Oliveira 2012

Andr Filipe Simes de Oliveira

Licenciado em Engenharia Civil

DESENVOLVIMENTO DE UM SISTEMA DE LIGAO VIGA-PILAR

EM ESTRUTURA PR-FABRICADA COM TRANSMISSO DE MOMENTO FLETOR

Dissertao para obteno do Grau de Mestre em Engenharia Civil Ramo de Estruturas e Geotecnia

Orientador: Doutor Vlter Jos da Guia Lcio, Professor Associado da FCT UNL

Jri:

Presidente: Prof. Doutor Joo Rocha de Almeida Arguente: Prof. Doutor Carlos Chastre Rodrigues

Vogal: Prof. Doutor Vlter Jos da Guia Lcio

Julho de 2012

DESENVOLVIMENTO DE UM SISTEMA DE LIGAO

VIGA-PILAR EM ESTRUTURA PR-FABRICADA

COM TRANSMISSO DE MOMENTO FLETOR

Copyright

Andr Filipe Simes de Oliveira

Faculdade de Cincias e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa

Universidade Nova de Lisboa

A Faculdade de Cincias e Tecnologia e a Universidade Nova de Lisboa tm o direito, perptuo e sem limites geogrficos, de arquivar e publicar esta dissertao atravs de exemplares impressos reproduzidos em papel ou de forma digital, ou por qualquer outro meio conhecido ou que venha a ser inventado, e de a divulgar atravs de repositrios cientficos e de admitir a sua cpia e distribuio com objetivos educacionais ou de investigao, no comerciais, desde que seja dado crdito ao autor e editor.

i

DESENVOLVIMENTO DE UM SISTEMA DE LIGAO

VIGA-PILAR EM ESTRUTURA PR-FABRICADA

COM TRANSMISSO DE MOMENTO FLETOR

RESUMO

O presente trabalho tem como principal objetivo o desenvolvimento de um sistema de ligao viga-pilar, para estruturas pr-fabricadas de beto armado, que permita a transmisso de momentos fletores e apresente boas caractersticas sismo-resistentes.

Numa primeira fase, foi realizado um enquadramento do sistema desenvolvido no contexto dos sistemas de ligao sismo-resistentes e apresentado o comportamento de algumas estruturas pr-fabricadas em sismos mais recentes.

Realizou-se um ensaio cclico alternado num modelo experimental com o objetivo de avaliar a resposta histertica do sistema, dimensionado segundo o princpio preconizado pelo Eurocdigo 8 viga fraca pilar forte. Neste ensaio foi adotado um procedimento alternativo que tem em considerao a existncia de esforos iniciais correspondentes s cargas verticais existentes aquando da ocorrncia de um sismo.

Foi ainda realizada uma anlise comparativa entre a eficincia do modelo experimental ensaiado e a de um modelo homlogo em estrutura monoltica.

iii

DEVELOPMENT OF A PRECAST CONCRETE BEAM-COLUMN

CONNECTION SYSTEM WITH BENDING

MOMENT TRANSMITION

ABSTRACT

This work is an effort to develop a beam-column connection system to be used in precast reinforced concrete structures, capable to transfer bending moments and to have a good seismic behavior.

First, a survey of the most common precast connections and in particular of the proposed system is presented, including an overview of precast reinforced concrete structures behavior under recent earthquakes.

An experimental procedure consisting in alternate cyclic drifts was conducted in order to evaluate hysteretic response of a connection designed according to Eurocode 8. An unconventional test procedure was used in which initial stresses due to gravity loads were considered along with the seismic action.

Lastly, the efficiency of the proposed connection system was compared with an identical monolithic reinforced concrete model.

v

PALAVRAS CHAVE

Beto pr-fabricado

Ligao viga-pilar

Cantoneira de ao

Beto armado

Anlise experimental

Ensaio cclico

KEYWORDS

Precast concrete

Beam-column connection

Steel angle

Reinforced concrete

Experimental analysis

Cyclic test

vii

AGRADECIMENTOS

Antes de mais, quero agradecer ao Professor Vlter Jos da Guia Lcio, meu orientador cientfico, pelo constante acompanhamento, motivao, dedicao e amizade demonstrada ao longo deste caminho, mas acima de tudo pelos conhecimentos partilhados sempre com a boa disposio que lhe caracterstica. A ele, o meu muito obrigado.

Ao Engenheiro Rui Marreiros, pelo auxlio prestado na preparao e realizao dos ensaios, pela dedicao na resoluo e discusso das questes que iam surgindo e pela amizade que foi demonstrando ao longo deste tempo.

Aos tcnicos de laboratrio, Jorge Silvrio e Jos Gaspar, pelo apoio nos trabalhos de laboratrio e pelas ideias que sempre pareciam resolver qualquer problema.

s funcionrias do Departamento de Engenharia Civil, em particular Maria da Luz e Carla Teixeira, que sempre se disponibilizaram a resolver as questes administrativas relacionadas com o desenvolvimento desta dissertao.

empresa Concremat S.A., em especial ao Engenheiro Romeu Reguengo, ao Engenheiro Pedro Lopes e ao Engenheiro Jos Figueiredo, pelo importante contributo prestado na produo dos modelos experimentais. de enaltecer a postura desta empresa, sempre disposta a colaborar da melhor forma possvel no apoio investigao.

A todos os Amigos, que me foram sempre animando e apoiando, em particular ao Micael Incio pelo apoio prestado ao longo deste percurso.

Ao Armando Nogueira e Filomena Lemos, por todas as palavras de incentivo e motivao que nunca deixei de ouvir da sua parte.

Ana Margarida, por todo o carinho demonstrado, pelo incentivo constante e pela compreenso face minha indisponibilidade de corresponder de igual forma.

Por fim, quero deixar uma palavra de agradecimento muito especial minha famlia, em especial aos meus Pais, pelos momentos que deixei de partilhar com eles, mas que ainda assim nunca me privaram do seu carinho, motivao e fora de viver.

Este trabalho recebeu o apoio da Fundao para a Cincia e Tecnologia -Ministrio da Cincia, Tecnologia e Ensino Superior atravs do Projeto PTDC/ECM/116161/2009.

ix

NOTAO

Letras minsculas latinas

a valor de clculo da espessura efetiva do cordo de soldadura am distncia mdia entre a rtula plstica e o ponto de aplicao fora Fa b largura da zona de beto comprimida da seco transversal da viga

bm distncia mdia entre a rtula plstica e o ponto de aplicao fora Fb cnom recobrimento nominal

d dimetro do parafuso fb tenso de rotura flexo

fccm tenso mdia de rotura compresso do beto em provetes cbicos fcm tenso mdia de rotura compresso do beto em provetes cilndricos

fcm(td) valor estimado da tenso de rotura compresso ao longo do tempo fcomp tenso de rotura compresso da argamassa fsum valor mdio de tenso de rotura ftk valor caracterstico da tenso mxima dos vares de ao fu valor nominal da tenso de rotura trao da pea mais fraca da ligao fub resistncia ltima do parafuso fuk valor caracterstico da tenso de rotura trao da pea mais fraca da

ligao fvw,d valor de clculo da resistncia ao corte da soldadura fyk valor caracterstico da tenso de cedncia dos vares de ao fym valor mdio da tenso de cedncia dos vares de ao

gm distncia entre dois pontos de formao de rtulas plsticas na cantoneira h altura da seco transversal da viga k2 coeficiente que depende do tipo de parafuso km parmetro definido pelo fabricante dos parafusos ou determinado

experimentalmente segundo os procedimentos previstos na norma EN 14399-2

ks parmetro dependente do tipo de furo l distncia entre apoios lb largura do prisma lc largura da cantoneira ld espessura do prisma

x

ls comprimento de cada cordo de soldadura n nmero de cordes de soldadura na nmero de planos de atrito nb nmero de parafusos da ligao np nmero de planos de corte t espessura da laje tc espessura da cantoneira td idade do beto, em dias x altura da linha neutra

xu altura da linha neutra para a fora mxima da cantoneira

xy altura da linha neutra para a fora de cedncia da cantoneira

Letras maisculas latinas

Fc,y

fora de compresso na zona comprimida da seco transversal da viga para a fora mxima da cantoneira

A rea de aplicao da carga Af rea da seco transversal de um fio de ao Ag extenso total na rotura Agt extenso total na fora mxima As rea da armadura ordinria

As,varo rea da seco transversal de um varo soldado Asb rea da seco transversal resistente do parafuso

Asl,laje rea da seco transversal das armaduras longitudinais da laje Cv fator de correo da fora de cedncia terica Ec mdulo de elasticidade do beto Es mdulo de elasticidade do ao F fora aplicada pelo atuador a uma distncia de 1.5m da ligao Fa fora devido ao efeito de alavanca Fb fora de rotura flexo Fb fora de trao nos parafusos Fc fora de compresso na zona comprimida da seco transversal da viga Fc,u fora de compresso na zona comprimida da seco transversal da viga

para a fora de cedncia da cantoneira

xi

Fcomp fora de rotura compresso Fg fora gravtica

Fp,C fora de pr-esforo instalada nos parafusos Fs,Rd valor de clculo para a resistncia ao escorregamento de ligaes

metlicas pr-esforadas Fsd fora mxima transmitida pelos vares longitudinais Ft acrscimo de fora de trao transmitida aos parafusos pela aba da

cantoneira Ft,E valor do esforo trao por parafuso Ft,Ed valor de clculo do esforo trao por parafuso Ft,R valor da resistncia trao por parafuso Ft,Rd valor de clculo da resistncia trao por parafuso Fu estimativa para a fora do atuador para a fora mxima da cantoneira

Fv,E valor do esforo de corte por parafuso Fv,Rd valor de clculo da resistncia ao corte por parafuso Fv,Rde valor de clculo da resistncia efetiva ao corte de uma ligao aparafusada Fv,Re valor da resistncia efetiva ao corte de uma ligao aparafusada Fw,E valor do esforo atuante na soldadura por unidade de comprimento Fw,Ed valor de clculo do esforo atuante na soldadura por unidade de

comprimento Fw,R valor da resistncia da soldadura por unidade de comprimento Fw,Rd valor de clculo da resistncia da soldadura por unidade de comprimento Fw,Rde valor de clculo da fora resistente efetiva de uma ligao soldada Fw,Re valor da fora resistente efetiva de uma ligao soldada

Fy estimativa para a fora do atuador para a fora de cedncia da cantoneira Fy,as fora de cedncia das armaduras longitudinais K2 classe de aperto Mpl momento plstico da seco transversal da aba da cantoneira MR momento resistente da viga na seco crtica Mr,i momento de aperto de referncia Mu estimativa do momento resistente mximo da ligao na seco crtica Mw magnitude ssmica My estimativa do momento resistente de cedncia da ligao na seco crtica RA reao de compresso no efeito de alavanca

Re,m valor mdio da tenso de cedncia do ao das cantoneiras ReH tenso de cedncia superior ReL tenso de cedncia inferior Rm tenso mxima trao

xii

Rm,m valor mdio da tenso mxima trao do ao das cantoneiras So seco transversal inicial da zona til V fora horizontal mxima atuante na cantoneira V* fora mxima em cada ciclo Vm fora que provoca o mecanismo de cedncia Vp fora de cedncia terica da cantoneira

Letras minsculas gregas

v parmetro que depende da zona de corte ou da classe do parafuso cc(t) coeficiente que depende da idade do beto w fator de correlao apropriado ao tipo de ao usado sum valor mdio da extenso na fora mxima srm valor mdio da extenso na rotura M2 coeficiente parcial de segurana para ligaes M3 coeficiente parcial de segurana para os estados limites ltimos coeficiente de atrito

at,laje dimetro da armadura transversal da laje al,laje dimetro da armadura longitudinal da laje al,viga dimetro da armadura longitudinal da viga est. dimetro dos estribos

Letras maisculas gregas

CL deslocamento da cantoneira relativamente ao pilar

Abreviaes

ACI American Concrete Institute ASCE American Society of Civil Engineers EC2 Eurocdigo 2 EC8 Eurocdigo 8

ECCS European Convention for Constructional Steelwork ERRI Earthquake Engineering Research Institute FIP Fdration Internationale de la Prcontrainte PCI Precast/Prestressed Concrete Institute

xiii

PRESSS Precast Seismic Structural Systems REBAP Regulamento de Estruturas de Beto Armado e Pr-Esforado RSCI Regulamentao de Segurana Contra Incndio

xv

NDICE DE MATRIAS

CAPTULO 1 - INTRODUO ................................................................................... 11.1 Enquadramento Geral ......................................................................................... 11.2 Objetivos ............................................................................................................. 41.3 Contedo e Organizao da Dissertao ............................................................ 5

CAPTULO 2 - ENQUADRAMENTO DO SISTEMA DE PR-FABRICAO ... 72.1 Introduo ........................................................................................................... 72.2 Sistemas Estruturais ............................................................................................ 7

2.2.1 Sistemas Reticulados ................................................................................... 82.2.2 Sistemas de Paredes Resistentes .................................................................. 92.2.3 Sistemas/Estruturas Celulares .................................................................... 112.2.4 Lajes de Pavimento e de Cobertura ........................................................... 11

2.3 Ligaes Estruturais .......................................................................................... 152.3.1 Exigncias Funcionais ............................................................................... 152.3.2 Tipos de Ligaes ...................................................................................... 172.3.3 Ligao Viga-Pilar ..................................................................................... 21

2.4 Comportamento de Estruturas Pr-Fabricadas Sujeitas a Sismos .................... 262.5 Antecedentes de Investigao ........................................................................... 32

2.5.1 Portugal ...................................................................................................... 362.5.2 Internacional .............................................................................................. 35

CAPTULO 3 - SISTEMA DE LIGAO DESENVOLVIDO .............................. 533.1 Introduo ......................................................................................................... 533.2 Modelo de Referncia ....................................................................................... 54

3.2.1 Descrio do Modelo Monoltico .............................................................. 563.2.2 Pormenorizao das Armaduras ................................................................ 57

3.3 Sistema de Ligao Viga-Pilar Proposto .......................................................... 583.3.1 Faseamento Construtivo ............................................................................ 603.3.2 Descrio da Ligao ................................................................................. 61

xvi

3.3.3 Geometria do Modelo ................................................................................. 643.4 Dimensionamento dos Elementos de Ligao .................................................. 65

3.4.1 Cantoneiras ................................................................................................. 663.4.2 Chapas ........................................................................................................ 723.4.3 Soldadura .................................................................................................... 723.4.4 Parafusos .................................................................................................... 74

3.5 Pormenorizao ................................................................................................. 793.6 Argamassa de selagem ...................................................................................... 83

3.6.1 Fibras de Ao ............................................................................................. 833.6.2 Interao Matriz-Fibra ................................................................................ 84

CAPTULO 4 - EXECUO DO MODELO EXPERIMENTAL ........................... 874.1 Introduo .......................................................................................................... 874.2 Faseamento Construtivo .................................................................................... 88

4.2.1 Execuo e Posicionamento das Armaduras .............................................. 894.2.2 Primeira Fase de Betonagem ...................................................................... 924.2.3 Execuo da Primeira Fase de Ligao Viga-Pilar .................................... 934.2.4 Execuo da Segunda Fase de Ligao Viga-Pilar .................................... 964.2.5 Segunda Fase de Betonagem ...................................................................... 98

4.3 Transporte do Modelo Experimental ................................................................. 984.4 Erros de Execuo ............................................................................................. 99

4.4.1 Desalinhamento entre chapa de ligao e cantoneira inferior .................... 994.4.2 Chapa de continuidade da armadura inferior no embebida no beto da primeira fase de betonagem ............................................................................... 1004.4.3 Dimetro das porcas de espera da ligao superior incorreto .................. 1014.4.4 Colocao da armadura superior da pr-viga antes da segunda fase de betonagem ......................................................................................................... 1024.4.5 Vibrao deficiente do beto do elemento de pilar .................................. 1024.4.6 Ausncia de sistemas de suspenso dos elementos de beto ................... 1034.4.7 Aplicao de argamassa de selagem em excesso ..................................... 1034.4.8 Flexo da cantoneira superior .................................................................. 104

xvii

CAPTULO 5 - PROGRAMA EXPERIMENTAL ................................................. 1055.1 Introduo ....................................................................................................... 1055.2 Caracterizao dos Materiais .......................................................................... 106

5.2.1 Beto ........................................................................................................ 1065.2.3 Argamassa de Selagem ............................................................................ 1095.2.4 Armadura da Viga e da Laje .................................................................... 1125.2.5 Cantoneiras .............................................................................................. 113

5.3 Capacidade Resistente do Modelo .................................................................. 1145.3.1 Resistncia Flexo ................................................................................. 114

5.4 Sistema de Ensaio ........................................................................................... 1185.4.1 Montagem do Sistema de Ensaio ............................................................. 119

5.5 Instrumentao do Modelo Experimental ....................................................... 1245.6 Protocolo de Ensaio. ....................................................................................... 1285.7 Sistema de Controlo de Fora e Deslocamento .............................................. 1325.8 Execuo do Ensaio ........................................................................................ 1335.9 Anlise do Comportamento do Modelo Experimental ................................... 140

5.9.1 Danos Ocorridos no Modelo Experimental ............................................. 1405.9.2 Modo de Rotura ....................................................................................... 1425.9.3 Deformao .............................................................................................. 145

CAPTULO 6 - CONCLUSES E DESENVOLVIMENTOS FUTUROS .......... 1496.1 Introduo ....................................................................................................... 1496.2 Concluses ...................................................................................................... 1506.3 Recomendaes .............................................................................................. 1516.4 Desenvolvimentos Futuros ............................................................................. 152

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ...................................................................... 155ANEXOS ...................................................................................................................... 163

xix

NDICE DE FIGURAS

Figura 2.1 Edifcio da unidade industrial da Fundio Dois Portos Torres em Vedras (elementos pr-fabricados produzidos pela Concremat, S.A.) ...................................................... 9

Figura 2.2 Edifcio de escritrios situado em Bruxelas, Blgica (FIB, 2011a) .......................... 9

Figura 2.3 Construo sequencial de 2000 moradias na rea de Al Falah, Abu Dhabi, com recurso a sistemas de paredes resistentes (Gulf, 2011) ............................................................... 10

Figura 2.4 Moradia executada em sistemas de paredes resistentes (Pacadar, 2011) ................ 10

Figura 2.5 Bateria de estruturas celulares para aplicao em estabelecimentos prisionais (Oldcastle, 2011) ......................................................................................................................... 11

Figura 2.6 Movimentao e posicionamento em obra de uma pr-laje (Emfil, 2011) ............. 13

Figura 2.7 Disposio de lajes alveoladas em obra (Mabetn, 2011) ...................................... 13

Figura 2.8 Instalaes de produo da Mabetn S.A., em Espanha (Mabetn, 2011) ............. 14

Figura 2.9 Laje em duplo T para aplicao em piso de cobertura (fabricada pela Concremat, S.A.) ......................................................................................................................... 14

Figura 2.10 Representao esquemtica de ligaes hmidas correntes (adaptado de Santos, 1983 e FIB, 2003) ....................................................................................................................... 22

Figura 2.11 Representao esquemtica de ligaes secas correntes (adaptado de Santos,1983 e FIB, 2003) ................................................................................................................................ 24

Figura 2.12 Destroos de um edifcio industrial (1976, Sismo de Tangshan, China) (Housner e Lili, 2002) ................................................................................................................. 27

Figura 2.13 Colapso de elementos de laje alveoladas por falha de ligao laje-viga (Heller and Johsnen, 2011) ......................................................................................................... 28

Figura 2.14 Vista geral de uma zona habitacional na cidade de Spitak, Armnia (Heller and Johsnen, 2011) ......................................................................................................... 28

Figura 2.15 Colapso parcial do parque de estacionamento Sudoeste do Northridge Fashion Center (Iverson e Hawkins, 1994) .............................................................................................. 29

Figura 2.16 Vista area do colapso do parque de estacionamento da California State University, Northridge (Oliveira et al., 1995) ............................................................................. 30

xx

Figura 2.17 Ausncia de ligao entre o pilar de canto e os restantes pilares (Oliveira et al., 1995) .................................................................................................................. 31

Figura 2.18 Falha na ligao viga-pilar num edifcio industrial em fase de construo (Wood, 2006) .............................................................................................................................. 31

Figura 2.19 Geometria geral dos modelos ensaiados (adaptado de Proena, 1996) ................. 33

Figura 2.20 Ligao viga-pilar ensaiada por Reis (2000): soluo em viga retngular com betonagem complementar ............................................................................................................ 34

Figura 2.21 Diagrama Fora-Deslocamento obtido por meio experimental por Reis (2000) .. 34

Figura 2.22 Pormenorizao da ligao contnua (adaptado de Romba, 2002) ....................... 35

Figura 2.23 Grfico fora-deslocamento referente ao modelo ensaiado .................................. 35

Figura 2.24 Representao esquemtica da ligao viga-pilar knife connection (Brikeland e Brikeland, 1966) .......................................................................................................................... 36

Figura 2.25 Representao esquemtica da ligao ensaiada (adaptado de Blakeley e Park, 1971) .................................................................................................................................. 37

Figura 2.26 Grficos momento-rotao correspondentes a dois modelos ensaiados (Blakeley e Park, 1971) ............................................................................................................... 37

Figura 2.27 Representao esquemtica das solues apresentadas (adaptada de Pillai e Kirk, 1981 e Bhatt e Kirk, 1985) .......................................................................................................... 38

Figura 2.28 Representao esquemtica da ligao ensaiada (Seckin e Fu, 1990) .................. 39

Figura 2.29 Esquematizao das ligaes propostas (Ochs e Ehsnai, 1993)............................ 40

Figura 2.30 Ligaes hmidas ensaiadas por Ertas, Ozden e Ozturan (2006) (adaptado) ........ 41

Figura 2.31 Ligao aparafusada ensaiada por Ertas, Ozden e Ozturan (2006) (adaptado) ..... 42

Figura 2.32 Representao da ligao viga pilar ensaiada por Ozden e Ertas (2007) (adaptado) ..................................................................................................................................................... 43

Figura 2.33 Observao dos danos e resultados experimentais de um modelo ensaiado por Ozden e Ertas (2007) ................................................................................................................... 43

Figura 2.34 Caractersticas histerticas das ligaes consideradas no PRESSS adaptado de Priestley, 1996a ( coeficiente de amortecimento equivalente) ............................................... 45 Figura 2.35 Sistemas de ligao viga-pilar testados na terceira fase do programa da PRESSS (adaptado de Sritharan et al., 2000) ............................................................................................. 47

xxi

Figura 2.36 Sistema de ligao das paredes resistentes testados na terceira fase do programa da PRESSS (adaptado de Sritharan et al., 2000) ......................................................................... 47

Figura 2.37 Modelo ensaiado no mbito do proejcto PRESSS (Pampanin, 2009) .................. 48

Figura 2.38 Sistema de ligao hybrid frame connection, utilizada na construo do Paramount Building, em So Francisco (Pampanin, 2011) ........................................................ 49

Figura 2.39 Sistema de ligao aplicado no Wiltern Center Parking em Los Angeles, Califrnia (Englekirk, 1996) ....................................................................................................... 50

Figura 2.40 Sistema de ligao desenvolvido pela BS Itlia (Pampanin, 2005) ...................... 50

Figura 2.41 Ligao viga-pilar utilizada no primeiro PRESSS Building construido na Nova Zelndia (Pampanin, 2011) ......................................................................................................... 51

Figura 3.1 Conceo da geometria do modelo experimental monoltico (adaptado de Gio, 2012).................................................................................................................................. 55

Figura 3.2 Geometria do modelo experimental pr-fabricado de referncia (adaptado de Gio, 2012).................................................................................................................................. 57

Figura 3.3 Pormenorizao da armadura do modelo experimental de referncia (adaptado de Gio, 2012) ............................................................................................................ 58

Figura 3.4 Exemplos de possveis localizaes de juntas para o sistema de ligao desenvolvido (perspetiva de implementao prtica) ................................................................. 59

Figura 3.5 Representao esquemtica da soluo apresentada ............................................... 60

Figura 3.6 Faseamento construtivo do modelo pr-fabricado .................................................. 61

Figura 3.7 Pormenor da ligao inferior e superior das cantoneiras ao pilar ........................... 62

Figura 3.8 Efeito de alavanca (Marreiros, 2011) ..................................................................... 62

Figura 3.9 Deformao da cantoneira imposta pelo efeito de alavanca (Marreiros, 2011) ...... 63

Figura 3.10 Pormenor da execuo do Shear Key ................................................................ 64

Figura 3.11 - Representao geomtrica do modelo pr-fabricado............................................. 65

Figura 3.12 Modos de rotura associados deformao verificada nos dois tipos de modelo ensaiados (Shen e Astaneh-Asl, 1999) ........................................................................................ 67

Figura 3.14 Modos de rotura (adaptado de Garlock et al., 2003) ............................................ 68

Figura 3.15 - Localizao das rtulas plsticas (adaptado de Garlock et al., 2003) ................... 68

xxii

Figura 3.16 Localizao das rtulas plsticas e diagrama de corpo livre da aba de ligao ao pilar (adaptado de Garlock et al., 2003) ...................................................................................... 69

Figura 3.17 Espessura efetiva do cordo de soldadura aplicado no contorno de superfcie arredondada (adaptado de NP EN 1993-1-8, 2010) .................................................................... 72

Figura 3.18 Distribuio de foras horizontais nas cantoneiras: a) superior; b) inferior ......... 74

Figura 3.19 Pormenorizao das armaduras e disposio dos elementos de ligao do modelo pr-fabricado ............................................................................................................................... 80

Figura 3.20 Disposio dos elementos metlicos usados na ligao viga-pilar ....................... 80

Figura 3.21 Geometria dos elementos metlicos usados na ligao inferior (dimenses em mm) ....................................................................................................................................... 81

Figura 3.22 Geometria dos elementos metlicos usados na ligao superior (dimenses em mm) ....................................................................................................................................... 82

Figura 3.23 Fibras de ao contnuas usadas na argamassa de selagem (Favir, 2012) .............. 83

Figura 3.24 Resultados dos ensaios de flexo para a relao a/c=0.28 (esquerda) e a/c=0.4 (direita) (Gio et al., 2012) .......................................................................................................... 84

Figura 3.25 - Resultados dos ensaios de compresso para a relao a/c=0.28 (esquerda) e a/c=0.4 (direita) (Gio et al., 2012) ............................................................................................. 84

Figura 4.1 Armadura do pilar e pr-viga .................................................................................. 89

Figura 4.2 Ligao soldada das chapas de continuidade armadura longitudinal da viga ...... 89

Figura 4.3 Identificao dos dois pontos de ligao entre vares de ancoragem e as chapas de ligao ......................................................................................................................................... 90

Figura 4.4 Posicionamento da armadura longitudinal e chapas de ligao e execuo da cofragem do pilar ........................................................................................................................ 90

Figura 4.5 Fixao das chapas de ligao e cpsulas de proteo ............................................ 91

Figura 4.6 Execuo da cofragem e posicionamento da armadura da pr-viga ....................... 91

Figura 4.7 Proteo dos furos da chapa de ligao superior e inferior ..................................... 92

Figura 4.8 Betonagem do pilar e pr-viga ................................................................................ 92

Figura 4.9 Acabamento rugoso da face superior e do topo da pr-viga e do pilar ................... 93

Figura 4.10 Ligao da cantoneira inferior e aplicao de pr-esforo nos parafusos ............. 93

xxiii

Figura 4.11 Posicionamento da pr-viga .................................................................................. 94

Figura 4.12 Colocao da cofragem da junta e aplicao de pr-esforo nos parafusos de ligao da chapa de continuidade cantoneira inferior .............................................................. 94

Figura 4.13 Colocao das fibras contnuas de ao e posicionamento dos tubos de injeo ... 95

Figura 4.14 Processo de injeo da argamassa de selagem e aspeto final da junta .................. 95

Figura 4.15 Aspeto final da junta aps trabalhos de saneamento ............................................ 96

Figura 4.16 Posicionamento e ligao da cantoneira superior ................................................. 97

Figura 4.17 Armadura de espera da laje e aspeto final da armadura da laje e da face superior da viga ......................................................................................................................................... 97

Figura 4.18 Cofragem da laje e da face superior da viga ......................................................... 97

Figura 4.19 Betonagem da face superior da viga e da laje ....................................................... 98

Figura 4.20 Reforo provisrio da ligao para efeitos de transporte do modelo .................... 99

Figura 4.21 Retificao do alinhamento dos furos da cantoneira .......................................... 100

Figura 4.22 Condies de apoio da viga durante a montagem ............................................... 100

Figura 4.23 Dimetro das porcas de espera inferior ao de projeto (esquerda) e abertura de nova rosca (direita) ................................................................................................................... 101

Figura 4.24 Presena de vazios devido a vibrao insuficiente do beto ............................... 102

Figura 4.25 Sistema de suspenso usado no elemento de pilar e movimentao do pilar em fbrica ....................................................................................................................................... 103

Figura 4.26 Deformao por flexo da aba da cantoneira superior ........................................ 104

Figura 5.1 - Curvas granulomtricas dos inertes usados na composio do beto ................... 107

Figura 5.2 Evoluo do coeficiente cc(td) ao longo do tempo ............................................. 109 Figura 5.3 Mistura dos componentes da matriz ..................................................................... 110

Figura 5.4 Ensaio de resistncia flexo dos provetes prismticos ....................................... 111

Figura 5.5 Ensaio de resistncia compresso dos meios prismas ........................................ 111

Figura 5.6 Sistema de monitorizao e aquisio de dados do equipamento de ensaio ......... 111

Figura 5.7 Sequncia do ensaio monotnico de trao .......................................................... 113

xxiv

Figura 5.8 Diagramas tenso-extenso dos quatro provetes ensaiados .................................. 114

Figura 5.9 Diagrama retangular de tenses ............................................................................ 115

Figura 5.10 Esquema do sistema de ensaio ............................................................................ 118

Figura 5.11 Vista geral do Laboratrio de Estruturas da FCT-UNL ...................................... 118

Figura 5.12 Posicionamento provisrio do modelo experimental .......................................... 119

Figura 5.13 Sistema de fixao vertical do modelo experimental .......................................... 120

Figura 5.14 Sistema de fixao horizontal do modelo experimental ..................................... 121

Figura 5.15 - Unidade de controlo de presso hidrulica .......................................................... 121

Figura 5.16 Sistema de aplicao do pr-esforo vertical e horizontal .................................. 122

Figura 5.17 Sistema de ligao da viga ao atuador mecnico ................................................ 123

Figura 5.18 Posicionamento e aplicao de pr-esforo no sistema de ligao ao atuador mecnico .................................................................................................................................... 123

Figura 5.19 Apoio para defletmetro vertical (esquerda) e horizontal (direita) ..................... 123

Figura 5.20 Elementos de fixao dos tubos para apoio de defletmetros ............................. 124

Figura 5.21 Representao esquemtica da distribuio de defletmetros no modelo experimental .............................................................................................................................. 125

Figura 5.22 Plano de instrumentao do modelo experimental .............................................. 125

Figura 5.23 Defletmetros eltricos da TML dos tipos CDP-100 e CDP-50 ......................... 126

Figura 5.24 Posicionamento dos defletmetros ...................................................................... 126

Figura 5.25 a) Identificao dos extensmetros. b) Fixao do extensmetro. c) Proteo com silicone ............................................................................................................................... 127

Figura 5.26 Sistema de apoio de defletmetros adotado para medio de deslocamentos na cantoneira ............................................................................................................................. 127

Figura 5.27 Data Logger HBM Spider 8 e programa associado Catman .............................. 128

Figura 5.28 Procedimento de ensaio proposto pelo ECCS (adaptado de Reis, 2000) ............ 129

Figura 5.29 Procedimento de ensaio proposto pelo PRESSS (adaptado de Reis, 2000) ......... 129

Figura 5.30 Representao grfica da histria de deslocamentos aplicada no ensaio (adaptado de Gio, et al., 2011) ................................................................................................................. 131

xxv

Figura 5.31 Histria de deslocamentos assimtrica (adaptado de Gio, et al., 2011) ............ 131

Figura 5.32 Esquema de ligao do sistema de controlo automtico ..................................... 133

Figura 5.33 Dados referentes primeira fase do ensaio ........................................................ 134

Figura 5.34 Fendas de flexo na face superior da laje junto zona de ligao...................... 135

Figura 5.35 Fendas de esforo transverso na zona de mudana de seco ............................ 135

Figura 5.36 Inconsistncia verificada nos registos dos deslocamentos ao longo do tempo ... 136

Figura 5.37 Acrscimo de fendilhao de esforo transverso ................................................ 136

Figura 5.38 Alargamento da seco fendilhada na zona da ligao ....................................... 136

Figura 5.39 Evoluo da fendilhao ao longo de cada incremento do deslocamento de referncia .............................................................................................................................. 137

Figura 5.40 Aspeto da face inferior da viga no final do ensaio .............................................. 137

Figura 5.41 Diagrama com a relao fora-deslocamento correspondente terceira fase do ensaio ................................................................................................................................... 138

Figura 5.42 Escorregamento dos parafusos da ligao superior ............................................ 138

Figura 5.43 Resumo do ensaio em termos de ciclos realizados ............................................. 139

Figura 5.44 Vista geral do nvel de dano ocorrido no modelo pr-fabricado (esquerda) e monoltica (direita) ................................................................................................................... 141

Figura 5.45 Nvel de dano ocorrido na face superior da ligao pr-fabricada (esquerda) e monoltica (direita) ................................................................................................................... 141

Figura 5.46 Nvel de dano ocorrido na face inferior da ligao pr-fabricada (esquerda) e monoltica (direita) ................................................................................................................... 141

Figura 5.47 Diferena de curvatura na zona da ligao e na restante viga ............................ 142

Figura 5.48 Demolio da zona envolvente das armaduras da laje ........................................ 143

Figura 5.49 Estrio nas armaduras longitudinais da laje .................................................. 143

Figura 5.50 Nvel de dano observado nas cantoneiras inferior e superior ............................. 144

Figura 5.51 Pormenorizao das secoes criticas da cantoneira superior ............................ 144

Figura 5.52 Aspeto final das roscas das porcas soldadas nas chapas de ancoragem (esquerda) e respetivos parafusos de ligao (direita) ................................................................................... 145

xxvi

Figura 5.53 Formao de rtulas plsticas unidirecionais num prtico (Gio, et al., 2011) .. 145

Figura 5.54 Acumulao da deformao da viga no sentido dos momentos negativos ......... 146

Figura 5.55 Nvel de deformao observada nas diferentes etapas do ensaio ........................ 147

xxvii

NDICE DE QUADROS

Quadro 3.1 Dimensionamento das cantoneiras superior e inferior .......................................... 71

Quadro 3.2 Armaduras adotadas .............................................................................................. 71

Quadro 3.3 Valores resistentes dos cordes de soldadura ....................................................... 74

Quadro 3.4 Fora de trao nos parafusos ............................................................................... 75

Quadro 3.5 Valores resistentes da ligao aparafusada ........................................................... 77

Quadro 3.6 Valores de referncia para a fora mnima de pr-esforo e para o momento de aperto ...................................................................................................................................... 79

Quadro 3.7 Principais caractersticas das fibras de ao (Gio et al., 2012) ............................. 83

Quadro 3.8 Composio da argamassa de selagem (Gio et al., 2012) ................................... 85

Quadro 5.1 Distribuio granulomtrica dos agregados em percentagem de passados ......... 106

Quadro 5.2 Composio do beto referente s duas betonagens (valores de referncia para 1m3) ................................................................................................................................... 107

Quadro 5.3 Propriedades mecnicas do beto para as duas amassaduras .............................. 108

Quadro 5.4 Composio da argamassa de selagem ................................................................ 110

Quadro 5.5 Propriedades mecnicas da matriz usada na argamassa de selagem ................... 112

Quadro 5.6 Resultados dos ensaios monotnicos ao ao das cantoneiras .............................. 113

Quadro 5.7 Dados da seco transversal ................................................................................ 117

Quadro 5.8 Estimativa dos valores resistentes de cedncia e ltimos .................................... 117

xxviii

1

Captulo 1

INTRODUO

1.1 ENQUADRAMENTO GERAL

A pr-fabricao aplicada a estruturas de Engenharia Civil teve o seu ponto de maior ascenso, na Europa, na segunda metade da dcada de 40. A possibilidade de produo em grande escala, de forma controlada e racionalizada, permitiu a este mtodo construtivo dar uma resposta adequada s necessidades emergentes de reconstruo aps a Segunda Guerra Mundial (Ordonz, 1974).

Descrito por Silva (1998) como um processo de industrializao de elevado potencial, j no presente e com vantagens competitivas no mercado futuro da indstria da construo civil, a pr-fabricao de estruturas de beto armado tem hoje um vasto campo de aplicao assumindo-se como uma aposta forte e competitiva no mercado futuro da Engenharia Civil.

As fortes potencialidades atribudas a esta indstria deixariam a indicao de um acrscimo da implementao de solues pr-fabricadas, no entanto, a prtica corrente tem revelado precisamente o oposto. Em Portugal, excetuando algumas obras de maior envergadura (como pontes, viadutos, tneis, recintos desportivos, entre outros) e aplicaes de solues no estruturais (painis de fachada e blocos de beto para paredes ou pavimentos), tem-se verificado um decrscimo da importncia da pr-fabricao. Esta tendncia tem sido seguida noutros pases, com principal incidncia nos pases de elevada atividade ssmica, como o caso da costa ocidental dos Estados Unidos da Amrica, Nova Zelndia ou Japo. Dos fatores que mais contribuem para

Desenvolvimento de um Sistema de Ligao Viga-Pilar em Estrutura Pr-Fabricada com Transmisso de Momento Fletor

2

este acentuado decrscimo, destacam-se (Proena, 1996): (i) a indefinio com que a generalidade dos regulamentos (de aes e de estruturas) vigentes em zonas ssmicas contemplam as estruturas pr-fabricadas; (ii) o dfice de investigao neste contexto e a inexistncia de um suporte cientfico (experimental e analtico) ao nvel do que tem sido desenvolvido, nas ltimas dcadas, para as estruturas monolticas; e (iii) o fraco desempenho das estruturas pr-fabricadas face a alguns sismos mais recentes.

Os argumentos enunciados em torno da pr-fabricao podem ser traduzidos na enumerao das principais vantagens e desvantagens que estes sistemas apresentam. O bulletin 27 da FIB (FIB, 2003) apresenta algumas das principais vantagens da introduo da pr-fabricao na construo, das quais se destacam as seguintes:

Possibilidade de diminuio do perodo de construo, permitindo a disponibilizao da obra num curto espao de tempo levando ao pagamento mais reduzido de juros (valores associados a custos de financiamento);

Elevada qualidade das peas pr-fabricadas, que o resultado da produo em ambiente fabril, mais favorvel e controlado, e da utilizao de materiais de elevada qualidade. Esta qualidade manifesta-se, por exemplo, na perfeio dos acabamentos, na maior capacidade resistente dos betes, no melhor conhecimento das propriedades mecnicas dos materiais, etc.;

Maior durabilidade da construo como consequncia da maior qualidade dos elementos pr-fabricados que, por serem produzidos em ambiente fabril, apresentam ainda menor vulnerabilidade s condies climatricas;

Reduo de elementos de cofragem e de trabalhos em obra, diminuindo a necessidade de trabalhadores especializados em obra;

Possibilidade de executar trabalhos em condies ambientais adversas (as betonagens in situ no devem ser executadas em temperaturas inferiores a -5C).

Proena (1996), citando autores como Santos (1983), Bruggeling e Huyghe (1991), Richardson (1991) e Levitt (1982), refere ainda a possibilidade de racionalizao e sistematizao dos processos produtivos, as melhores condies de higiene e segurana no trabalho e a reduo dos trabalhos em obra como elementos favorveis a este mtodo construtivo. O mesmo autor aponta a maior propenso para a inovao tecnolgica, fruto de alguns desenvolvimentos recentes como a construo segmental, beto reforado com fibras, betes de elevada resistncia, beto auto-compactvel (SCC), etc. O beto translcido e o beto flexvel so tambm bons exemplos da mais recente

Captulo 1: Introduo

3

inovao associada aplicao das novas tecnologias na pr-fabricao de elementos em beto.

O bulletin 27 da FIB (FIB, 2003) apresenta, da mesma forma, algumas das principais desvantagens inerentes utilizao da pr-fabricao como mtodo construtivo, entre elas:

Necessidade de desenvolvimento de mtodos novos e efetivos para promover a ligao dos elementos pr-fabricados capazes de resistir s aes ssmicas mantendo a integridade da estrutura. Normas de dimensionamento e execuo que abranjam todas as necessidades do ponto de vista do comportamento ssmico aplicadas a estruturas pr-fabricadas nem sempre esto disponveis, havendo muita falta de investigao nesse domnio;

As tcnicas construtivas referentes a ligaes entre elementos pr-fabricados podem no ser as mais correntes, implicando um acompanhamento e controlo de qualidade bastante rigoroso (a falta de rigor no dimensionamento e acompanhamento na fase de execuo tem originado ocorrncias catastrficas, do ponto de vista do comportamento estrutural, em alguns sismos ocorridos);

Maior exigncia de equipamento pesado em estaleiro para a movimentao dos elementos pr-fabricados;

As tolerncias permitidas so relativamente limitadas o que implica um maior controlo dimensional dos elementos. Estas exigncias tm por funo acautelar eventuais desvios dimensionais dos componentes ou do seu deficiente posicionamento em obra, uma vez que qualquer um destes erros pode inviabilizar a montagem da estrutura.

Proena (1996) citando igualmente Santos (1983), Bruggeling e Huyghe (1991), Richardson (1991) e Levitt (1982), aponta ainda como desvantagem, a menor flexibilidade arquitetnica, quando o objetivo tirar a mxima rentabilidade da sistematizao e da normalizao dos componentes pr-fabricados. O maior desconhecimento sobre o desempenho das ligaes face s aes aplicadas estrutura tambm um ponto de destaque do autor. Tratando-se de zonas singulares, no lhes so aplicveis os procedimentos de dimensionamento de estruturas contnuas, tornando complexa a tarefa de garantir a conformidade com os pressupostos de projeto.

Tambm Silva (1998) procede enumerao das vantagens e desvantagens da pr-fabricao, apontando as ligaes estruturais como principal limitador da sua utilizao.


4

Realizando uma retrospetiva das desvantagens apontadas, notria a constante referncia s ligaes estruturais com ponto de descrdito das estruturas pr-fabricadas, podendo-se afirmar, de forma sintetizada, que o desconhecimento do desempenho ssmico dos sistemas de pr-fabricao correntes tem contribudo, de forma decisiva, para a fraca expanso da pr-fabricao em pases com elevado risco ssmico.

1.2 OBJETIVOS

Sendo evidentes as potencialidades da pr-fabricao, assim como a enorme capacidade de adaptao s exigncias arquitetnicas e funcionais da Engenharia Civil, os problemas associados s ligaes estruturais continuam a contribuir para algum descrdito relativamente a esta soluo construtiva. A maior orientao dos cdigos e documentos normativos para as estruturas monolticas constitui, igualmente, um dos fundamentos fulcrais para continuar a apostar nesta soluo estrutural em detrimento de solues pr-fabricadas.

Neste sentido, este trabalho tem como principal objetivo o desenvolvimento de uma ligao viga-pilar contnua para estruturas reticuladas com recurso utilizao de cantoneiras metlicas como elemento de continuidade das armaduras inferior e superior, apresentando ainda a capacidade de dissipao de energia ssmica. O sistema desenvolvido dever seguir as atuais orientaes de conceo ssmica das estruturas, garantindo a sua integridade estrutural e capacidade de dissipao de energia, quando sujeitas a aes ssmicas intensas.

Devido lacuna existente no que respeita a trabalhos de investigao realizados em Portugal, relativamente a este tipo de ligaes, e como forma de complementar o suporte cientfico (experimental e analtico) existente, foi executado um modelo fsico representativo do sistema modelado. Este modelo foi sujeito a um ensaio de carregamento cclico para estudar o seu comportamento para aes ssmicas.

Pretende-se ainda realizar uma anlise comparativa com solues de modelos de estrutura monoltica (realizados por Gio, 2012), de forma a garantir que o referido suporte cientfico contribui para o enquadramento regulamentar do sistema pr-fabricado ensaiado, garantindo condies anlogas entre os dois mtodos construtivos.

Captulo 1: Introduo

5

1.3 CONTEDO E ORGANIZAO DA DISSERTAO

A presente dissertao encontra-se dividida em seis captulos nos quais se incluem a introduo e as concluses e consideraes finais, constituindo o primeiro e ltimo captulo respetivamente.

O segundo captulo inicia-se com a caracterizao geral dos sistemas estruturais mais comuns nas estruturas pr-fabricadas, com particular enfoque nas estruturas reticuladas, assim como a descrio do seu comportamento ssmico. Esta caracterizao passar, necessariamente, pela classificao das estruturas pr-fabricadas e pela enumerao das exigncias funcionais a satisfazer por estes sistemas estruturais. Como complemento compreenso da problemtica das ligaes estruturais, ainda apresentada uma exposio do comportamento registado por estruturas pr-fabricadas em alguns dos sismos mais recentes (nomeadamente o sismo de Tangshan China em 1976, o sismo de Spitak Armnia em 1988, o sismo de Northridge E.U.A. em 1994, o sismo de Kocaeli e Dzce Turquia em 1999). Este captulo finaliza-se com a apresentao do enquadramento regulamentar aplicado a estruturas pr-fabricadas em pases de elevada sismicidade (como Portugal, E.U.A., Nova Zelndia e alguns pases do sul Europeu), seguido de uma retrospetiva dos trabalhos de investigao realizados no mbito deste tema, como forma de sintetizar o estado atual do conhecimento.

O captulo seguinte tem como objetivo apresentar o sistema de ligao desenvolvido indicando as suas principais caractersticas e solues tecnolgicas utilizadas. Este captulo inicia-se com a apresentao do sistema de ligao proposto, fazendo uma enumerao das suas caractersticas gerais e a descrio das solues tecnolgicas adotadas no referido sistema. Apresenta-se ainda as caractersticas do modelo monoltico de referncia e so expostos os processos adotados no dimensionamento dos elementos constituintes da ligao.

O captulo 4 apresenta todo o processo de execuo do modelo experimental, destacando os pontos mais relevantes do faseamento construtivo. ainda apresentada uma listagem de todos os erros de execuo observados ao longo deste processo, descrevendo as solues adotadas e eventuais implicaes no desempenho do modelo experimental.

No captulo 5 apresentado o programa experimental realizado para o estudo do comportamento da ligao sujeita a carregamento cclico com considerao de cargas gravticas. O modelo ensaiado pretende avaliar a resposta histertica da ligao viga-pilar considerando o efeito da presena das cargas gravticas, fazendo corresponder


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o procedimento de ensaios s condies reais de uma estrutura aquando da atuao de um sismo.

Por ltimo, no captulo 6, efetuado um resumo dos pontos fulcrais desta dissertao, salientando as principais concluses obtidas deste trabalho de investigao. So tambm apresentadas as principais ilaes retiradas do presente trabalho de investigao com referncia a algumas notas indicativas para futuros desenvolvimentos.

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Captulo 2

ENQUADRAMENTO DO SISTEMA DE

PR-FABRICAO

2.1 INTRODUO

Na indstria da pr-fabricao, o conceito de sistema estrutural frequentemente considerado como parte da competitividade do negcio, tendo cada fabricante o seu prprio sistema estrutural, trazendo, naturalmente, uma maior competitividade interempresarial da qual resultam benefcios acrescidos para o cliente (FIP, 1994).

O comportamento de uma estrutura pr-fabricada bastante condicionado pelo modo como so dimensionadas e distribudas as suas ligaes, permitindo a adoo de um vasto leque de sistemas estruturais que so utilizados por cada fabricante para apresentar no mercado os seus prprios sistemas normalizados. Este facto constitui um entrave para os projetistas que tm maior aptido para enveredar por solues personalizadas ao invs de sistemas estruturais pr-concebidos por terceiros que trazem alguma desconfiana relativamente sua fiabilidade estrutural.

2.2 SISTEMAS ESTRUTURAIS

Apesar da variedade de solues estruturais disponveis no mercado, umas mais completas que outras, todas elas esto limitadas a um conjunto bsico de sistemas estruturais que apresentam princpios de dimensionamento idnticos.


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Os sistemas estruturais de beto pr-fabricado mais comuns so (FIP, 1994; Silva, 1998; FIB, 2008; Elliott, 2002):

Sistemas reticulados; Sistemas de paredes resistentes; Sistemas / Estruturas celulares (em caixo); Lajes de pavimento e de cobertura; Painis de fachada.

Vrios destes sistemas estruturais podem ser combinados na mesma construo pr-fabricada, dando origem a sistemas hbridos.

2.2.1 Sistemas Reticulados

As estruturas reticuladas tm por base uma composio de vigas e pilares ligados entre si, podendo, pontualmente, apresentar paredes ou ncleos resistentes como forma de incremento da resistncia da estrutura s aes horizontais.

O tipo de estrutura a adotar depende do tipo de utilizao dos edifcios, podendo variar entre sistemas no contraventados, no caso de edifcios de um a trs pisos, e sistemas contraventados por paredes resistentes e ncleos de escadas e elevadores, no caso de edifcios de vrios pisos. O primeiro caso maioritariamente utilizado na construo de edifcios industriais, em que a estrutura constituda por pilares encastrados na fundao e vigas de cobertura simplesmente apoiadas nos pilares (Figura 2.1). medida que o nmero de pisos vai aumentando, ocorre uma diminuio dos vos e um aumento da seco transversal dos pilares, como forma de fornecer estrutura uma resistncia adicional ao incremento das cargas gravticas (por aumento do nmero de pisos) e s aes ssmicas provenientes do desenvolvimento em altura da construo. O segundo caso tem um campo de aplicao orientado a edifcios destinados a escritrios e habitao, apresentando uma estrutura composta por vigas e pilares contraventados por ncleos de escadas e elevadores e paredes resistentes (Figura 2.2), pr-fabricados ou betonadas in-situ.

Captulo 2: Enquadramento do Sistema de Pr-Fabricao

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Figura 2.1 Edifcio da unidade industrial da Fundio Dois Portos em Torres Vedras (elementos pr-fabricados produzidos pela Concremat, S.A.): estrutura reticulada de piso nico

Figura 2.2 Edifcio de escritrios situado em Bruxelas, Blgica: estruturas reticuladas de 36 e 37 pisos (FIB, 2011a)

2.2.2 Sistemas de Paredes Resistentes

Este sistema estrutural apresentou uma grande expanso nos anos 50, com maior incidncia nos pases Leste-Europeus, face necessidade de construo em grande escala, seguindo um plano normalizado e com reduzidos custos de execuo. Ainda hoje este mtodo construtivo amplamente utilizado em pases em clara expanso, como o caso dos Emirados rabes Unidos, nomeadamente os Emirados de Abu Dhabi e Dubai (Gulf, 2011). Est em curso nesta regio, um projeto que prev a construo de mais de 13.000 moradias com recurso a este mtodo construtivo, tirando partido da


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rapidez de execuo associada s vantagens da construo modular que possibilita minimizao do custo global da obra (Figura 2.3).

As paredes resistentes podem surgir isoladamente ou agrupadas em ncleos resistentes (constituintes, normalmente, dos ncleos de escadas e de elevadores), podendo ainda funcionar como elemento nico da superestrutura, resistindo s cargas atuantes (na ausncia de pilares e vigas).

Figura 2.3 Construo sequencial de 2000 moradias na rea de Al Falah, Abu Dhabi, com recurso a sistemas de paredes resistentes (Gulf, 2011)

Estes painis podem ainda ter includas aberturas para portas e janelas assim como negativos para passagem de tubagens para instalao das especialidades.

Tirando partido das recentes inovaes ao nvel do sistema de moldes, estes painis podem tambm enriquecer os aspetos arquitetnicos das construes, conseguindo abranger, de forma eficaz, praticamente todas as suas exigncias (Figura 2.4).

Figura 2.4 Moradia executada em sistemas de paredes resistentes (Pacadar, 2011)


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2.2.3 Sistemas/Estruturas Celulares

As estruturas celulares so usadas como elementos singulares que podem ou no integrar parcelas constituintes de edifcios, como casas de banho, cozinhas, garagens, entre outros.

Estes sistemas apresentam, como principal vantagem, a possibilidade de integrar todos os acabamentos e equipamentos necessrios ao seu funcionamento, ficando a sua entrada em funcionamento apenas dependente da ligao s redes locais. Porm, devido a limitaes de transporte, no podem apresentar dimenses muito avultadas, sendo apenas vivel a sua utilizao parcelar. A Figura 2.5 ilustra um sistema celular a aplicar em estabelecimentos prisionais.

Figura 2.5 Bateria de estruturas celulares para aplicao em estabelecimentos prisionais (Oldcastle, 2011)

2.2.4 Lajes de Pavimento e de Cobertura

Quer se trate de estruturas betonadas in situ ou de estruturas pr-fabricadas, as lajes tm funes similares (Silva, 1998; Reis, 2000; Albarran, 2008): (i) resistir s cargas gravticas, transmitindo-as restante estrutura; (ii) garantir a distribuio transversal de cargas concentradas; (iii) conferir o efeito de diafragma rgido, de modo a transmitir aos pilares e paredes resistentes, de forma eficaz, as cargas horizontais resultantes de aes como vento e o sismo.

Por se tratar de um componente pr-fabricado, a sua ligao aos restantes elementos ter que ser efetivada de forma a garantir o efeito de diafragma rgido. Como tal, recorre-se frequentemente a betonagens em obra da face superior das lajes e dos elementos de


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contorno, com incluso de armaduras, de forma a garantir a ligao efetiva entre os diferentes elementos pr-fabricados.

Sendo o elemento principal das estruturas reticuladas, e tambm o que reflete um custo parcelar mais avultado, os sistemas de laje utilizados influenciam diretamente os restantes elementos (vigas e pilares ou paredes resistentes).

Os sistemas de lajes pr-fabricadas mais comuns so:

lajes de vigotas pr-esforadas e blocos de aligeiramento; pr-lajes; lajes alveoladas; lajes em T e (duplo T).

As lajes de vigotas pr-esforadas so solues comuns em estruturas betonadas in situ, em que o conceito de pr-fabricao se restringe apenas s vigotas e aos blocos de aligeiramento. Tm capacidade de vencer vos at 7 metros, embora tenham que ter escoramentos aos 3 metros na fase de construo e de cura do beto da lmina superior.

Tal como o sistema anterior, as pr-lajes (Figura 2.6) so cofragens perdidas resistentes, no entanto, diferem das anteriores pela dimenso que cada elemento de laje pr-fabricada pode assumir. Devido a limitaes impostas pelas dimenses dos transportes para obra, as pr-lajes apresentam uma largura no superior a 2.45 metros e at 12 metros de comprimento. A sua espessura pode variar entre 0.05 e 0.12 metros, sendo a laje final a conjugao da pr-laje com uma camada de beto a ser betonado em obra. Por este motivo, semelhana do anterior sistema, tambm este carece de escoramentos provisrios a cada 3 metros, o que se afigura como uma desvantagem relativamente a outros sistemas existentes.

Estas lajes so geralmente armadas apenas na direo do vo, podendo ser pr-esforadas por pr-tenso. Estes elementos possuem uma armadura disposta em trelia que tem como funes rigidificar e resistir durante o transporte, montagem e betonagem do beto complementar e melhorar a ligao ao beto a colocar em obra (Figura 2.6).


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Figura 2.6 Movimentao e posicionamento em obra de uma pr-laje (Emfil, 2011)

Os pavimentos ou coberturas de lajes alveoladas (ou alveolares) so compostos por pranchas pr-fabricadas, de forma retangular, dispostas lado a lado (Figura 2.7). Apresentam uma largura 1.2 metros e comprimento do vo a vencer, que pode chegar aos 20 metros, variando a sua espessura entre 0.12 e 0.80 metros. A espessura total em pavimentos pode ser pr-dimensionada recorrendo expresso: )4035/( alh e em coberturas: )4540/( alh (Lcio, 2006).

Figura 2.7 Disposio de lajes alveoladas em obra (Mabetn, 2011)

Fazendo aluso ao seu nome, estas lajes so vazadas com alvolos moldados longitudinalmente durante o processo produtivo, que feito em pistas com aproximadamente 100 metros de comprimento (Figura 2.8). Aps o pr-tensionamento da armadura disposta segundo a maior direo (a nica armadura presente na prancha) e a cura do beto, as pranchas so segmentadas de acordo com a medida pretendida.


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Figura 2.8 Instalaes de produo da Mabetn S.A., em Espanha (Mabetn, 2011)

A presena dos alvolos tem por objetivo diminuir o peso prprio da prancha. Ao contrrio dos sistemas anteriormente referidos, as lajes alveoladas so autoportantes, no necessitando por isso de escoramento intermdio, o que potencia a rapidez de execuo dos pavimentos.

As lajes em T ou duplo T tm dimenses que podem ir at 2,50 metros de largura e comprimentos que permitem vencer vos at 24 metros, sendo normalmente pr-tensionadas. Este tipo de lajes tem um campo de aplicao mais direcionado para estruturas que, devido ao tipo de uso, apresentam exigncias particulares no que diz respeito a vos livres entre pilares (como o caso de parques de estacionamento, superfcies comerciais, etc.).

A Figura 2.9 mostra um exemplo de uma laje em duplo T, com sistema de apoio em consola curta, sujeita a um ensaio de carga para avaliar a deformao a meio vo (ensaios realizados pela Concremat S. A.).

Figura 2.9 Laje em duplo T para aplicao em piso de cobertura (fabricada pela Concremat, S.A.)


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2.3 LIGAES ESTRUTURAIS

As estruturas pr-fabricadas esto geralmente aliadas possibilidade de as subdividir nos elementos que a compem, produzindo cada um deles em fbrica, obtendo-se a estrutura final aps a assemblagem em obra. Essa assemblagem pressupe a existncia de sistemas adequados de ligao que permitam atribuir, a este tipo de estruturas, a fiabilidade e eficincia das estruturas betonadas in situ. Para alcanar esse objetivo, as ligaes estruturais devem garantir o cumprimento de um conjunto de requisitos que os edifcios devem obedecer de forma a desempenhar as suas funes.

Uma das imagens de marca da pr-fabricao a rapidez de execuo e o reduzido nmero de trabalhos em obra, logo importa que as ligaes no constituam um entrave e sejam previstas para locais de fcil acesso e montagem. Surge ento um problema com que os projetistas geralmente se deparam: a localizao ideal (do ponto de vista de facilidade de execuo) coincide com as zonas de maiores esforos, com particular relevncia para as aes ssmicas. Como forma de contornar este problema, desenvolveram-se solues que passam por deslocar as ligaes para as zonas de menores esforos (a meio vo dos pilares e a um quarto de vo das vigas). Estas solues revelaram-se bastante eficazes, do ponto de vista estrutural, mas tendem a aumentar a complexidade das peas pr-fabricadas e tornam a sua execuo em obra mais complexa e morosa, retirando competitividade a este tipo de estruturas.

Outros aspetos que devem ser considerados quando se opta por uma soluo pr-fabricada relacionam-se com a simplicidade e com o nmero de ligaes a realizar em obra. Deve-se, por isso, estabelecer um equilbrio entre a quantidade de ligaes a realizar em obra e a dimenso e geometria dos elementos pr-fabricados. A utilizao de ligaes simples permite uma maior adaptao e compreenso por parte do trabalhador, aumentando a produtividade e reduzindo o tempo de execuo. A segmentao da estrutura em elementos de geometrias simples e de dimenses adequadas traz vantagens, no s ao nvel do fabrico, como na reduo de custos de transporte e de material de suspenso em obra.

2.3.1 Exigncias Funcionais

As ligaes estruturais, para alm de assegurarem a continuidade entre os diferentes elementos, tm como objetivo equiparar esta soluo estrutural a solues que apresentem ligaes monoltica, geralmente associadas a estruturas betonadas in situ, em termos de capacidade resistente e eficincia ssmica. Desta forma, as exigncias


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funcionais das estruturas pr-fabricadas so comuns que caracterizam as estruturas de beto armado betonadas in situ, acrescendo as exigncias funcionais a cumprir pelas ligaes que as integram.

Alguns autores e instituies tm estabelecido conjuntos de requisitos a serem desempenhados pelas ligaes estruturais aquando da sua conceo e dimensionamento. Segundo a FIB (2008), devem ser satisfeitas as seguintes exigncias funcionais:

resistncia mecnica: as ligaes entre elementos, na sua totalidade, devem apresentar uma capacidade resistente adequada s aes atuantes durante o tempo de vida til da estrutura. Para alm das aes correntes (comuns a todas as estruturas), devem ainda ser considerados os efeitos provenientes das restries a variaes volumtricas resultantes de variaes diferenciais de temperatura ou retrao diferencial do beto (no caso de betes de idades diferente) e a ocorrncia de excentricidades no previsveis. A estabilidade e equilbrio global da estrutura deve ser igualmente assegurado ao longo das diferentes fases de montagem, devendo-se considerar a menor redundncia estrutural em fases anteriores efetivao das ligaes.

ductilidade: pretende-se, em termos gerais, que a estrutura apresente a capacidade de sofrer grandes deformaes antes da ruina. Em estruturas pr-fabricadas a ductilidade ocorre ao nvel dos seus elementos e respetivas ligaes. Tratando-se de estruturas de beto armado, as exigncias de ductilidade so cumpridas quando a rotura ocorre por trao do ao ao invs da compresso do beto, evitando desta forma a ocorrncia de fenmenos de rotura frgil (caractersticos do esmagamento do beto, rotura das soldaduras, etc.);

durabilidade: todos os componentes da estrutura, em especial as ligaes, devem ostentar as caractersticas de durabilidade adequadas ao tipo de exposio ambiental que iro experimentar ao longo da sua vida til. Deve ser dada especial ateno aos elementos metlicos expostos, assegurando a proteo contra corroso adequada quer por envolvimento com beto ou argamassa, quer por tratamentos anticorrosivos para superfcies expostas;

resistncia ao fogo: as estruturas pr-fabricadas devem-se equiparar s betonadas in situ no que diz respeito ao cumprimento das especificaes regulamentares de segurana ao fogo (FIB, 2008; NP EN 1992-1-2, 2010; RSCI, 2010). Na presena de elementos metlicos aparentes (consolas curtas, chapas de ligao, cantoneiras, etc.), torna-se necessrio o seu envolvimento em beto


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ou qualquer outro material que assegure todas as caractersticas de isolamento necessrio para garantir resistncia adequada ao fogo;

Acrescendo s exigncias funcionais listadas anteriormente, outros autores (Proena, 1996; Reis, 2000; Silva, 1998 e Toms, 2010) referem ainda: (i) exigncias de transporte (os elementos pr-fabricados devem possuir acessrios de suspenso para a movimentao na carga, descarga e montagem e apresentar dimenses compatveis com os transportes disponveis); (ii) exigncias com limitao do custo global (a previso de custos deve contemplar, para alm do consumo de material, todas as operaes de produo, transporte e montagem da estrutura, especializao da mo de obra assim como custos subsequentes do financiamento, manuteno e explorao); (iii) exigncias estticas (algumas exigncias arquitetnicas podem obrigar definio de um aproveitamento esttico em alguns tipos de ligaes, no representando, na maioria dos casos, acrscimos excessivos do custo final da obra); (iv) exigncias de tolerncias dimensionais (o dimensionamento da ligao deve prever eventuais desvios dimensionais abrangidos pela tolerncia das dimenses dos prprios elementos ou do seu posicionamento em obra).

Relativamente ao ltimo ponto, o PCI (2000) apresenta um manual com recomendaes para tolerncias a considerar em estruturas pr-fabricadas, apresentando ainda as principais razes que levam possibilidade de ocorrncia dos referidos desvios.

2.3.2 Tipos de Ligaes

Existem no mercado vrios tipos de ligaes que visam satisfazer as necessidades decorrentes da igual diversidade de solues estruturais de sistemas pr-fabricados. Cada ligao pode ser agrupada, adotando determinados critrios de classificao, segundo o tipo de ligao que representa.

Sendo o principal objetivo deste captulo proporcionar um enquadramento geral do sistema de ligao pr-fabricada desenvolvida, exclui-se a exposio exaustiva dos critrios de agrupamento de cada tipo de ligao, podendo estes ser consultados de forma detalhada no PCI (1988) ou em publicaes e trabalhos j realizados (Santos, 1983; Bruggeling, 1991; Proena, 1996).

Segundo Silva (1998), e Albarran (2008) citando este, a caracterizao das ligaes pode ser feita segundo os seguintes parmetros:

a) Tipo de elementos a ligar


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Esta a classificao que representa motivo de maior interesse no mbito da identificao inequvoca do tipo de ligao, ainda a mais utilizada por apresentar um carcter bastante sugestivo. Listam-se de seguida os casos mais tpicos de ligaes:

ligaes viga-pilar, realizadas nas extremidades das vigas e dos pilares na zona dos ns;

ligaes viga-viga, realizadas entre troos de vigas ou entre vigas principais e secundrias;

ligaes viga-parede, realizadas na extremidade das vigas e em qualquer zona da parede devidamente adaptada para receber os elementos de viga;

ligaes pilar-fundao, realizadas entre as extremidades inferiores dos pilares e as fundaes (podendo estas ser pr-fabricadas eu betonadas in situ);

ligaes pilar-pilar, realizadas entre troos de pilar, geralmente a meia altura; ligaes laje viga, realizadas entre os bordos das lajes e as vigas de suporte; ligaes laje-laje, realizadas entre painis de laje pr-fabricados (recorre-se

geralmente a juntas de betonagem, betonadas in situ assim como juntas de preenchimento para assegurar a continuidade destes elementos);

ligaes laje-parede, realizadas entre os bordos da laje e qualquer zona da parede devidamente adaptada para receber os elementos de laje (situao bastante utilizada quando se executam escavaes por paredes moldadas);

ligaes parede-parede, realizadas entre troos de parede, podendo ser materializadas com recurso a juntas horizontais ou verticais betonadas in situ ou por meios de dispositivos (do tipo macho fmea) localizados nas extremidades de cada troo;

ligaes parede-fundao, realizadas entre as extremidades inferiores da parede e a fundao;

ligaes painel-painel, realizadas entre dois painis dispostos em paralelo; ligaes de painis de fachada, realizadas entre painis de fachada e elementos

estruturais.


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b) Processo de execuo

Os processos de execuo de ligaes em obra so bastante variados, apresentando, por vezes, um elevado grau de complexidade, fruto das condicionantes presentes em obra, distinguindo-se os seguintes:

ligaes de apoio simples, realizadas sem recurso a qualquer elemento de fixao entre elementos, sendo o peso prprio e a resistncia dos materiais responsveis por assegurar a ligao (exclui-se a sua viabilidade em zonas de sismicidade elevada);

ligaes de continuidade betonadas em obra, realizada nas zonas entre elementos pr-fabricados garantindo a continuidade da ligao (efetuando a emenda de armaduras) e preenchendo as folgas com beto ou argamassa;

ligaes pr-esforadas, realizadas com recurso a cabos ou barras de pr-esforo, colocados na zona da junta de ligao, aos quais aplicada uma fora de ps-tenso que garante a ligao dos elementos;

ligaes coladas, realizadas com recurso a resinas epoxdicas ou caldas de cimento que asseguram a ligao entre as superfcies de contacto dos elementos;

ligaes soldadas, realizada atravs da soldadura de elementos metlicos salientes das peas pr-fabricadas (chapas, perfis, vares, etc.);

ligaes aparafusadas, realizadas seguindo processos construtivos recorrentes nas estruturas metlicas ou mistas, sendo as ligaes efetivadas por elementos metlicos e parafusos.

c) Natureza do esforo predominante transmitido pela ligao

As ligaes tm como principal funo assegurar a transmisso de esforos entre elementos, devendo estes representar a base de anlise predominante para o dimensionamento das ligaes:

ligaes de compresso; ligaes de trao; ligaes de flexo; ligaes de corte.


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Muitas vezes estas ligaes so classificadas segundo a sua ao dominante, como ligaes de corte, ligaes de flexo, etc. No entanto, a grande maioria das ligaes estruturais deve ter a capacidade de transferir uma combinao destas aes bsicas, devendo ser sempre realizada uma anlise que considere a referida combinao de esforos.

d) Graus de liberdade admitidos

Dependendo dos graus de liberdade admitidos, as ligaes classificam-se:

ligaes simplesmente apoiadas: apresentam rigidez de flexo nula, transmitem esforos de corte e os esforos axiais so transmitidos por atrito entre as superfcies de contacto;

ligaes articuladas: a transmisso de esforos equivalente s simplesmente apoiadas, tendo a particularidade de existirem dispositivos de fixao (geralmente metlicos) que asseguram a transmisso de esforos axiais;

ligaes rgidas (ou de continuidade total): ligaes diretamente comparveis as ligaes monolticas das estruturas betonadas em obra, pois so projetadas de acordo com as mesmas diretrizes normativas. A deformabilidade por flexo nula, sendo os momentos fletores e esforos normais e de corte transmitidos integralmente;

ligaes semirrgidas (ou de continuidade parcial): permitem a transmisso de esforos normais e de corte, sendo os momentos fletores transmitidos em conformidade com os movimentos de rotao permitidos por este tipo de ligao. Desta forma, este tipo de ligao fornece algum grau de monolitismo, embora inferior ao das ligaes rgidas.

Silva (1998) refere ainda os materiais utilizados como um critrio de classificao para as ligaes, embora no o dissocie do processo construtivo, considerando-o fator determinante na escolha dos materiais.

Relativamente apresentao detalhada de ligaes, possvel encontrar bibliografia especfica e alguns trabalhos realizados, dos quais se podem destacar o PCI (1988) e Silva (1998). No entanto, por ser assunto de interesse e representar o objeto de estudo deste trabalho, segue-se a apresentao mais particularizada das ligaes do tipo viga-pilar mais recorrentes.


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2.3.3 Ligao Viga-Pilar

Nos pontos anteriores, foi feita uma descrio mais abrangente do tipo de estruturas existentes, com o objetivo de apresentar um panorama geral do universo de solues pr-fabricadas disponveis. Pretende-se seguidamente restringir o campo de anlise s estruturas reticuladas, em particular, s ligaes do tipo viga-pilar que garantam a transmisso integral de esforos de flexo entre os elementos confluentes nas juntas, indo de encontro soluo proposta. Desta forma, num mbito mais restrito das estruturas reticuladas, exclui-se as ligaes que no garantem continuidade total entre os elementos pr-fabricados, por apresentarem incompatibilidades quanto sua utilizao em zonas ssmicas.

Relativamente s ligaes viga-pilar destacam-se dois tipos de ligao de uso frequente em estruturas pr-fabricadas: ligaes compsitas ou hmidas (composite/wet connections) e ligaes secas (dry connections) (PCI, 1988). As primeiras caracterizam-se pela necessidade da realizao de trabalhos de betonagem in situ na regio do n, sendo que, para as segundas, apenas so feitos trabalhos de selagem, com argamassas apropriadas, da junta entre elementos.

prtica comum, na execuo de ligaes hmidas, que a betonagem do n seja feita em simultneo com a betonagem da lmina de compresso da laje assim como da parte superior da viga. As pr-vigas so fabricadas apenas com armadura longitudinal inferior (saliente para amarrao no n) e armadura transversal vista para cintagem da armadura longitudinal superior, colocada aps posicionamento dos elementos em obra. Este procedimento obriga a uma ateno especial em fase de projeto, uma vez que a pr-viga deve ser dimensionada para resistir, no s ao seu peso prprio, mas tambm camada de beto moldada em obra e parcela do peso da laje correspondente. A Figura 2.10 ilustra, esquematicamente, algumas das solues mais utilizadas em ligaes hmidas.


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Argamassa ou Grout

Conector mecnico

Conector mecnico

Conector mecnico

Regio betonada "in situ" Elementos pr-fabricados

a)

d)c)

b)

Figura 2.10 Representao esquemtica de ligaes hmidas correntes (adaptado de Santos, 1983 e FIB, 2003)

As Figura 2.10 a) e b) ilustram um caso particular de um pilar de extremidade moldado em obra e pr-fabricado, respetivamente, ligado a uma pr-viga. Para ambas as solues, a ligao viga-pilar executada de igual forma, isto , a armadura longitudinal inferior (saliente do elemento pr-fabricado) e superior (colocada em obra) dobrada para o interior do pilar para posterior amarrao. A principal diferena entre as duas solues est na ligao pilar-pilar. No primeiro caso, esta ligao efetivada por sobreposio de vares da armadura longitudinal, assegurando desta forma a continuidade deste elemento. No segundo caso, a ligao de continuidade entre pilares realizada por intermdio de armaduras salientes de um dos troos de pilar, que sero posteriormente seladas em cavidades existentes no troo contguo de pilar. Esta soluo apresenta ainda uma consola curta no pilar permitindo o apoio da viga e eliminando a necessidade de escoramentos provisrios. A execuo de consolas curtas nem sempre


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possvel de realizar, uma vez que pode no ser compatvel com as exigncias arquitetnicas do edifcio (relacionadas com a esttica). A ligao ilustrada na Figura 2.10 c) em tudo semelhante anterior, exceo feita para o facto de se tratar de um pilar interior em que a armadura longitudinal da viga apresenta continuidade e da ligao de continuidade entre pilares ser feita por intermdio de conectores mecnicos.

A Figura 2.10 d) ilustra um sistema de ligao que no se enquadra no tipo de ligao descrita neste ponto, pois na realidade as ligaes a realizar enquadram-se apenas no tipo de ligao viga-viga e pilar-pilar. Justifica-se a sua apresentao pelo facto de representar igualmente uma ligao hmida em que os ns de ligao so betonados em obra.

Para todas as solues expostas necessrio assegurar a colocao de armadura de cintagem na zona dos ns, de forma a garantir o confinamento da armadura longitudinal. igualmente importante prever sistemas de escoramento no vo das vigas, em fase de montagem, at que o beto colocado em obra obtenha a resistncia desejada, podendo, no entanto, ser dispensados caso existam dispositivos de apoio (provisrios ou definitivos) nos pilares que assegurem o adequado suporte da viga (Figura 2.10 b)).

As ligaes hmidas apresentam comprovadas vantagens por permitirem nveis de tolerncia dimensional da geometria das vigas e posicionamento dos pilares relativamente elevados. O comportamento estrutural experimentado por este tipo de ligaes, segundo testes realizados, assemelha-se, de forma significativa, ao de ligaes monolticas, apresentando apenas nveis de deformabilidade superiores (Proena, 1996). Contudo, este tipo de ligaes envolve trabalhos adicionais em obra (betonagem dos ns), o que induz elevados tempos de espera na montagem da estrutura.

As ligaes secas caracterizam-se, como j foi referido, por possibilitar a sua execuo sem recorrer betonagem do n de ligao, sendo esta efetivada com recurso a soldadura, aparafusamento ou pr-esforo, seja ele local ou em toda a viga. A Figura 2.11 ilustra, para o caso particular de um pilar exterior, as quatro solues construtivas referidas, que se relacionam pelo facto do pilar ser contnuo na zona de ligao viga-pilar. Este tipo de ligao exige um posicionamento com algum grau de rigor, tendo menor propenso a desvios geomtricos ou de posicionamento, devendo ser feito um controlo mais apertado destes parmetros.


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Regio betonada "in situ"

a) b) c) d)

Regio pr-fabricada

Figura 2.11 Representao esquemtica de ligaes secas correntes (adaptado de Santos,1983 e FIB, 2003)

A Figura 2.11 a) ilustra um exemplo genrico de uma ligao soldada no representando por si s a totalidade das solues, uma vez que esta tcnica alberga inmeras variantes, em funo do sistema de ligao idealizado e dos esforos transmitidos. No caso apresentado, tanto a viga co

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