recuperação de concreto

7/28/2019 recuperao de concreto

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REV. INT. DE DESASTRES NATURALES, ACCIDENTES E INFRAESTRUCTURA CIVIL 165

REFORO DE LAJE DE COBERTURA CIRCULAR EM CONCRETOARMADO EM EDIFCIO INDUSTRIAL1

Petr Stepnek 2, Bohuslav Zmek3, Jaroslav Vcha4, Leonard Hobst 5

RESUMO: Este trabalho descreve o reforo efetuado em uma construo deconcreto armado na Repblica Tcheca. Uma laje de cobertura circular de concreto

armado de grande vo e pequena espessura demonstrou deflexo de aproximadamente200 mm aps a retirada das frmas. A desforma foi interrompida e a estrutura precisouser reforada. O reforo foi projetado como uma trelia espacial de concreto armado, deacordo com estudos numricos efetuados. O processo de reparao proposto em projetoteve de ser modificado ao longo de sua execuo. Todo o processo foi verificado pormedies in situ. O processo projetado foi baseado em um modelo fisicamente no-linear do comportamento da estrutura e foi modificado em virtude do seucomportamento real. A estrutura da trelia de concreto armado foi ainda utilizada parasustentar o carregamento oriundo do madeiramento do telhado.

INTRODUO

Ao se reforar uma estrutura de concreto armado conveniente aplicar-se a ps-tenso, que modifica

substancialmente o esquema esttico original da estrutura. O mtodo de reforo deve ser intimamente relacionadocom a forma, a funo e a capacidade de carga da estrutura. Alm dos mtodos tradicionais de utilizao de barrasou de cabos de ao, tambm possvel utilizar-se modernas fibras no metlicas.

Ao se construir uma nova fbrica para processamento de comida na Repblica Tcheca foi projetada umaestrutura cilndrica monoltica com base circular qual um prdio retangular que abriga os setores tecnolgico e decomunicaes foi conectado. O dimetro interno do setor circular de 32,4m, a espessura das paredes de concretoarmado de 0,4m e a espessura da laje de cobertura de 0,5m, sendo de 15,0m a altura total da estrutura. Nointerior do espao circular no poderiam haver colunas, j que o esquema de produo no poderia sofrerrestries.

Durante a retirada das frmas e do escoramento da estrutura da cobertura do prdio circular notou-se que a lajede concreto armado estava separada de seus apoios. Notou-se tambm uma deflexo na laje de cerca de 200mm.Com isto, no dia seguinte o escoramento foi reintroduzido, de forma a evitar a runa da estrutura.

Em virtude destes fatos, peritos foram convocados para examinar a estrutura que concluram que a principal

razo para o surgimento do problema foi a baixa rigidez flexo da laje. Tanto os peritos convocados peloconstrutor como peritos independentes contratados pelo proprietrio da fbrica sugeriram inicialmente a demolioda estrutura e a construo de uma nova. Aps novas anlises, entretanto, optou-se pelo reforo da estrutura.

DESCRIO DA ESTRUTURA

A estrutura de concreto armado a mostrada esquematicamente na Figura 1. Trs colunas delgadas foramposicionadas entre as aberturas situadas abaixo do teto no trecho da parede perimetral de concreto. A laje circularfoi ligada laje do piso do edifcio retangular adjacente nestes pontos.

A laje deveria ser carregada com o seu peso prprio, acrescido do peso do isolamento trmico (150mm deespessura). Sobre este isolamento trmico deveria ser efetuada a impermeabilizao da laje. A carga climtica

prevista era apenas de neve (carregamento uniformemente distribudo de 1,1 kN/m2). A carga de utilizaoconsiderada foi de 1,4 kN/m2.

A estrutura foi projetada de acordo com a Norma Tcheca CSB 731201, "Projeto de estruturas de concreto" e oconcreto utilizado foi o de classe B (fckde 17 MPa e mdulo de elasticidade de 32.5 MPa), e o ao foi o 10425 (

1 Traduo para o portugus: Vicente Custdio Moreira de Souza2 PhD, Engenheiro Civil, Professor Associado, Faculdade de Engenharia Civil, Universidade Tcnica de Brno, doln 53, 60200, Brno, Repblica Tcheca, e-mail [email protected] PhD, Engenheiro Civil, Professor Associado, Faculdade de Engenharia Civil, Universidade Tcnica de Brno, doln 53, 60200, Brno, Repblica Tcheca, e-mail [email protected] Engenheiro Civil, Stavoconsult Brno, Podles 35, 602 00, Brno, Repblica Tcheca5 PhD, Engenheiro Civil, Professor Associado, Faculdade de Engenharia Civil, Universidade Tcnica de Brno, doln 53,Brno, Repblica Tcheca, e-mail [email protected]


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novo apoiada no escoramento que havia sido afrouxado e o trabalho foi interrompido. O procedimento deconcretagem e desforma da laje est mostrado na Tabela 1.

Tabela 1: Programa de concretagem da laje.

Data Atividade Notas27/05/1996 Concretagem da laje, com duas bombas, durao de 12 horas

2-9/06/1996

Desforma progressiva da laje nos bordos, de 0,5 a 6,0m, ereconstituio do escoramento

07/06/1996 Medida da resistncia do concreto com uso do esclermetro Resistncia do concreto: 23,1;21,8; 24,8 e 24,9 MPa

10/06/1996 Afrouxamento do escoramento e medidas de resistncia doconcreto com esclermetro

Resistncia do concreto: 25,3;27,1 e 27,3 MPa

11/06/1996 Assentamento da laje nas escoras durante a noite12/06/1996 Medio das deformaes na laje26/06/1996 Ensaios em corpos de provva de concreto moldados em maio de

1996Concreto de acordo com oadotado no projeto.

Os resultados das medidas de deflexo na laje esto na Tabela 2, e o esquema dos pontos de medio pode servisto na Figura 1. A deflexo mxima medida (ponto 10) era de 208mm.

Tabela 2: Deflexes () na laje deformada.Ponto 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

(mm) 10 178,4 202,6 205,3 165,6 42 55,1 179,3 208 194,2 117,5 0

O ESTADO DA ESTRUTURA ANTES DO REFORO

Os seguintes problemas foram encontrados na estrutura durante a inspeo:

deformao excessiva da laje; fissura horizontal no encontro laje-parede; fissuras no encontro com os pilares na rea de transio (ver Figura 3); fissuras horizontais na parede cilndrica.

Figura 3.


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VERIFICAO ANALTICA DA ESTRUTURA

Devido considervel extenso da estrutura, o clculo esttico no regime elstico foi efetuado dentro dasseguintes alternativas:

a) Soluo considerando-se a estrutura como um todo (alternativa 1) - todos os elementos da estrutura soconsiderados, incluindo laje, paredes, colunas, escadas, zonas de ventilao e casa de mquinas.

b) Soluo de parte da estrutura (alternativa 2) - A estrutura da parte cilndrica bsica (paredes e colunas que

sustentam a laje) formada pela parede vertical de altura 3,45m e espessura de 0,25m que se une laje da partecentral da estrutura.c) Soluo da parte bsica da estrutura (alternativa 3) - Apenas a parte bsica da estrutura foi considerada, i.e., ao

contrrio da alternativa 2, as paredes de concreto armado no foram consideradas.

A Figura 4 mostra um esquema de todos os elementos estruturais envolvidos em cada uma das alternativas.Todas as alternativas consideraram o material e as caractersticas geomtricas de projeto. O objetivo dos

clculos era o de determinar possveis erros relativamente a diferentes modelos matemticos, Assim, chegou-se sseguintes concluses:

a diferena entre as alternativas 1 e 2 foram desprezveis:- a deflexo mxima da laje calculada pela alternativa 2 era de 1,026 vezes a flecha mxima calculada pela

alternativa 1;- os momentos fletores nas direes x e y calculados pela alternativa 2 eram 0,95 a 1,05 vezes os momentos

calculados pela alternativa 1; a diferena entre os resultados dos clculos considerando as alternativas 1 e 3, embora mais significativas,

tambm podem ser desprezadas. So elas:- a deflexo mxima da laje calculada pela alternativa 3 era de 1,067 vezes a flecha mxima calculada pela

alternativa 1;- os momentos fletores nas direes x e y calculados pela alternativa 3 eram 0,9 a 1,05 vezes os momentoscalculados pela alternativa 1.

A preciso das deformaes e dos esforos internos calculados pelos mtodos descritos acima aproximadamente a mesma.

Figura 4: Esquema das Alternativas de projeto:

a) Soluo da estrutura integrada;b) Parte da estrutura - modelo detalhadoc) Modelo simplificado.


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teoricamente o n entre a laje e a parede ainda teria capacidade de resistir aos momentos solicitantes.Do ponto de vista do estado limite ltimo, a estrutura no tem capacidade de resistir aos carregamentos

previstos. A deflexo, mesmo considerando-se os efeitos da deformao lenta, atinge a cerca de 1/50 do vo dalaje.

Os estudos numricos realizados mostraram que a estrutura tem vrios pontos falhos, tais como:

a resistncia ltima - o n entre a parede cilndrica e a laje estava com dimensionamento insuficiente e aarmadura horizontal da parede era fraca;

a resistncia ltima da laje era insuficiente.Assim, como a laje no mostrou resistncia suficiente, foi necessrio proceder-se ao reforo.

PROJETO DO REFORO DA ESTRUTURA

O reforo da estrutura foi projeto pela empresa STAVOCONSULT Brno e a avaliao do projeto e dasmodificaes propostas foi efetuada pela equipe do Departamento de Estruturas de Concreto e de Alvenaria daFaculdade de Engenharia Civil da Universidade Tcnica de Brno.

As informaes quanto ao estado real da estrutura fornecidas para a anlise foram;

as deformaes reais da estrutura;

conformao mecnica excessiva: a deformao atinge o valor de 1/50 do vo; a face superior da laje no estava armada; trincas de retrao na superfcie superior da laje; trincas horizontais na unio laje-parede.

Nestas condies, foi efetuado um estudo paramtrico para o reforo da laje circular. O vo central da laje foidiminudo utilizando-se suportes, sendo seus posicionamentos estudados de forma a minimizar as foras trativasna face superior da laje.

Com isto, a soluo proposta foi a construo de suportes octogonais espaciais, como mostrado nas figuras 5 e6, que forma uma viga de largura de 50cm e altura de 70cm, com um vo de 6,0m. Esta viga se apoia em umaescora diagonal com a mesma seo transversal da viga, e est situada na unio entre a laje e a parede. Sob estaestrutura foi colocado um anel octogonal, preso a oito tirantes que eliminavam a componente horizontal dostensores.

No topo de cada suporte octogonal colocado um tirante formado por dois feixes de cabos de protenso, comquatro cabos cada. A ancoragem inferior foi situada na face inferior da laje, dentro da laje. A ancoragem superiorfoi situada no no entre a viga e o suporte.

De forma a se garantir a possibilidade de se observar o progresso da ativao dos tirantes (ps-tenso) ao selevar a laje para sua posio horizontal (elevao da laje), foram instalados dois defletmetros na superfciesuperior do anel octogonal (defletmetros a e b), e quatro defletmetros na face inferior da laje (nmeros 1 a 4),como mostrado na Figura 7, com preciso de centsimo de milmetro. O projeto da monitorao, o programa deavaliao e as medies in situ foram executados pelo Departamento de Estruturas de Concreto e de Alvenaria.Com base nos valores medidos das deformaes da laje e aps o clculo da nova capacidade de carga da estrutura,foram efetuadas correes no processo de pos-tensionamento da estrutura.

Quatro dispositivos de protenso ativaram os tirantes. A protenso foi inserida gradualmente, at atingir 65%da tenso mxima do cabo (190kN). Aps atingir este valor, a laje foi levantada por cerca de 20 a 30mm. Neste

ponto suspendeu-se a protenso, de forma a se evitar a formao de fissuras na face superior da laje. Todos ostirantes foram protendidos gradualmente at o mesmo valor da fora de protenso. Aps a injeo das ancoragens,

os tirantes foram fixados aos suportes. A face inferior da laje, permanentemente em contato com umidade do meioambiente (influncia do processo de fabricao a ser utilizado), foi pintada com tinta de base acrlica.

Os valores das deformaes medidas aps a protenso esto mostrados nas figuras 8, 9 e 10. Durante todo oprocesso de protenso a deflexo da laje foi monitorada na regio dos suportes, e os valores foram comparados aosde projeto. Assim, foi possvel modificar o processo de protenso de acordo com a resposta da estrutura.


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Figura 5: Suporte espacial.

(a) (b)Figura 6: Vista geral da estrutura.


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Figura 7: Arranjo dos pontos de medida na laje.

0

5

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0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

time (hrs)

deformation(mm)

m.p. a

m.p. b

Figura 8: Relao entre a elevao da laje no tempo e a protenso medida na face superior da laje.


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15

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30

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0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

time (hrs)

deformation(mm)

m.p. 1

m.p. 2

m.p. 3

m.p. 4

Figura 9: Relao entre a elevao da laje no tempo e a protenso medida na face inferior da laje.

0

5

10

15

20

25

30

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0 10 20 30 40 50 60

prestressing force (%)

deform

ation(mm) m.p. 1

m.p. 2

m.p. 3

m.p. 4

m.p. a

m.p. b

Figura 10: Relao entre a elevao da laje no tempo e a fora de protenso.


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CONCLUSES

A laje, provavelmente projetada para o primeiro nvel dos estados ltimos, foi reforada por suportes espaciais.A ao conjunta das paredes cilndricas verticais de baixa rigidez com a laje foi subestimada no projeto original, jque a espessura da parede e o vo da laje esto incompatveis. O novo sistema global da estrutura reforada

preenche todas as condies dos estados ltimos, de acordo com o que prescreve o Eurocode 2.Embora os projetos iniciais de reforo considerassem a idia de demolio da laje, o reforo adicional da

parede e a protenso da laje tornaram possvel conservar a estrutura j construda. O reparo foi economicamente

mais conveniente do que a demolio inicialmente sugerida e a construo de outra estrutura. Alm disso, obteve-se eficincia com relao ao tempo e a produo pde ser iniciada conforme o planejado. A percia efetuada,juntamente com o projeto de reforo, levou oito semanas, e a execuo 5 semanas.

Com base na experincia adquirida com esta realizao, faz-se necessrio alertar os projetistas sobre o projetode lajes isotrpicas de material heterogneo (concreto armado). A estrutura deve satisfazer no somente scondies da capacidade portante de carga, mas tambm aos estados limites ltimos. Armar-se uma laje deste tipoem apenas uma das faces um risco que deve ser seriamente considerado. No possvel prever odesenvolvimento das fissuras causadas por retrao do concreto e no possvel usar o efeito positivo da armadurade compresso. Portanto, em ltima instncia, provoca o desenvolvimento de deformaes excessivas.

Na prtica, o projeto de reforo mostrou que qualquer soluo projetada deve ser submetida a um verificadorindependente, j que h necessidade de medio da resposta da estrutura in situ, que permite modificar o processode reforo quando necessrio.

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