Avaliação da integridade mecânica de estruturas em concreto armado submetidas a corrosão de armaduras: abordagem via Método dos Elementos Finitos, mecânica do dano e lei de Fick
G.P. Pellizzer1; E.D. Leonel1; C.G. Nogueira2
1 USP. Escola de Engenharia de São Carlos. Departamento de Engenharia de Estruturas.; 2 UNESP - Bauru. Departamento de Engenharia Civil e Ambiental.
Baixar PDF doi:10.20906/CPS/CILAMCE2015-0053
Resumo
Sistemas estruturais, inevitavelmente, estão submetidos aos efeitos de degradação mecânica provocados pelo ambiente no qual estão inseridos. A desconsideração destes efeitos na fase de projeto pode resultar em um comportamento estrutural imprevisto, indesejado ou até mesmo inseguro durante a vida útil estrutural. O zelo pela durabilidade estrutural está, portanto, diretamente associado à correta consideração desses efeitos de deterioração. Dentre os efeitos, particularmente nas estruturas em concreto armado, a corrosão das armaduras devido ao ataque de cloretos se destaca como um dos mais frequentes e graves. Quando a concentração de cloreto, ao longo de seu processo de difusão no interior do elemento estrutural, atinge uma concentração limite na superfície das armaduras, o processo corrosivo é iniciado. O presente trabalho apresenta uma formulação numérica não linear para a análise mecânica de estruturas em concreto armado submetidas aos efeitos corrosivos que ocorrem nas armaduras. A análise mecânica é efetuada utilizando-se uma formulação baseada no Método dos Elementos Finitos. O comportamento não linear do concreto e do aço são modelados por meio do modelo de dano de Mazars e um modelo elastoplástico isotrópico com encruamento positivo, respectivamente. O comportamento não linear geométrico é determinado por meio de um modelo baseado na descrição lagrangiana atualizada. O processo de difusão dos cloretos é representado via segunda lei de Fick. Os parâmetros e efeitos dependentes do tempo associados à corrosão, como a redução da tensão de escoamento do aço, a taxa de corrosão e a redução da área da seção transversal das armaduras são considerados por meio de equações empíricas. Como aplicação da metodologia proposta, será analisada uma viga bi apoiada com uma carga concentrada no centro do vão. A viga será analisada utilizando-se, primeiramente, a formulação descrita na NBR 6118:2014. Em seguida serão efetuadas análises complementares, utilizando-se a formulação não linear proposta. As análises revelam que as
Palavras-chave: durabilidade estrutural; corrosão; lei de Fick; modelo de Mazars