técnicas eletroquímicas’ 1. ed. São Paulo, Brazil: PINI, 1997.

COMITE EURO-INTERNATIONAL DU BETON, CEB 192: Diagnosis and Assessment of Concrete Structures - State-of-Art Report, Bulletin d’ Information, Suecia, n. 192, Jan 1988.

Cunha, M. P. T., “Deterioração das estruturas de concreto armado” in Corrosão em Estruturas de Concreto Armado: Teoria, Controle e Métodos de Análise, D. V. Ribeiro, 1st ed., Rio de Janeiro, Brazil: Elsevier, 2014, pp. 87–118.

Donadio, M., Capacho, J., Santander, L., ‘Total Corrosion Management. Documentary analysis’ Revista ALCONPAT, Vol 13, No 2, pp. 235 – 253, May 2023. DOI: https://doi.org/10.21041/ra.v13i2.690

El-reedy, M. A., ‘Steel-Reinforced Concrete Structures: Assessment and Repair of Corrosion’ 2ª ed. New York, New York, United States: Taylor & Francis Group, 2018.

Elsener, B., Andrade, A., Gulikers, J., “Half-cell potential measurements - Potential mapping on reinforced concrete structures,” Materials Structure, vol. 36, pp. 461–471, 2003.

El Maaddawy, T.A., Soudki, K. A., “Effectiveness of Impressed Current Technique to Simulate Corrosion of Steel Reinforcement in Concrete,” Journal of Materials in Civil Engineering, vol. 15, no. 1, pp. 41–47. January, 2003.

Fernandez, I., Bairán, J. M., Marí, A. R., “Corrosion effects on the mechanical properties of reinforcing steel bars. Fatigue and σ-ε behavior.” Constr. and Building Materials, vol. 101, no. 1, pp. 772-783. December, 2015.

Gehlen, C., Weirich, T., “High-cycle fatigue behavior of reinforcing steel under the effect of ongoing corrosion.” Struct. Concrete, vol. 17, no. 3, pp. 329-337. February, 2016.

Graeff, A. G., “Avaliação experimental e modelagem dos efeitos estruturais da propagação da corrosão em elementos de concreto armado.” M.S. thesis, PPGEC, UFRGS, Porto Alegre, RS, 2007.

Helene, P., “Contribuição ao Estudo da Corrosão em Armaduras de Concreto Armado.” Ph.D. thesis, USP, São Paulo, SP, 1993.

Helene, P., Corrosão em Armaduras para Concreto Armado. 1st ed. São Paulo, Brazil: PINI, 1986.

Kashani, M. M., Alagheband, P., Khan, R., et al., “Impact of corrosion on low-cycle fatigue degradation of reinforcing bars with the effect of inelastic buckling.” Intern. Journal of Fatigue, vol. 77, pp. 174-185, August, 2015.

Kirchheim, A. P., Pasa, D.; Dal Molin, D. C. C., Silva Filho, L. C. P., Análise comparativa da utilização de diferentes sistemas de proteção de corrosão de armaduras na aderência entre concreto branco e barras de aço,” in 47º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO, Recife, 2005.

Lima, M. G., “Influência dos componentes do concreto na corrosão de armaduras.” M.S. thesis, PPGEC, UFRGS, Porto Alegre, RS, 1990.

Lorenzi, A., Reginato, L. A., Lorenzi, L. S., Pedron, F., Silva Filho, L. C. P., “Utilização de Tomografia Ultrassônica para Avaliação de Postes de Concreto após Sinistro.” in XIII CONPAT, Lisboa, 2015.

Marchesan, P. R. C., Santarosa, D., Campagnolo, J. L., Silva Filho, L. C. P., Pacheco, A. R., “Estudo da influência da aplicação de revestimentos no controle da corrosão,” in IV Congresso Iberoamericano de Patologia das Construções e VI Congresso de Controle da Qualidade, Porto Alegre, 1997.

Mehta, P. K., Monteiro, P. J. M., Concreto: microestrutura, propriedades e materiais. 1st ed. São Paulo, Brazil: IBRACON, 2014.

Meira, G. R., Corrosão de armaduras em estruturas de concreto armado: ensaios eletroquímicos. 1st ed João Pessoa, Brazil: IFPB, 2017.

Reginato, L. A., “Avaliação experimental dos efeitos da corrosão em concreto armado: diagnóstico e reabilitação com UHPFRC e Concreto Têxtil.” Ph.D. thesis, PPGEC, UFRGS, Porto Alegre, RS, 2020.

Ribeiro, D. V., ‘Corrosão e Degradação em Estruturas de Concreto’ 2. ed. Elsevier, 2018.

Selistre, S. C., Gastal, F. P. S. L., Campagnolo, J. L., “Estudo de técnicas para reversão do processo corrosivo em estruturas de concreto contaminadas com cloretos.” in VI Salão de Iniciação Científica e III Feira de Iniciação Científica (SIC), Porto Alegre, 1994.

Stein, K. J., “Avaliação experimental de vigas de concreto armado corroídas submetidas a ciclos de carregamentos.” M.S. thesis, PPGEC, UFRGS, Porto Alegre, RS, 2019.

Torres, A. S., “Avaliação da sensibilidade do ensaio CAIM – corrosão acelerada por imersão modificada – frente ao processo de corrosão de armaduras de concreto armado.” M.S. thesis, PPGEC, UFRGS, Porto Alegre, RS, 2006.

Tuutti, K., “Corrosion of Steel in Concrete,” SCCR, Sweden, 1982, pp. 469.

Varela, H., Espinoza, L. V., “Penetrabilidad De Iones Cloruors En Morteros Con Y Sin Revestimiento,” in VII Jornadas Chilenas Del Hormigón E I Jornada Latinoamericana Del Cimento Y Hormigón, Santiago De Chile, 1988.

MANUTENÇÃO SUSTENTÁVEL DE ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO ENVELHECIDAS: AVALIAÇÃO DE TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO PARA DETECÇÃO PRECOCE DA CORROSÃO DO REFORÇO