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Título: Previsão de vida útil de estruturas de concreto armado submetidas à ação de ions cloretos: modelagem numérica e aplicações
Autor(es): Moreira, Adrianne Lúcia Ribeiro
Orientador: Gama, João Luiz Calmon Nogueira da
Coorientador: Frasson, Antônio Manoel Ferreira
Data do documento: 22-Nov-2018
Editor: Universidade Federal do Espírito Santo
Resumo: A corrosão das armaduras das estruturas de concreto devido a penetração de íons cloreto é um dos maiores causadores de deterioração prematura das estruturas. A durabilidade e vida útil das estruturas de concreto é diretamente afetada pela corrosão das armaduras. Além da importância para a segurança estrutural, a vida útil de estruturas de concreto armado apresenta um importante papel para o desenvolvimento sustentável. Do ponto de vista de projetos duráveis, o conhecimento dos mecanismos de deterioração e o desenvolvimento de uma ferramenta baseada na performance da estrutura são essenciais para garantir a segurança, a execução de estruturas duráveis e a identificação de medidas apropriadas para a manutenção da vida útil das estruturas, assim como uma abordagem racional para o reparo das estruturas danificadas. Modelos de durabilidade mais sofisticados devem ser considerados para o design e para estimar a vida útil da estrutura, principalmente em ambientes agressivos, considerando o tipo de cimento e reduzindo o consumo de materiais através da otimização do cobrimento e escolha adequada dos materiais. Portanto, uma ferramenta numérica é desejável para a previsão da vida útil das estruturas de concreto, o que pode demostrar mais realisticamente os processos de corrosão e suas consequências na performance do concreto. Assim, esse trabalho descreve um modelo numérico para prever a vida útil de estruturas de concreto. O principal objetivo desse estudo é de desenvolver um modelo numérico e demostrar o uso deste em algumas aplicações. A difusão de cloretos é implementada com o método dos elementos finitos em domínio bidimensional e sua formulação é apresentada. Temperatura e fluxo de umidade na localização da estrutura são consideradas no modelo de forma acoplada a difusão de íons cloreto. O modelo numérico é comparado a outros modelos numéricos e com as soluções analíticas da 2ª Lei de Fick por verificar sua confiabilidade. Além disso, o uso do modelo é demostrado para a provisão de vida útil para diferentes concretos, demostrando a importância da escolha do concreto para a vida útil da estrutura. Por fim, essa dissertação esclarece o uso de modelos numéricos preditivos para a corrosão de armaduras de concreto, oferencedo uma ferramenta para auxiliar na tomada de decisão para o design de novas estruturas ou planejamento de manunteção de uma estrutura existente.
Corrosion of concrete reinforcement due to penetration of chloride ions is one of the major causes of premature deterioration of structures. The durability and useful life of concrete structures are directly affected by the corrosion of the reinforcement. In addition to the importance of structural safety, the useful life of reinforced concrete structures plays an important role in sustainable development. From the point of view of durable projects, knowledge of deterioration mechanisms and the development of a tool based on the performance of the structure are essential to ensure safety, the execution of durable structures and the identification of appropriate measures to maintain the life of structures, as well as a rational approach to the repair of damaged structures. More sophisticated durability models should be considered for design and to estimate the life of the structure, especially in aggressive environments, considering the type of cement and reducing material consumption through the optimum concrete cover and proper choice of materials. Therefore, a numerical tool is desirable for predicting the useful life of concrete structures, which can more realistically demonstrate corrosion processes and their consequences on concrete performance. Thus, this work describes a numerical model to predict the useful life of concrete structures. The main objective of this study is to develop a numerical model and demonstrate its use in some applications. The diffusion of chlorides is implemented with the finite element method in the twodimensional domain and its formulation is presented. Temperature and moisture flux at the location of the structure is considered in the model coupled with the diffusion of chloride ions. The numerical model is compared to other numerical models and Fick's 2nd Law analytical solutions to verify their reliability. In addition, the use of the model is demonstrated for the provision of useful life for different concrete, demonstrating the importance of choosing the concrete for the useful life of the structure. Finally, this dissertation clarifies the use of predictive numerical models for the corrosion of concrete reinforcement, offering a tool to assist in decision making for the design of new structures or the planning of an existing structure.
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/10893
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