PATOLOGIA E INSPEC ÇÃO DE CONSTRU ÇÕES EM ESTRUTURA … · A estrutura metálica vem ampliando a sua utilização em vasto segmento da construção , já atingindo, nos países

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11/305/305MMÓÓDULO IR1 DULO IR1 -- INSPECINSPECÇÇÃO E REABILITAÃO E REABILITAÇÇÃO DE CONSTRUÃO DE CONSTRUÇÇÕES EM ESTRUTURA METÕES EM ESTRUTURA METÁÁLICALICA

PATOLOGIA E INSPECPATOLOGIA E INSPECÇÇÃOÃODEDE CONSTRUCONSTRUÇÇÕES EM ÕES EM ESTRUTURA METESTRUTURA METÁÁLICALICA

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CURSO DE INSPECCURSO DE INSPECÇÇÃOÃOE REABILITAE REABILITAÇÇÃO DE ÃO DE CONSTRUCONSTRUÇÇÕES EM ÕES EM

ESTRUTURA METESTRUTURA METÁÁLICALICA

ATENÇÃO

NÃO É PERMITIDA QUALQUER DUPLICAÇÃO OUAPRESENTAÇÃO PÚBLICA DOS DIAPOSITIVOS

DO PRESENTE CURSO SEM A PRÉVIA AUTORIZAÇÃODOS SEUS COORDENADORES

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EQUIPA TEQUIPA TÉÉCNICACNICA

Coordenação:• Prof. Fernando Branco ([email protected])• Prof. Jorge de Brito ([email protected])

Conteúdos:• Eng.ª Inês Flores• Arq.ª Helena Gomes• Eng.º Abílio Lopes• Arq.ª Mafalda Pacheco• Arq.ª Teresa Ferreira

E-learning:• Eng.º Pedro Paulo• Eng.º João Campos• Eng.º Joel Alexandre

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PROGRAMAPROGRAMA

1. INTRODUÇÃO1.1. A construção em estrutura metálica1.2. Campo de aplicação1.3. Vantagens1.4. Desvantagens1.5. Tipologias e definições1.6. Conclusões do capítulo

2. METODOLOGIA DE INSPECÇÃO2.1. Introdução2.2. Estratégia de inspecção2.3. Tipos de inspecção2.4. Métodos de diagnóstico2.5. Conclusões do capítulo

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PROGRAMAPROGRAMA

3. TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO3.1. Introdução3.2. Ensaios3.3. Conclusões do capítulo

4. ANOMALIAS E RESPECTIVAS CAUSAS4.1. Introdução4.2. Anomalias (erros de projecto)4.3. Anomalias (defeitos de material)4.4. Anomalias (erros de montagem)4.5. Outras anomalias4.6. Conclusões do capítulo

REVISÃO - 1ª PARTE

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PROGRAMAPROGRAMA

5. METODOLOGIA DE INTERVENÇÃO5.1. Introdução5.2. Formas de intervenção5.3. Estratégia de intervenção5.4. Procedimento de análise5.5. Conclusões do capítulo

6. TÉCNICAS DE REABILITAÇÃO6.1. Introdução6.2. Técnicas de prevenção6.3. Técnicas de reparação / reforço6.4. Conclusões do capítulo

REVISÃO - 2ª PARTE

BIBLIOGRAFIA

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CAPCAPÍÍTULO 1TULO 1

INTRODUINTRODUÇÇÃOÃO

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1. INTRODU1. INTRODUÇÇÃOÃO

Estruturas metálicas

Sub-capítulos:

1.1 A construção em estrutura metálica

1.2 Campo de aplicação

1.3 Vantagens

1.4 Desvantagens

1.5 Tipologias e definições

1.6 Conclusões do capítulo

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1.1 A constru1.1 A construçção ão

em estrutura metem estrutura metáálicalica

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1. INTRODU1. INTRODUÇÇÃOÃO1.1 A constru1.1 A construçção em estrutura metão em estrutura metáálicalica

No início do século XX, muitas soluções tradicionais (alvenaria de pedra, tijolo, madeira) foram relegadas para segundo plano em detrimento de outras soluções construtivas (construções de aço ou de betão).

Inicialmente, a fabricação e comercialização de estrutura de aço foram orientadas para a construção de pavilhões industriais, pontes e viadutos e voltadas preferencialmente para as obras públicas.

A estrutura metálica vem ampliandoa sua utilização em vasto segmentoda construção, já atingindo, nospaíses industrializados, umatecnologia altamente consolidadanesse campo.

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Face às mudanças ocorridas nos últimos 50 anos, a participação das estruturas metálicas na construção de prédios comerciais e habitacionais teve um grande avanço.

Verifica-se uma utilização pouco significativa da construção metálica em Portugal. Tal sucede dado o elevado custo do aço, a carência de meios de produção, a pouca experiência da sua organização e a pouca tradição no domínio do projecto de estruturas metálicas.

Os edifícios do tipo industrial sãoexcepção.

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1.2 Campo de aplica1.2 Campo de aplicaççãoão

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1. INTRODU1. INTRODUÇÇÃOÃO1.2 Campo de aplica1.2 Campo de aplicaççãoão

Hong-Kong, projecto de Norman Foster

Hong-Kong, projecto de Norman Foster

a) Edifícios:

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1.2 Campo de aplica1.2 Campo de aplicaççãoão1. INTRODU1. INTRODUÇÇÃOÃO

Swindon, Norman Foster - Vista geral

Alçado lateral

Newport, Richard Rogers

b) Instalações industriais:

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Forth Bridge, Baker, Escócia

Forth Bridge, Baker - Detalhe da estrutura Severn River, Brunel

c) Pontes e viadutos:

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c) Pontes e viadutos:

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Vistas do porto de Barcelona

c) Aparelhos de elevação e movimentação de carga:

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1.INTRODU1.INTRODUÇÇÃOÃO

1.2 Campo de aplica1.2 Campo de aplicaççãoão

Vista geral do porto de Barcelona Reservatório -Barcelona

d) Reservatórios e contentores:

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Contentores do porto de Barcelona

d) Reservatórios e contentores:

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e) Elementos não macro-estruturais - Divisórias:

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e) Elementos não macro-estruturais - Escadas e passadiços:

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1.3 Vantagens1.3 Vantagens

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• alta eficiência construtiva;• baixo peso próprio (leveza nas cargas a transmitir às fundações);

• redução da área necessária para estaleiro;• rapidez de fabricação e de montagem(redução do prazo de execução);

• flexibilidade;• elevada resistência (condições para projectareconomicamente grandes vãos livres)

• ampliação e reforma da edificação, com o mínimo de interferência e transtornos na utilização normal do edifício.

1. INTRODU1. INTRODUÇÇÃOÃO1.3 Vantagens1.3 Vantagens

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1.4 Desvantagens1.4 Desvantagens

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1. INTRODU1. INTRODUÇÇÃOÃO1.4 Desvantagens1.4 Desvantagens

As estruturas metálicas requerem cuidados ao nível do projecto e caderno de encargos (pormenorização das ligações e tratamentos de prevenção). O seu não cumprimento origina problemas frequentes (corrosão dos elementos resistentes e uma menor segurança ao fogo).

• elevado custo do aço;• carência de meios de produção;• pouca tradição no domínio do projecto deestruturas metálicas.

A corrente utilização deste tipo de estruturas nos edifícios do tipo industrial minimiza as vantagens referidas anteriormente.

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1.5 Tipologias e defini1.5 Tipologias e definiççõesões

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1. reticulados (pórticos): os elementos resistentes têm ambas asdimensões das respectivas secções transversais muito menores que o comprimento (edifícios industriais e multi-pisos);

a) Tipologia geral dos sistemas estruturais metálicos:

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2. laminares (cascas): os elementos resistentes têmespessura muito reduzida quando comparada com o seu desenvolvimento no plano (edifícios industriais,reservatórios, silos e coberturas);

a) Tipologia geral dos sistemas estruturais metálicos:

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b) Classificação genérica dos produtos de aço (NP-1788):

Produtos longos• perfilados pesados e ligeiros, em forma de I, H, ou U com alturas iguais ou superiores a 80 mm;

• laminados correntes (barras) de secção transversal circular,quadrada, etc., varão circular, vergalhão, varão para betão;

• fio laminado, enrolado a quente em rolos.

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b) Classificação genérica dos produtos de aço (NP-1788) (cont.):

Produtos planos laminados a quente ou frio• placas obtidas por laminagem (e > 5 mm);• chapas de 3 mm < e < 5 mm;• bandas (largura > 600 mm - enrolado embobinas).

Produtos revestidos• folha-de-flandres (aço macio (e < 0.5 mm)revestido a estanho);

• chapa estanhada (produto plano que nãosatisfaça as características dafolha-de-flandres);

• chapa revestida a liga de chumbo;• chapa galvanizada;• chapa electrozincada.

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1.6 Conclusões do 1.6 Conclusões do capcapíítulotulo

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1. INTRODU1. INTRODUÇÇÃOÃO1.6 Conclusões do cap1.6 Conclusões do capíítulotulo

. A estrutura metálica vem ampliando a sua utilização em vasto segmento da construção, já atingindo, nos países industrializados, uma tecnologia altamente consolidada nesse campo.

. A utilização crescente de construções metálicas baseia-se na eficiência do processo construtivo (integração das obras civis / estruturas metálicas) e no nível económico de escala de produção da obra (montagem / fábrica com eficiência no desenvolvimento de produto e gestão da produção).

. Urge, no entanto, melhorar as especificações ao nível do projecto(ligações, protecção dos elementos, etc.) para que estas construções apresentem os níveis de qualidade e durabilidade actualmente exigidos.

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CAPCAPÍÍTULO 4TULO 4

ANOMALIAS E CAUSASANOMALIAS E CAUSAS

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Sub-capítulos:

4.1 Introdução

4.2 Anomalias (erros de projecto)

4.3 Anomalias (defeitos de material)

4.4 Anomalias (erros de montagem)

4.5 Outras anomalias

4.6 Conclusões do capítulo

4. ANOMALIAS E CAUSAS4. ANOMALIAS E CAUSAS

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4.1 Introdu4.1 Introduççãoão

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4. ANOMALIAS E CAUSAS4. ANOMALIAS E CAUSAS4.1 Introdu4.1 Introduççãoão

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Projectar significa resolver aspectos como:segurança - funcionalidade - durabilidade.

Etapas da construção metálica: • concepção estrutural

projecto - pormenorização -dimensionamento;

• fabrico / montagem;• utilização e manutenção.

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Cada anomalia pode ter diversas causas e origens, apesar do mecanismo de desenvolvimento ser um só. Por outro lado, só através da identificação dos diversos tipos e origens, pode realizar-se um bom planeamento e manutenção.

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Causas:Causas:

Os dados apresentados são valores médios de vários países europeus, e demonstram que é na etapa de desenvolvimento do projecto que se gera a maior quantidade de patologias / falhas /anomalias em estruturas metálicas.Acções humanas que originam anomalias: • falta de competência técnica;

• utilização de materiais de baixaqualidade;

• descuido / excesso de confiança;

• economia e falta de manutenção.

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Agentes agressivos que afectam o comportamento das construçõesdurante o seu tempo de vida útil:• acções externas ambientais;• atmosferas poluídas: água, terrenos, gases nocivos, produtosquímicos;

• causas naturais ligadas ao envelhecimento dos materiaiscomponentes das estruturas (por exemplo, corrosão).

Agentes agressivos:Agentes agressivos:

As anomalias são geralmente resultantes da falta de manutenção ou deficiente concepção, em que não se implementaram formas ou estratégias de a estrutura se adaptar à acção do agente patológico.

A corrosão é a anomalia mais frequente e visível.

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A presença da água acelera os mecanismos que originam a deterioração das estruturas metálicas, em especial aqueles que estão ligados à corrosão.

PresenPresençça da a da áágua:gua:

Perda de estanqueidade em viga caixão de uma cobertura:

Nos extremos da viga, estavam colocados umas placas que pretendiam garantir a estanqueidade desse caixão. Numa inspecção recente, foi feita uma pequena abertura numa dessas placas para observar o estado do interior do caixão. Encontrou-se uma garrafa de licor que claramente marcava a altura de água alcançada no interior do caixão.

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4. ANOMALIAS E CAUSAS4. ANOMALIAS E CAUSAS33

4.2 Anomalias (erros de projecto)4.2 Anomalias (erros de projecto)

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4. ANOMALIAS E CAUSAS4. ANOMALIAS E CAUSAS4.2 Anomalias (erros de projecto)4.2 Anomalias (erros de projecto)

33

Anomalias atávicas:

São provenientes da má concepção do projecto, erros de cálculo, utilização de tipos de aço com resistência diferente da considerada no projecto ou de peças com espessura inadequada.

Geralmente comprometem a segurança e funcionalidade. São de difícil solução e muito onerosas.

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Um grande problema enfrentado em obra é a presença de locais inacessíveis para o aperto dos parafusos.

Em projecto, devem ser previstosespaços, para facilitar a execução damontagem. Para realizar a ligação, épreciso colocar o parafuso, colocar nooutro lado a anilha e a porca eainda ter espaço para a movimentaçãoda chave de aperto e do braço domontador.

a) Pormenorizaa) Pormenorizaçção incorrecta:ão incorrecta:

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a) Pormenorizaa) Pormenorizaçção incorrecta:ão incorrecta:

Na figura e na parte destacada, podem ser vistas dobras nos perfis para colocação dos parafusos; esta prática pode ser danosa à estrutura.

Pode acarretar basicamente dois problemas:

• falta de resistência nos parafusos, se estestêm áreas inferiores às calculadas;

• susceptibilidade de escoamento ou roturana região dos furos, se esses tiveram de serampliados por divergências no projecto.

Existe portanto a necessidade de recalcular a ligação para verificar a estabilidade desejada.

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b) Ligab) Ligaçções incorrectas:ões incorrectas:

Estes erros ocorrem, muitas vezes, devido à não observância das diferentes fases de um projecto. Muitas vezes, o projectista realiza alterações e esquece-se de passar a informação para todos os níveis do projecto, chegando à obra um modelo de versão anteriore ao fabricante o modelo actualizado.

Desalinhamento entre peças

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b) Ligab) Ligaçções incorrectas:ões incorrectas:

Tipos de erros:• pormenorização diferente para as peças de uma mesma ligação;• utilização de peças que, apesar de possuírem simetrias,necessitam de fixações diferentes em cada lado.

Colapso da ligaçãoPormenorização incorrecta

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c) Erros de cc) Erros de cáálculo:lculo:

Tipos de erros:• erros de ccáálculo nolculo no comprimento das pecomprimento das peçças;as;

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Tipos de erros (cont.):• erros de ccáálculo noslculo nos

contracontravventamentosentamentos;;

Todas as vigas do edifício agrícola encurvaram lateralmente dado que não se encontravam contraventadas

Nó do edifício industrial: para além da excentricidade das fundações e da inclinação dos pilares, o pórtico não tem qualquer contraventamento vertical e o contraventamento horizontal émanifestamente insuficiente.

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Tipos de erros (cont.):• erros de ccáálculo lculo eem m ligaligaççõesões -- éé frequente que as estruturasmetálicas sejam calculadas admitindo as hipóteses extremas deque as ligações têm um comportamento perfeitamente articuladoou perfeitamente rígido. No entanto, quase nunca o comportamentoda ligação construída se aproxima do comportamento admitido.

Vista da cobertura de uma estação ferroviária

Cobertura após o colapso Pormenor da rotura

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Caso de estudo 1: passadiço metálico


Passadiço metálico constituído por duas vigas de dois tramos (50 m e 15 m); sob o tabuleiro metálico, a estrutura suporta duas condutas pesadas; os banzos são soldados a todo o comprimento(formando uma secção tubular).

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Passadiço metálico

a) Alçado b) Vista de topo c) Pormenor de um apoio

Devido à diferença de comprimento dos vãos e ao facto de não ter sido prevista qualquer contra-flecha, a estrutura sofreu um levantamento na extremidade do vão menor.

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Caso de estudo 2: importância dos contraventamentos


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Após a acção de um sismo, a estrutura metálica do edifício resistiu sem danos de maior.

Apesar da intensidade do sismo, apenas alguns dos elementos de contraventamento foram danificados e necessitaram de substituição, o que torna inequívoca a importância da existência de um contraventamento eficaz.

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Caso de estudo 3: colapso da cobertura de um estágio


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Colapso da cobertura de um estádio

a) Vista geral b) Apoio sobre um pilar c) Pormenor da calha

O patim colocado sobre o pilar deveria permitir deslocamentos horizontais e impedir o levantamento da estrutura para a acção do vento.

A deficiente concepção desse elemento conduziu ao colapso da ligação e da estrutura face à acção do vento.

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4.3 Anomalias (defeitos do material)4.3 Anomalias (defeitos do material)

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4. ANOMALIAS E CAUSAS4. ANOMALIAS E CAUSAS4.3 Anomalias (defeitos do material)4.3 Anomalias (defeitos do material)

Anomalias inerentes à constituição do material

Anomalias estruturais provenientes da acção de agentes externos agressivos: atmosfera poluída, líquidos corrosivos, incêndios, sismos, vento, neve, vibrações, etc.. São geralmente resultantes da falta de manutenção ou deficiente concepção, em que não se implementaram formas ou estratégias de a estrutura se adaptar àacção do agente patológico. A corrosão é a anomalia mais frequente e visível.

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Actualmente e dados os meios de produção, controlo de qualidade e inspecção disponíveis nas siderurgias, torna-se muito difícil encontrar defeitos ou danos inerentes ao próprio material aço,provenientes do processo de fabrico, para que possa ser considerar defeituoso.

Supondo portanto que a obra foirealizada com suficiente cuidado erigor para que não se verifiquemproblemas provenientes da falta deresistência ou do menosprezo daspropriedades do próprio material aço,exigíveis no projecto, existemapesar disso vários tipos deanomalias que se torna importanteavaliar, inerentes ao próprio material.

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As anomalias, inerentes ao próprio material, e que não são exclusivo das construções metálicas dividem-se em:• rotura frágil;• rotura por fadiga;• corrosão.

Pavimento com deformação acentuada a meio vão, junto à extremidade do módulo

Corrosão sob tensão, na viga de apoio da escada metálica, em avançado estado

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a) Rotura fra) Rotura fráágil:gil:

Tipo de rotura que se produz bruscamente sem o desenvolvimento de deformações apreciáveis que avisem do colapso eminente. Na origem deste fenómeno, pode estar a propagação repentina de uma fissura.


A rotura terá sido causada pela existência de cargas adicionais às de projecto.A rotura produziu-se segundo uma secção recta que une o centro dos furos existentes em cada uma das extremidades.

Rotura frágil de um tensor de uma cobertura metálica

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a) Rotura fra) Rotura fráágil:gil:

Características principais:a rotura ocorre de forma brusca e com resultados catastróficos;• as tensões obtidas por métodos usuais de cálculo nas zonas de rotura não são elevadas;

• a rotura começa em zonas de concentração de tensões;• geralmente, ocorre para temperaturas baixas ou negativas;• as estruturas soldadas são mais sensíveis à rotura frágil;• o aspecto da superfície de rotura é granular com linhas em formade espiga, cujos vértices apontam para o começo da rotura.


Sob determinadas condições, o açocomporta-se como um material frágil atingido

a tensão de rotura sem antes apresentardeformações a tensão constante. Existem casos

muito conhecidos como a ponte sobre o canalAlberto na Bélgica ou navios como o “Liberty”

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b) Rotura por fadiga:b) Rotura por fadiga:


As estruturas metálicas utilizadas naengenharia civil podem chegar aocolapso por fadiga. Os carregamentossão frequentemente de naturezadinâmica ou cíclica. Pontes rodoviárias, ferroviárias e rolantes são dissoexemplo. As ligações por soldaduratambém podem introduzir tensõesresiduais nas peças.

Degraus com deformação na zona de maior tráfego pedonal

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b) Rotura por fadiga:b) Rotura por fadiga:


A principal característica é a falta de deformação plástica macroscópica antes do colapso, pelo que se torna de muito difícil detecção. Desenvolve-se em zonas de concentração de tensões muito elevadas.

As zonas exibem aparência lisa que se estende até aos limites da região de fractura por fadiga. Uma análise da superfície de fractura revela a existência de anéis concêntricos, também chamados beach marks, em torno do núcleo da fractura e linhas radiais partindo dele.

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c) Corrosão:c) Corrosão:


Pode ser de difícil identificação dado poder aparecer em zonas inacessíveis. Geralmente, as partes da estrutura acessíveis são convenientemente mantidas e pintadas, o que não ocorre nas zonasinacessíveis ou de difícil acesso.

Ligações alvenaria / estruturaCorrosão na parte inferior do pavimento metálico

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i) Descrição do mecanismo:

Processo natural que resulta da tendência dos metais regressarem àsua forma mais estável, normalmente óxidos.

É oxidação, é um ataque químico, éum fenómeno eléctrico, é electrólise. Cada uma dessas respostas éparcialmente verdadeira. Excepto para alguns tipos não usuais de corrosão, como a bacteriana ou por ataque químico directo, pode dizer-se que a corrosão, como normalmente encontrada numa tubagem ou perfil metálico, é basicamente um processo electroquímico por natureza.

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i) Descrição do mecanismo (cont.):

A diferença de potencial entre o ânodo e o cátodo resulta numa migração de electrões do ânodo para o cátodo, ao longo do caminho metálico. No ânodo, com a perda de electrões, permanecem átomos de carga positiva de ferro que se combinam com iões do ambiente carregados negativamente (OH-), formando hidróxido ferroso que, por sua vez, reage a seguir para formar hidróxido de ferro (ferrugem).

Célula básica de corrosão

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ii) Classificação dos processos corrosivos:

Dependendo do tipo de acção do meio corrosivo sobre o material, os processos corrosivos podem ser classificados em dois grandes grupos, abrangendo todos os casos de deterioração por corrosão:• corrosão electroquímica; • corrosão química.

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iii) Tipos de corrosão:

1. uniforme;2. por lixiviação;3. erosão;4. em ranhuras / canto vivo;5. sob tensão;6. por pontos; 7. por frestas;8. galvânica.

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c1) Corrosão uniforme:c1) Corrosão uniforme:


Corrosão uniforme em colunas metálicas

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c2) Corrosão por c2) Corrosão por lixivialixiviaççãoão::


Este tipo de corrosão forma lâminas de material oxidado que se empilham até camadas mais profundas. O combate a esta floculaçãoé geralmente feito com tratamento térmico.

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c3) Corrosão por erosão:c3) Corrosão por erosão:


Em locais turbulentos, onde o meio corrosivo se movimenta a alta velocidade, aumenta o grau de oxidação das peças. É possível encontrar este problema em locais que contenham esgotos em movimento, descarga de produtos químicos (indústrias) ou acção directa de água do mar (portos, pontes e embarcações).

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c3) Corrosão por erosão:c3) Corrosão por erosão:


A erosão acelera o processo corrosivo, dado que a película produzida pela corrosão éremovida pela erosão expondo a superfície a novo desgaste corrosivo.

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c4) Corrosão por ranhuras c4) Corrosão por ranhuras -- risco / canto vivo:risco / canto vivo:


Todos os defeitos que contenham cantos vivos, locais para depósito de solução aquosa ou exposição do material não protegido podem vir a apresentar esta corrosão.

Pelo seu tamanho diminuto, as ranhuras muitas vezes passam despercebidas em manutenções e tornam-se visíveis somentequando o material oxidado aflora àsuperfície.

Riscos e gretas em ligações aparafusadas, entre outras, enquadram-se neste tipo de patologia.

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c5) Corrosão sob tensão:c5) Corrosão sob tensão:


Este problema é resultante da efeito acumulado de uma tensão de tracção e de um meio corrosivo. Essa tensão pode ser proveniente de encruamento, solda, tratamento térmico, cargas, etc.. Normalmente, as regiões tensionadas funcionam como ânodos em relação ao resto do elemento e tendem a concentrar electrões. Com o tempo, surgem microfissuras que podem acarretar um rompimento brusco da peça antes da percepção do problema.

A capacidade de encruamento de um material traduz-se na inclinação da curva de tracção na zona plástica uniforme. Maior encruamento implica maior inclinação.

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c6) Corrosão por pontos:c6) Corrosão por pontos:


Altamente destrutivo, este tipo de corrosão gera perfurações em peças sem uma perda notável de massa e peso da estrutura.

Ocorre normalmente em locais expostos à meios aquosos, salinos ou com drenagem insuficiente.

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c6) Corrosão por pontos:c6) Corrosão por pontos:


Pode ser difícil de se detectar quando em estágios iniciais, dado que a superfície a degradação é pequena, se comparada com a profundidade que pode atingir. Pode ser ocasionada pela deposição concentrada de material nocivo ao aço, por pilha de aeração diferencial ou por pequenos furos que possam permitir a infiltração e o alojamento de substâncias líquidas na peça.

As perfurações na chapa metálica são pontos propícios à corrosão,

uma vez que a camada de protecção dificilmente se fixa no seu interior

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c7) Corrosão por frestas c7) Corrosão por frestas -- bolsas de ferrugem:bolsas de ferrugem:


Ocorre entre juntas de duas superfícies em contacto ou muito próximas (0.025 a 0.1 mm). Devido à tensão superficial da água, esta aloja-se nas fendas disponíveis e tende a causar pilhas de aeraçãodiferencial, onde a concentração de oxigénio nas bordas é superior àconcentração da área mais interna da fenda, fazendo dessa uma região anódica. Como consequência, o processo de corrosão concentra-se na parte mais profunda da fresta, dificultando o acesso e o diagnóstico desse problema.

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c7) Corrosão por frestas c7) Corrosão por frestas -- bolsas de ferrugem:bolsas de ferrugem:


Em geral, este problema afecta somente pequenas partes da estrutura, sendo portanto mais perigosa do que a corrosão uniforme, cujos sintomas são mais visíveis.

Figura da direita - corrosão entre duas chapas, ponto propício à corrosão pela falta de oxigénio, agravada pela falta de camada de protecção na junção de chapas

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c8) Corrosão galvânica:c8) Corrosão galvânica:


i) Corrosão galvânica dos materiais:Este tipo de corrosão ocorre devido à formação de uma pilha electrolítica quando utilizados metais diferentes. As peças metálicas podem comportar-se como eléctrodos e promover os efeitos químicos de oxidação e redução.

Asna corroída por contacto de chapas galvanizadas ou de alumínio com a estrutura, criação de furos nas peças estruturais e fixação das chapas com parafusos galvanizados

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c8) Corrosão galvânica:c8) Corrosão galvânica:


i) Corrosão galvânica dos materiais (cont.):

É fácil encontrar esse tipo de contacto em construções, por galvanização de parafusos e porcas, em torres metálicas de transmissão de energia que são inteiramente constituídas de elementos galvanizados, esquadrias de alumínio encostadas indevidamente na estruturae diversos outros casosdecorrentes da inadequaçãode projectos.

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Caso de estudo: efeito da razão de áreas entre cátodo e ânodo para pares cobre-aço imersos em água do mar



i) um cátodo pequeno e um ânodo grande

ii) um ânodo pequeno e um cátodo grande

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i) um cátodo pequeno (rebites de cobre) e um ânodo grande(chapas de aço) originam apenas uma ligeira deterioração do aço.

Esquema do estado inicial Esquema do estado durante a corrosão

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ii) um ânodo pequeno (rebites de aço) e um cátodo grande (chapas de cobre) originam uma corrosão severa nos rebites de aço.

Esquema do estado inicial Esquema do estado durante a corrosão

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Caso de estudo 1: corrosão galvânica em ligações aparafusadas



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O processo de corrosão ocorre principalmente pela presença de frestas sempre que uma ligação aparafusada é executada.Esta anomalia ocorre devido à presença de água nas frestas. O problema éminimizado impedindo-se a entrada de humidade com argamassa no caso de estruturas revestidas, com pinturas anti-corrosivas ou com mástiques na borda da fresta.

Corrosão galvânica em ligações aparafusadas

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Caso de estudo 2: corrosão generalizada de perfis embebidos ou revestidos



Numa viga de um pavimento misto

Viga numa fachada

Pormenor de uma fixação

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4.3 Anomalias (defeitos do material)4.3 Anomalias (defeitos do material)Numa viga de um pavimento misto Viga numa fachada

Pormenor de uma fixaçãoMarcas de oxidação na face visível do banzo inferior dos perfis. Ao proceder à abertura de uns pequenos rasgos, constatou-se que a alma tinha desaparecido numa zona com comprimento apreciável, pela corrosão causada pela penetração de humidade

Situação relativamente frequente - perfil de fachada em adiantado estado de corrosão

Detalhe das janelas do edifício de uma piscina. Devido à agressividade do meio, foi executado um recobrimento com material plástico sem juntas

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4. ANOMALIAS E CAUSAS 4. ANOMALIAS E CAUSAS

4.4 Anomalias (erros de montagem)4.4 Anomalias (erros de montagem)

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4. ANOMALIAS E CAUSAS4. ANOMALIAS E CAUSAS334.4 Anomalias (erros de montagem)4.4 Anomalias (erros de montagem)

Anomalias transmitidas

São provenientes da falta de formação dos intervenientes na montagem: soldaduras efectuadas em superfícies pintadas, enferrujadas, ou com impurezas, falta de verticalidade dos elementos, etc..

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a) Ausência de competência ta) Ausência de competência téécnica:cnica:


Exemplo:• transformação de nave industrial em escritórios;• introdução de dois pisos;• corte de tirantes metálicos durante trabalhos de ampliação das instalações

com a introduçãode tecto falso;

• adopção de novasolução semqualquer efeitoestrutural.

Ligação do pilar ao tiranteDepois do corte dos tirantesAntes da alteração, o tirante atravessava o pilar

Cobertura em vigotas pré-esforçadas

Tirante de aço, ligado ao pilarPilar

Fundação

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a) Ausência de competência ta) Ausência de competência téécnica:cnica:


Situação muito frequente nas estradas: a corrosão generalizada dos parafusos e de outros elementos de fixação dos guarda-corpos. Perda da eficácia da protecção da galvanização do prumo por este ter sido cortado no local com um maçarico.

Guarda corpos Pórtico de sinalização

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b) Erros nas ligab) Erros nas ligaçções aparafusadas:ões aparafusadas:


Exemplos:• ruína por corte do fuste do parafuso;• rasgamento da chapa junto ao parafuso;• esmagamento do fuste do parafuso;• ruína por esmagamento da chapa;• tensão axial excessiva do fuste no parafuso;• ruína por dobragem do parafuso;• ruína por corte da chapa;• pormenorização incorrecta das ligações (rigor);• dificuldade de aperto;• não coincidência entre parafuso e furo;• variação dimensional / comprimento - das peças;• diâmetro errado entre furo e parafuso;• troca de parafusos de alta resistência por outros;• falta de aperto dos parafusos.

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b1) Erros de b1) Erros de furafuraççãoão ou troca de parafusos:ou troca de parafusos:


Execução manual de furos: as medidas erradas impedem a montagem ou fazem o parafuso entrar de maneira inclinada, podendo dobrar quando carregado. Troca de parafusos

Existe o risco da troca de parafusos em montagens, colocando-se parafusos comuns no lugar dos de alta resistência, especificados em projecto. Essa falha pode ser fatal e implica cuidados na recepção e armazenagem dos materiais, bem como na fiabilidade do fornecedor.

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b2) Falta de aperto dos parafusos:b2) Falta de aperto dos parafusos:


Pela rapidez de montagem, são por vezes executadas em prazos muito curtos, podendo surgir ligações incompletas ou mal montadas. Os parafusos funcionam ou por atrito ou por contacto, sendo regulado o seu aperto. A falta de aperto pode então inutilizar uma ligação, causando-lhe flexibilidade imprevista epossibilidade de colapso por sobrecarregaroutros nós de ligação.

Falta de furo no pilar

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b3) b3) Falta de coincidência na posiFalta de coincidência na posiçção dos furos efectuados ão dos furos efectuados nas penas peçças a unir:as a unir:


Apesar das consequências destes erros não serem geralmente graves, já que é usual que quando se detectam se reforce a ligação com soldadura, calculada para suportar a totalidade da ligação, implicam sempre um certo atraso.

Desacerto das peças a unir

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c) Erros em ligac) Erros em ligaçções soldadas:ões soldadas:


PorosidadeMordeduras

Inclusão de escória

Falta de fusão

Falta de penetração

Trincas

SobreposiçãoCordão com mau acabamento

Excesso de respigos

Empenamentos

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c1) Erros em tc1) Erros em téécnicas de cnicas de oxicorteoxicorte::


Nestes casos, as "normas de bem fazer" aconselham a que previamente à operação de oxicorte se execute uma abertura circular. A importância dos entalhes dependerá das características do material e do tipo de solicitação. Em materiais frágeis ou ante solicitações de fadiga, pode induzir situações de risco.

Entalhe produzido por oxicorte

Técnica desaconselhável Técnica aconselhável

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c1) Erros em tc1) Erros em téécnicas de cnicas de oxicorteoxicorte::


O uso indiscriminado de oxicorte pode conduzir a danos graves. Na generalidade dos casos, esta situação produzir-se-á para facilitar uma operação de montagem mal estudada ou para forçar a posição da estrutura.

Ligação estrutural Chapa de cobertura

Estão representados os estragos causados numa chapa de cobertura por se ter utilizado o maçarico em vez de se cortar com uma serra. Para além do corte resultar muito mais impreciso, a chama afecta as características da protecção.

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c2) Erros na sequência das operac2) Erros na sequência das operaçções:ões:


Soldaduras incompletas

Ligações soldadas em que já se deu a demão de acabamento da pintura sem se ter procedido à soldadura. Os pequenos cordões de soldadura são meros pingos de soldadura para montagem. Na melhor das hipóteses, este tipo de situação provoca transtornos importantes: é necessário limpar a união, soldar e voltar a pintar.

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4.5 Outras Anomalias 4.5 Outras Anomalias


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a) Anomalias em pinturas:a) Anomalias em pinturas:

4.5 Outras anomalias4.5 Outras anomalias

As anomalias mais frequentes em pinturas com função de protecçãoou decorativa são: • empolamento;• falta de resistência a ultravioletas (perda de brilho / cor);• enrugamento (ondulação da superfície);• contaminação da superfície;• espessura não uniforme;• fendilhação;• descasque;• limpeza inadequada;• manchas.

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a) Anomalias em pinturas:a) Anomalias em pinturas:


As anomalias em pinturas resultam na ineficácia do sistema deprotecção e, consequentemente, no aparecimento da corrosão (generalizada).

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b) Anomalias associadas a cargas em construb) Anomalias associadas a cargas em construçção:ão:


Durante a construção de um edifício, as chapas e o material de isolamento são acumulados sobre a cobertura, com o objectivo de libertar o espaço ao nível do solo. É frequente a necessidade de acrescentar cargas que não tinham sido previstas no projecto(colocação de tectos falsos, instalação de novas máquinas ou de equipamentos de ventilação, aumento da capacidade das pontes rolantes, etc.).

Se, em muitos casos, a este aumento decargas não está associado nenhum reforçoda estrutura, ainda com menos frequênciase procede a um conveniente reforço dasfundações.

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c) Anomalias associadas a erros no transporte:c) Anomalias associadas a erros no transporte:


No transporte de uma estrutura metálica, devem ser adoptadas as protecções e as medidas necessárias para evitar, ou pelo menos minimizar, os danos causados por eventuais impactos. Os danos poderão ir desde simples riscos sobre o sistema de protecção até à deformação acentuada de elementos.

Deformação num gousset

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d) Anomalias associadas d) Anomalias associadas àà fase de explorafase de exploraçção:ão:


Os danos que ocorrem na fase de exploração poderão ir desde simples riscos sobre o sistema de protecção até à deformação acentuada de elementos.

Situação onde se podemobservar as consequênciasdo impacto de um veículosobre uma guarda deprotecção

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4.6 Conclusões do cap4.6 Conclusões do capíítulotulo


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4. ANOMALIAS E CAUSAS4. ANOMALIAS E CAUSAS334.6 Conclusões do cap4.6 Conclusões do capíítulotulo

. Neste capítulo, as anomalias foram divididas em anomalias atávicas, anomalias inerentes ao próprio material metálico, anomalias transmitidas e outras. Outra classificação pode ser anomalias estruturais e de durabilidade. A corrosão é a anomalia mais frequente e visível neste tipo de estruturas.

. Não há regras nem métodos sistemáticos que permitam determinar as causas das anomalias. Cada caso concreto é um problema particular e deve ser objecto de um diagnóstico particular.

. As anomalias resultam de vários erros / defeitos associados ao projecto (acções, regulamentação em vigor, dimensionamento / cálculos), aos materiais utilizados, ao fabrico, montagem e transporte e à exploração (má utilização ou mudança de uso assim como causas acidentais).

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4. ANOMALIAS E CAUSAS4. ANOMALIAS E CAUSAS334.6 Conclusões do cap4.6 Conclusões do capíítulotulo

Compatibilidade entre materiais de chapas metálicas Material corroído

Comportamento geral dos metais nos diferentes meios

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REVISÃOREVISÃO

11ªª ParteParte

REVISÃO REVISÃO -- 11ªª PARTEPARTE

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Objectivo:Avaliar os conhecimentos adquiridos nos capítulos 1 a 4.

1. INTRODUÇÃO

2. METODOLOGIA GERAL

3. TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO

4. ANOMALIAS E RESPECTIVAS CAUSAS

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1. Qual o cuidado ao nível do projecto para evitar a anomalia observada na figura da esquerda.

e) tipo de pintura.

d) escolha de metais;

c) resistência ao fogo;

b) tratamentos da superfície;

a) pormenorização nas ligações;

Matriz pergunta-resposta:Seleccione apenas uma única resposta para cada pergunta.

2. Qual o tipo de inspecção para as anomaliasassociadas à figura da direita?

e) outra.

d) caracterização inicial da construção;

c) avaliação estrutural;

b) detalhada;

a) corrente;

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3. Qual o ensaio que dá o valor da dureza Shore?

e) ensaio de dureza por penetração.

d) ensaio de dureza por choque;

c) ensaio de tracção;

b) ensaio à compressão;

a) ensaio à rotura frágil;


4. Como se designam as anomalias associadas a uma deficiente montagem das ligações aparafusadas?

e) anomalias de envelhecimento.

d) anomalias de corrosão;

c) anomalias transmitidas;

b) anomalias atávicas;

a) anomalias devido à constituição do material;

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5. Identifique as anomalias de corrosão observadas nas seguintes figuras:

d) corrosão uniforme (1), por pontos (2), por lixiviação (3), corrosão galvânica (4).

c) por lixiviação (1), por pontos (2), galvânica (3) e corrosão uniforme (4);

b) em ranhuras (1), sob tensão (2), pela presença da água (3 e 4);

a) por picadas (1), galvânica (2), por erosão (3), por humidade de condensação (4);


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a) a) por picadas, galvânica, por erosão - presença de água e areias, por humidade de condensação - Sub-capítulo 4.3 (slides 123-131)

5.

c) anomalias transmitidas - Sub-capítulo 4.2 (slides 101 e 102), sub-capítulo4.3 (slide 116) e sub-capítulo (slide 148)

4.

Resultados da matriz pergunta-resposta

d) ensaio de dureza por choque - Sub-capítulo 3.2 (slides 67 a 83)3.

c) avaliação estrutural (anomalias estruturais resultantes do incêndio) - Sub-capítulo 2.3 (slides 55 a 59)

2.

d) escolha de metais (evitar a corrosão galvânica) - Sub-capítulo 1.4 (slide 25) e Sub-capítulo 4.3 (slides 138-146), incêndio) o zinco é anódico em relação ao aço e é corroído

1.

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PATOLOGIA E INSPEC ÇÃO DE CONSTRU ÇÕES EM ESTRUTURA … · A estrutura metálica vem ampliando a sua utilização em vasto segmento da construção , já atingindo, nos países