Análise probabilística do tempo de início da fissuração devido à corrosão em concreto armado

Abstract

Em estruturas de concreto armado, a fissuração excessiva do cobrimento é um dos principais fatores considerados para determinar o estado limite de serviço da estrutura e a necessidade de intervenção. Com o intuito de contribuir para o estudo da durabilidade de tal sistema construtivo, este trabalho apresenta um modelo probabilístico para a predição do tempo entre o início da corrosão da armadura ocasionada por cloretos e a fissuração do cobrimento. A derivação matemática do modelo utiliza a relação entre a massa de aço degradada pela corrosão e a pressão radial interna no cobrimento devida aos produtos da corrosão. Considera-se, para isso, uma zona porosa circundante à armadura que é preenchida pelos produtos de corrosão antes que estes comecem a induzir pressão expansiva sobre o concreto. O concreto circundante à armadura foi modelado como um cilindro maciço cujas paredes possuem espessura igual ao menor cobrimento considerado. Assumiu-se que o cilindro de concreto fissuraria quando os esforços tensores na direção circunferencial da sua face se igualassem a resistência à tração do concreto. A pressão radial interna correspondente é então determinada e relacionada à perda de massa de aço. Finalmente, o tempo é introduzido no modelo pela relação da Lei de Faraday entre densidade de corrente e perda de massa de aço, sendo que o valor da densidade da corrente de corrosão neste trabalho é calculada em função do cloreto à profundidade da armadura e da temperatura, para qual utilizou-se as temperaturas médias de Brasília de 1969 a 2019. Com exceção da espessura da armadura, todos os outros parâmetros do modelo são considerados variáveis aleatórias. No modelo se aplica uma simulação de Monte Carlo para prever o tempo de serviço útil de estruturas em concreto armado, além da corrente de corrosão, dano causado ao cobrimento e perda de área de aço da seção transversal em função do tempo. Os resultados indicam que o tempo útil de estruturas em concreto armado é prioritariamente dependente do conteúdo de cloreto à profundidade da armadura e apresenta maior variabilidade quanto maior o valor médio conteúdo de cloreto à profundidade da armadura.