The heavy use of de-icing salts in the winter to accommodate heavy traffic has been the most detrimental cause of chloride-induced corrosion in Canadian reinforced concrete (RC) bridge infrastructure. In addition, the rise of greenhouse emissions and subsequent increase in the mean surface temperature have increased the potential risk of carbonation-induced corrosion. It is believed that the synergistic effect of multiple deteriorating mechanisms will accelerate the incidence of reinforcement corrosion in Canadian infrastructure. Over time, premature deterioration of RC bridges due to reinforcement corrosion leads to concrete cover cracking and spalling, loss of bond between reinforcement and concrete, and reduction in the structural capacity and ductility of the structure. There is limited research work that has examined the effect of corrosion on the structural performance of RC columns. This research has evaluated the axial and flexural capacity of corroded RC columns exposed to different levels and patterns of reinforcement corrosion. An experimental testing campaign of ten RC columns was conducted in two stages. During the first stage, eight columns were subjected to an accelerated corrosion regime by impressing a constant current for 137 days. In the second stage, all ten columns were subjected to an axial quasi-static load until failure. Five columns were loaded concentrically, while the remaining five were loaded eccentrically. The structural performance (residual strength, ductility, resilience, stiffness, toughness and failure mode) of the columns were analyzed from load-displacement curves of the entire and mid-span length of the columns. The experimental results show that corrosion of the ties directly affects the column's post-peak response even at low corrosion levels. Columns with corroded ties had a brittle failure, and the residual ductility and toughness were significantly reduced. On the other hand, longitudinal reinforcement corrosion primarily affects the residual strength of the columns, which is prominent at a medium level of corrosion. At high levels of both longitudinal and transverse reinforcement corrosion, the residual strength, ductility, and axial stiffness are significantly reduced. This is accompanied by a significant deterioration of the cover and local buckling of the longitudinal rebars, which is attributed to a significant reduction in the confinement pressure of the core concrete. A three-dimensional non-linear finite element model (3D-NLFEM) of the columns was developed using the finite element package DIANA (v.10.4) and validated with the experimental results. The effect of reinforcement corrosion on the structural response of columns was modelled as a change in the mechanical and geometrical properties of concrete and steel materials. This was achieved by integrating constitutive and deteriorating models into the 3D-NLFEM. The model accounts for the bond-slip behaviour between longitudinal bars and concrete (for eccentrically loaded columns), the confinement of the concrete core and strength reduction of the concrete cover, and the buckling potential of longitudinal reinforcement. The validated model was used to conduct a parametric analysis to investigate the effect of several influencing variables such as damage level and patterns and to explore scenarios beyond those tested in a laboratory setting. Finally, an analytical model based on sectional analysis was developed and compared with both the experimental and FEM results. The proposed analytical approach was developed by integrating deteriorating models and incorporating data collected from field investigation. Based on this evaluation, a practical analytical approach is proposed to estimate the nominal residual capacity of corroded columns considering the reduction in confinement effects, bond loss and potential buckling. The results from the experimental, numerical, and analytical studies correlate well. This work's outcome will contribute to a better understanding of the axial and flexural performance in terms of the ultimate capacity, post peak response and failure mode of RC columns affected by the reinforcement corrosion and static loading. Moreover, it provides a simplified analytical tool for practicing engineers to predict the axial and flexural capacity of deteriorated bridges vulnerable to reinforcement corrosion and increased traffic volume.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-10-18T11:59:04Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Alex Mizael Martins - 2016.pdf: 6652239 bytes, checksum: 06fc65f07d3460875f7ecd163b128a49 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-10-18T12:00:09Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Alex Mizael Martins - 2016.pdf: 6652239 bytes, checksum: 06fc65f07d3460875f7ecd163b128a49 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-18T12:00:09Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Alex Mizael Martins - 2016.pdf: 6652239 bytes, checksum: 06fc65f07d3460875f7ecd163b128a49 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-12-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The introduction of wind energy into the brazilian energy matrix is of paramount importance for national energy policy. In this context, the viability of wind towers is a fundamental issue. In Brazil, these towers are built mainly in reinforced concrete, in regions of high aggressiveness (coastal regions, because of their greater wind potential) and, therefore, it is necessary to develop high performance concretes that are able to withstand environmental actions to which they are subjected, mainly the action of the chlorides, so that these structures reach the previously defined project life, thus guaranteeing the viability of the towers. In this sense, the present work evaluates the mechanical properties, the mechanisms of transport of chlorides and the performance in relation to the corrosion of the reinforcement, in concretes that contain high performance pozolanic mineral additions, in order to evaluate the influence of the presence of these additions in these properties. Three different study mixes were developed containing respectively, 9% of silica fume in composition with 1% of nanosilica, 5% of a high fineness metakaolin in composition with 5% of a slightly less fine metakaolin, both with high pozzolanic activity and a mix containing only 10% of the finest metakaolin, in addition to a reference mix. Analyzes related to the chloride transport are presented: penetrability and diffusion; analyzes related to the corrosion of reinforcement: induction of corrosion by aggressive solution wetting cycles and air drying, surface electrical resistivity of concrete and corrosion potential, besides the mechanical characterization. The concretes with incorporation of pozzolanic addition showed, in general, improvements in the mechanical properties. In the chloride transport properties and corrosion performance of the reinforcements, the improvements from the mineral additions were significant. Thus, it was concluded that the incorporation of the different mineral additions studied in the present work significantly altered the properties of the concrete, with a positive highlight for the properties associated with durability, in which the benefits of using mineral addition are more pronounced. / A introdução da energia eólica na matriz energética brasileira é de suma importância para a política energética nacional. Nesse contexto, a viabilidade das torres eólicas é questão fundamental. No Brasil essas torres são construídas, principalmente, em concreto armado em regiões de alta agressividade (regiões litorâneas, por terem maior potencial eólico) e, portanto, faz-se necessário o desenvolvimento de concretos de alto desempenho que sejam capazes de resistir às ações ambientais às quais são submetidos, principalmente à ação dos cloretos, de maneira que essasestruturas atinjam a vida útil de projeto previamente definida, garantindo assim a viabilidade das torres. Nesse sentido, o presente trabalho avalia as propriedades mecânicas, os mecanismos de transporte de cloretos e o desempenho em relação à corrosão das armaduras, de concretos que contêm adições minerais pozolânicas de alto desempenho, a fim de avaliar a influência dessas adições nessas propriedades. Foram elaborados três diferentes proporcionamentos de estudo contendo respectivamente, 9% de sílica ativa em composição com 1% de nanossílica, 5% de um metacaulim de elevada finura em composição com 5% de um metacaulim um pouco menos fino, ambos de elevada pozolanicidade e um proporcionamento contendo exclusivamente 10% do metacaulim de maior finura, além de um proporcionamento de referência. São apresentadas análises relacionadas ao transporte de cloretos: penetrabilidade e difusão; análises relacionadas à corrosão das armaduras: indução da corrosão por meio de ciclos de molhagem em solução agressiva contendo cloretos, medidas de resistividade elétrica superficial do concreto e potencial de corrosão, além da caracterização mecânica. Os concretos com incorporação de adição pozolânica apresentaram, em geral, melhorias em suas propriedades mecânicas. Já nas propriedades de transporte de cloretos, as melhorias advindas das adições minerais foram mais significativas, assim como no desempenho em relação à corrosão das armaduras. Desse modo, concluiu-se que a incorporação das diferentes adições minerais estudadas no presente trabalho alterou significativamente as propriedades do concreto, com destaque positivo para as propriedades associadas à durabilidade, nas quais os benefícios do uso da adição mineral são mais pronunciados.

Corrosion of reinforcement in reinforced concrete is a huge problem. Corrosion of reinforcement has a great effect on the service life of reinforced concrete structures. The subject of this work is to verify the inhibitors properties and their efficiency using physical and electrochemical methods. The aim of this work is the design of formwork panels with corrosion protection. The formwork panels are on different material basis. Corrosion protection is ensured by the use of migration corrosion inhibitors.

Through history, iron has mainly been used as reinforcement in concrete. Contemporary building technology would not have been possible without reinforced concrete, however, from a global perspective, many concrete buildings have begun to encounter reinforcement corrosion, mainly due to chlorides and carbonation. When the chlorides come into contact with the reinforcing bars, a chemical reaction begins, which causes the iron to oxidize and begin to corrode. In a humid environment when the reinforcement corrodes, the iron expands and bursts the concrete from inside, which in turn results in cracks occurring in the concrete structure. In an environment with lack of oxygen, it often occurs that non expanding rust products form that are not defected on the concrete surface occurs through discoloring or spalling. This type of damage is not detected ocularly and therefore forms a more serious type of injury. This type of rust is a silent type of damage that can cause deteriorated bearing capacity in the construction, since the cross-sectional area of the reinforcement in the concrete decreases. Sweco has been involved in a couple of projects where there have been huge problems due to corrosion of reinforcement. The damages that emerged leading to the repairs of these type of damage costing large sums. This report is based on previous projects, articles, literature studies, reports and interviews. Interviews have been conducted with competent people who have shared their valuable opinions, knowledge and experiences. In order to stop ongoing corrosion of reinforcement and also repair the damage, several alternative solution and repair measures have been devolped. Some of the most relevant suggestions in this report is to remove the damaged concrete and then re-cast or alternatively cast in cathodic protection or a combination of these. / Genom historien har man främst använt sig av järn som armering i betong. Samtidens byggteknik hade inte varit möjlig utan armerad betong, dock behöver man vara uppmärksam på armeringskorrosion framför allt på grund av klorider och karbonatisering. När kloriderna kommer i kontakt med armeringsjärnen påbörjas en kemisk reaktion som leder till att järnen oxiderar och börjar korrodera. I fuktig miljö när armeringen korroderar, expanderar järnen och spränger betongen inifrån vilket i sin tur resulterar i att sprickor uppstår i betongkonstruktionen. I syrefattiga miljöer uppstår det oftast svartrost som är den typ av skada som uppstår inuti en betongkonstruktion. Denna typ av skada upptäcks inte okulärt och blir därför en allvarligare typ av skada. Svartrost är även den typ av skada som kan förorsaka försämrad bärighet i konstruktionen eftersom tvärsnittsarean hos armeringen i betongen minskar. Sweco har varit inblandade i ett par projekt där det har förekommit enorma problem på grund av armeringskorrosion. Skadorna som har uppstått på grund av armeringskorrosion har lett till att reparationerna av dessa skador har varit kostsamma. Denna rapport är baserad på tidigare projekt, artiklar, litteraturstudier, rapporter samt intervjuer. Intervjuer har genomförts med kompetenta personer som har delat med sig av sina värdefulla åsikter, kunskaper och erfarenheter för att få en bättre uppfattning av konsekvenserna som uppstår på grund av armeringskorrosion. För att stoppa pågående armeringskorrosion och även reparera skadorna, har reparationsåtgärder i denna rapport tagits fram. Några utav de mest relevanta förslag på åtgärder i denna rapport är att ta bort den skadade betongen för att sedan gjuta på nytt, alternativt gjuta in katodiskt skydd eller en kombination av dessa.

As estruturas de concreto armado são um dos tipos de estrutura mais utilizados no mundo e quando localizadas em ambientes não agressivos, respeitam a vida útil para a qual foram projetadas. Entretanto, a durabilidade dessas estruturas pode ser fortemente reduzida por processos de degradação de origens ambientais e/ou funcionais. Dentre esses processos, destacam-se aqueles que desencadeiam a corrosão das armaduras, sendo a difusão de cloretos um dos fatores de maior importância no desencadeamento do processo corrosivo. Apesar da robustez de diversos modelos propostos na literatura, abordagens determinísticas frequentemente falham ao prever o tempo de início da corrosão devido à enorme e à inerente aleatoriedade envolvida nesse processo. Neste contexto, a durabilidade pode ser mais realisticamente representada por meio de modelos probabilísticos. Este trabalho apresenta uma formulação numérica, baseada no Método dos Elementos Finitos (MEF), para a determinação de cenários de falha de vigas de concreto armado submetidas à penetração de cloretos. Nessa formulação, a não linearidade física do concreto é descrita pelo modelo de dano de Mazars e a variação da concentração de cloretos no interior do concreto é determinada por meio da segunda lei de Fick. Além disso, as leis de corrosão de Faraday são adotadas para a determinação da taxa de redução das áreas de aço ao longo do tempo. A partir das cargas de colapso calculadas pelo modelo mecânico, as probabilidades de falha são determinadas utilizando o algoritmo de confiabilidade FORM. Os resultados obtidos mostram a influência da corrosão na segurança estrutural de estruturas de concreto armado ao longo do tempo, assim como, seu impacto na durabilidade dessas estruturas. / Reinforced concrete structures are one of the most commonly used types of structures in the world and when these structures respects the structural life predicted when it is located in non-aggressive environments. However, the durability of these structures can be strongly reduced by degradation processes caused by environmental and/or functional origins. Among these processes, those related to reinforcement\'s corrosion are more outstanding, being the chloride diffusion one of most important factors that triggers the corrosion process. Despite the robustness of several models proposed in literature, deterministic approaches often fail to predict the time of corrosion initiation due to the huge inherent randomness involved in the process itself. In this context, the durability can be more realistically represented by probabilistic models. This work presents a numerical formulation based on the Finite Element Method (FEM) to determine the failure configuration of reinforced concrete beams subjected to chloride penetration. In this formulation, the non-linearity of the concrete is described by Mazars damage model and the variation of chloride concentration along concrete cover is determined by Fick\'s second law. Moreover, Faraday\'s law concerning corrosion is adopted in order to determine the reduction rate of steel areas over a period of time. The probabilities of failure are determined using the reliability algorithm FORM, which accounts the collapse Sloads calculated by the mechanical model. The results showed the influence of corrosion phenomenon on the structural safety of reinforced concrete along time as well as its impact on the structural durability.

A corrosão de armaduras é uma das causas mais comuns de degradação mecânica em estruturas em concreto armado. Esse processo leva à redução da vida útil e, consequentemente, a prejuízos econômicos. Desse modo, o presente trabalho visa contribuir com a análise dos fenômenos associados à degradação mecânica do concreto armado sujeito a processos corrosivos devido à carbonatação e à ação de cloretos. Para tal finalidade, modelos analíticos baseados na segunda lei de Fick são usados para quantificar a difusão de CO2 e de íons cloreto no concreto, os quais permitem determinar o tempo de início da corrosão. A degradação mecânica de estruturas em concreto armado é considerada por meio de um modelo em dano concentrado que contempla perda da rigidez, redução da área de aço e da tensão de escoamento de armaduras devido ao processo corrosivo. A formulação de dano concentrado foi modificada de forma a incluir uma variável de estado de corrosão e uma lei de evolução da corrosão, baseada em equações semi-empíricas disponíveis na literatura. Essas equações determinam a redução no diâmetro das armaduras e a perda da capacidade resistente do aço. O problema da corrosão é formulado como um processo estocástico sendo resolvido por meio do método de simulação de Monte Carlo para dois exemplos: uma viga isostática e um pórtico plano com grau de hiperestaticidade igual a três. A formulação da equação de estado limite é baseada em um valor de dano aceitável. Curvas de probabilidade de início da corrosão e de probabilidade de falha da estrutura são obtidas ao longo de 50 anos. No caso da estrutura hiperestática, o caminho mais provável de falha, também chamado de caminho crítico, é determinado. Observa-se que o processo corrosivo provoca mudanças no caminho crítico, e portanto, deve ser considerado nas análises de reparo estrutural. Mapas de dano e de probabilidade de falha foram desenvolvidos para mostrar as mudanças no comportamento estrutural devido à corrosão. / The reinforcement\'s corrosion is one of the most common causes of mechanical degradation in reinforced concrete structures. This process leads to the reduction of the service life and, consequently, economic loss. Thereby, this study aims to contribute with the analysis of the phenomena associated to the mechanical degradation of reinforced concrete, due to the carbonation and the chloride ions. For this purpose, analytical models based on second Fick\'s law are used to quantify CO2 and chloride ions diffusion, which enables to determine the corrosion time initiation. The mechanical degradation of reinforced concrete structures is modeles by the lumped damage model which accounts for stiffness loss, reinforcement mass loss and yield stress reduction due to the corrosive process. The lumped damage formulation was modified to include the state corrosion variable and the corrosion evolution law based on semi-empirical equations available in the literature. These equations determine the reinforcement\'s diameter reduction and the loss of resistant capacity of the reinforcement\'s bar. The corrosion problem is formulated as a stochastic process and solved by the Monte Carlo simulation for two examples: an isostatic beam and a hyperstatic frame. The limit state functions are based on the acceptable damage value. Curves of probability of corrosion initiation and probability of failure are obtained over a range of 50 years. In the hyperstatic case, the most probable failure path, also named the critical path, is determined. It is observed that the corrosive process causes changes on the critical path and, therefore, it must be accounted on structural repair analysis. Damage and probability of failure maps were developed to show the changes on the structural behavior due to the corrosion.

As estruturas de concreto armado são um dos tipos de estrutura mais utilizados no mundo e quando localizadas em ambientes não agressivos, respeitam a vida útil para a qual foram projetadas. Entretanto, a durabilidade dessas estruturas pode ser fortemente reduzida por processos de degradação de origens ambientais e/ou funcionais. Dentre esses processos, destacam-se aqueles que desencadeiam a corrosão das armaduras, sendo a difusão de cloretos um dos fatores de maior importância no desencadeamento do processo corrosivo. Apesar da robustez de diversos modelos propostos na literatura, abordagens determinísticas frequentemente falham ao prever o tempo de início da corrosão devido à enorme e à inerente aleatoriedade envolvida nesse processo. Neste contexto, a durabilidade pode ser mais realisticamente representada por meio de modelos probabilísticos. Este trabalho apresenta uma formulação numérica, baseada no Método dos Elementos Finitos (MEF), para a determinação de cenários de falha de vigas de concreto armado submetidas à penetração de cloretos. Nessa formulação, a não linearidade física do concreto é descrita pelo modelo de dano de Mazars e a variação da concentração de cloretos no interior do concreto é determinada por meio da segunda lei de Fick. Além disso, as leis de corrosão de Faraday são adotadas para a determinação da taxa de redução das áreas de aço ao longo do tempo. A partir das cargas de colapso calculadas pelo modelo mecânico, as probabilidades de falha são determinadas utilizando o algoritmo de confiabilidade FORM. Os resultados obtidos mostram a influência da corrosão na segurança estrutural de estruturas de concreto armado ao longo do tempo, assim como, seu impacto na durabilidade dessas estruturas. / Reinforced concrete structures are one of the most commonly used types of structures in the world and when these structures respects the structural life predicted when it is located in non-aggressive environments. However, the durability of these structures can be strongly reduced by degradation processes caused by environmental and/or functional origins. Among these processes, those related to reinforcement\'s corrosion are more outstanding, being the chloride diffusion one of most important factors that triggers the corrosion process. Despite the robustness of several models proposed in literature, deterministic approaches often fail to predict the time of corrosion initiation due to the huge inherent randomness involved in the process itself. In this context, the durability can be more realistically represented by probabilistic models. This work presents a numerical formulation based on the Finite Element Method (FEM) to determine the failure configuration of reinforced concrete beams subjected to chloride penetration. In this formulation, the non-linearity of the concrete is described by Mazars damage model and the variation of chloride concentration along concrete cover is determined by Fick\'s second law. Moreover, Faraday\'s law concerning corrosion is adopted in order to determine the reduction rate of steel areas over a period of time. The probabilities of failure are determined using the reliability algorithm FORM, which accounts the collapse Sloads calculated by the mechanical model. The results showed the influence of corrosion phenomenon on the structural safety of reinforced concrete along time as well as its impact on the structural durability.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:09:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4934.pdf: 6976486 bytes, checksum: c340cf221926ec58e76bb12981626d19 (MD5) Previous issue date: 2013-01-25 / Financiadora de Estudos e Projetos / Brazil is the world's largest producer of sugarcane and the leading exporter of its derivatives (sugar, alcohol, energy etc.). One of the main waste generated in the manufacturing process of this sector is the sugarcane bagasse ash sand (SBAS), produced from the burning of bagasse into boilers to produce electricity (cogeneration). This ash sand is composed of a high amount of silica and it is also currently discarded in cane plantations as organic fertilizer, despite the fact that it is poor in nutrients. This research proposes to provide an alternative application of SBAS in concrete as a replacement material for fine aggregate. Furthermore, the durability of concrete with alternative materials demands a special attention, especially regarding reinforcement corrosion. This is a major concern of the use of wastes on the degradation of concrete structures. The process begins with the despassivation of steel reinforcement, and it propagates in a suitable environment. The aim of this study was to evaluate the potential occurrence of reinforcement corrosion in concrete made with SBAS as a partial replacement material for fine aggregate. The ash sand samples were collected in a plant in the State of São Paulo, and standardized through a sieving and grinding. The SBAS was subjected to physical and chemical characterization, by its chemical composition, sieve analysis, powdery material, absorption, bulk density and true density. Mortars and concretes were produced with levels of substitution of 0% (reference), 30% and 50% of SBAS. In mortars, tests of compressive strength, porosity (void index and pores analysis by optical microscopy), water absorption, accelerated carbonation, chloride penetration and electrical conductivity of the aqueous solution were performed. The concretes were submitted to tests of compressive strength, void index, absorption, chloride penetration, potential and rate of reinforcement corrosion. Thus, the results indicated that substitution of 30% and 50% by SBAS can increase the compressive strength of concrete and the resistance to attack by chlorides, and decrease the despassivation probability of reinforcement. However, with the content of 50% of SBAS, the corrosion rate was significantly higher in comparison to other samples, and it was similar between the concretes with 30% of SBAS and reference. Thus, it was possible to conclude that the concrete with 30% of SBAS as a substitute of fine aggregate may be applied in conventional structural elements without loss of mechanical and durability performance. / O Brasil é o maior produtor mundial de cana-de-açúcar e o principal exportador de seus derivados (açúcar, álcool, energia etc.). Um dos principais resíduos gerados no processo industrial do setor sucroalcooleiro é a areia de cinza do bagaço da cana-de-açúcar (ACBC), derivada da queima do bagaço da cana nas caldeiras para a produção de energia elétrica (cogeração) para o abastecimento das próprias usinas. Esse material, com elevada quantidade de sílica, é geralmente descartado no solo como adubo nas lavouras de canade- açúcar, mesmo sendo pobre em nutrientes. Essa pesquisa vem oferecer uma alternativa para aplicação da ACBC em matrizes cimentícias de concretos como agregado miúdo, em substituição à areia natural. Além disso, a durabilidade de concretos utilizando materiais alternativos demanda uma atenção especial, principalmente quanto à corrosão de armaduras. Esta é uma das principais preocupações na utilização de resíduos quanto à degradação de estruturas de concreto. O processo corrosivo se inicia quando ocorre a despassivação da armadura e se propaga na presença de um meio propício. Este trabalho busca, portanto, estudar e avaliar a potencialidade da ocorrência de corrosão de armaduras em concretos produzidos com a ACBC em substituição parcial ao agregado miúdo. As amostras de areia de cinza foram coletadas em usina do Estado de São Paulo, e padronizadas através de um peneiramento manual e moagem. A ACBC utilizada foi caracterizada quanto a sua composição química, granulometria, material pulverulento, massas específica e unitária e absorção. Foram produzidos argamassas e concretos com teores de substituição de 0% (referência), 30% e 50% de ACBC. Nas argamassas, foram realizados testes de resistência à compressão, porosidade (índice de vazios e análise dos poros por microscopia óptica), absorção de água, carbonatação acelerada, penetração de cloretos e condutividade elétrica da solução aquosa dos poros. Os concretos foram submetidos a ensaios de resistência mecânica, índice de vazios, absorção, penetração de cloretos, potencial e taxa de corrosão das armaduras. Desta forma, os resultados indicaram que a substituição em 30% e 50% de areia natural pela ACBC pode aumentar a resistência à compressão dos concretos e a resistência ao ataque de cloretos, e diminuir a probabilidade de despassivação da armadura. Entretanto, com o teor de 50% de ACBC, a taxa de corrosão foi significativamente maior em relação às demais amostras e manteve-se similar entre o concreto com 30% de ACBC e o de referência. Com isso, foi possível concluir que os concretos com 30% de substituição ao agregado miúdo convencional pela ACBC podem ser aplicados em elementos estruturais sem perda de desempenho mecânico e de durabilidade.

A corrosão de armaduras é uma das causas mais comuns de degradação mecânica em estruturas em concreto armado. Esse processo leva à redução da vida útil e, consequentemente, a prejuízos econômicos. Desse modo, o presente trabalho visa contribuir com a análise dos fenômenos associados à degradação mecânica do concreto armado sujeito a processos corrosivos devido à carbonatação e à ação de cloretos. Para tal finalidade, modelos analíticos baseados na segunda lei de Fick são usados para quantificar a difusão de CO2 e de íons cloreto no concreto, os quais permitem determinar o tempo de início da corrosão. A degradação mecânica de estruturas em concreto armado é considerada por meio de um modelo em dano concentrado que contempla perda da rigidez, redução da área de aço e da tensão de escoamento de armaduras devido ao processo corrosivo. A formulação de dano concentrado foi modificada de forma a incluir uma variável de estado de corrosão e uma lei de evolução da corrosão, baseada em equações semi-empíricas disponíveis na literatura. Essas equações determinam a redução no diâmetro das armaduras e a perda da capacidade resistente do aço. O problema da corrosão é formulado como um processo estocástico sendo resolvido por meio do método de simulação de Monte Carlo para dois exemplos: uma viga isostática e um pórtico plano com grau de hiperestaticidade igual a três. A formulação da equação de estado limite é baseada em um valor de dano aceitável. Curvas de probabilidade de início da corrosão e de probabilidade de falha da estrutura são obtidas ao longo de 50 anos. No caso da estrutura hiperestática, o caminho mais provável de falha, também chamado de caminho crítico, é determinado. Observa-se que o processo corrosivo provoca mudanças no caminho crítico, e portanto, deve ser considerado nas análises de reparo estrutural. Mapas de dano e de probabilidade de falha foram desenvolvidos para mostrar as mudanças no comportamento estrutural devido à corrosão. / The reinforcement\'s corrosion is one of the most common causes of mechanical degradation in reinforced concrete structures. This process leads to the reduction of the service life and, consequently, economic loss. Thereby, this study aims to contribute with the analysis of the phenomena associated to the mechanical degradation of reinforced concrete, due to the carbonation and the chloride ions. For this purpose, analytical models based on second Fick\'s law are used to quantify CO2 and chloride ions diffusion, which enables to determine the corrosion time initiation. The mechanical degradation of reinforced concrete structures is modeles by the lumped damage model which accounts for stiffness loss, reinforcement mass loss and yield stress reduction due to the corrosive process. The lumped damage formulation was modified to include the state corrosion variable and the corrosion evolution law based on semi-empirical equations available in the literature. These equations determine the reinforcement\'s diameter reduction and the loss of resistant capacity of the reinforcement\'s bar. The corrosion problem is formulated as a stochastic process and solved by the Monte Carlo simulation for two examples: an isostatic beam and a hyperstatic frame. The limit state functions are based on the acceptable damage value. Curves of probability of corrosion initiation and probability of failure are obtained over a range of 50 years. In the hyperstatic case, the most probable failure path, also named the critical path, is determined. It is observed that the corrosive process causes changes on the critical path and, therefore, it must be accounted on structural repair analysis. Damage and probability of failure maps were developed to show the changes on the structural behavior due to the corrosion.

This thesis deals with the diagnostics reinforced concrete girder bridge near the village Bílčice. The aim is to inspect the bridge, to describe disorders and their causes, propose and evaluate diagnostic methods to obtain the necessary data for determining the load capacity bridge.