aula 15 fgb chapas coladas

56
Reabilitação e Reforço de Estruturas Mestrado em Engenharia Civil 2011 / 2012 1/56 2011/2012 Fernando G. Branco Prof. Aux. DEC/FCTUC Fernando G. Branco Reabilitação e Reforço de Estruturas Aula 15: Reforço por colagem de chapas de aço.

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Page 1: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

Mestrado em Engenharia Civil

2011 / 2012

1/562011/2012

Fernando G. BrancoProf. Aux. DEC/FCTUC

Fernando G. Branco

Reabilitação e Reforço de EstruturasAula 15: Reforço por colagem de chapas de aço.

Page 2: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

Em que consiste:

• Fixação de armaduras exteriores, por colagem, a estruturas pré -existentes:

2/562011/2012

estruturas pré -existentes:- Chapas de Aço- Laminados Compósitos

• Reabilitação de edifícios e obras de arte:- Deterioração: diminuição da capacidade

resistente- Reconversão: adaptação a novas exigências

Page 3: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

Fases de Desenvolvimento do Método

• Fase I

• Aparecimento (França): Início dos anos 70.

3/562011/2012

• Uso corrente em diversos países: meados anos 70.

• Fase II

• Anos 80: estudos teóricos (ligação, distribuições d e tensões, etc.)

• Início da investigação em Portugal

• Fase III

• Anos 90: substituição da chapa de aço por compósito s

Page 4: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

Aplicações do método das chapas coladas:

• Reforço de Vigas - Flexão

Objectivo: Aumentar a capacidade resistente à flexão simples e esforço transverso

4/562011/2012

• Reforço de Vigas

• Reforço de Lajes

• Reforço de Pilares

• Condições de aplicação:

- Deficiência de armaduras

- Adequadas dimensões dos elementos- Adequada qualidade do betão

- Substituição/Complemento de estribos

Page 5: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

Vantagens:

Vantagens/Desvantagens do método:

• Permite uma melhoria significativa da capacidade re sistente (até 50%)

5/562011/2012

• Manutenção da secção geométrica do elemento origina l

• Intervenções sem interrupção do uso da estrutura

• Rapidez de execução

• Evita demolição

• Estados Limites de Serviço:

- Controlo da fendilhação- Reposição do monolitismo (eliminação de fendas p/ injecção)

• Ausência de ruído excessivo ou pó

Page 6: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

Desvantagens:

Vantagens/Desvantagens do método:

• Sensibilidade aos agentes atmosféricos- Corrosão das chapas (humidade/sais)- Deterioração da cola (temperatura)

6/562011/2012

• Possibilidade de descolamento da extremidade da cha pa

• Sensibilidade a erros de construção

- Deterioração da cola (temperatura)

- Deficiência de rugosidade- Erros de mistura do adesivo- Deficientes condições do suporte

• Manuseamento dos elementos de reforço (Peso)

Page 7: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

Alternativas para ligação das chapas ao betão

7/562011/2012

Page 8: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

Reabilitação de estruturasVantagens:

�aderência a diferentes tipos de suporte

�resistência mecânica

8/562011/2012

uso de adesivos epóxidos

�resistência mecânica

�resistência à corrosão

�rapidez de cura

Desvantagens:

�sensibilidade do adesivo a aumentos de temperatura

Page 9: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

Características pretendidas no adesivo:

• retracção reduzida

• baixa fluência sob carga constante ao longo do tempo

9/562011/2012

• bom comportamento face a diferenças de temperatura

• adesão perfeita ao aço e betão

• estabilidade de características ao longo do tempo

• bom comportamento em serviço em atmosferas húmidas ou agressivas

• elevadas resistências mecânicas

• adequado módulo de elasticidade transversal

Page 10: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

• Determinação das condições do suporte

Fases de Execução:

- Ensaios de arrancamento de betão- Remoção do betão deteriorado, caso necessário

• Descarregamento da estrutura

10/562011/2012

- Produção de rugosidade no suporte (martelo pneumát ico, jacto areia,…)

• Tratamento das superfícies a colar

- Limpeza da superfície (escovagem, aspiração, ar co mprimido,…)- Decapagem das chapas (remoção da protecção)

• Descarregamento da estrutura

- Redução de irregularidades

Page 11: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

• Aplicação da resina

Fases de Execução:

• Colagem:- pintura com resina

11/562011/2012

- pintura com resina- aplicação da chapa (buchas metálicas ou prumos)- aplicação de pressão (0.1 a 0.5 MPa) – controlo da espessura de cola

Page 12: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

• Aplicação da resina

Fases de Execução:

• Injecção

12/562011/2012

• Injecção- aplicação e fixação da chapa- selagem do contorno e cabeça das buchas (tubos de injecção; saída de ar)-Injecção de resina de baixa viscosidade

-Precaução: garantir que a superfície a colar não se encontra mais fria queas adjacentes, para evitar aparecimento de condensa ção.

• Desmontagem do sistema de aperto (após ±±±±7dias)

• Aplicar protecção contra corrosão e acção do fogo

Page 13: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

Chapas coladas como alternativa a armaduras corrent es

- Será possível substituir as armaduras convencionai s por chapas exteriores?

13/562011/2012

- Ensaios em laboratório mostram que o comportamento de vigas com chapascoladas é semelhante ao de vigas com armaduras convencionais

- Mas a substituição integral não se recomenda, por razões económicas (mão de obra e material) e possibilidade de roturas frágeis.

Page 14: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

Exemplos de aplicação [Van Gemert (1989)]

Interior do apartamento danificado Estrutura suportada por macacos

14/562011/2012

Laje suportada com chapas de aço coladas Estado fina l da laje reparada

Page 15: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

Exemplos de aplicação - Ponte sobre canal Saint-Denis (França) [Sevene (197 7)]

15/562011/2012

Page 16: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

Exemplos de aplicação

16/562011/2012

Page 17: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

Exemplos de aplicação

17/562011/2012

Page 18: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

• Rugosidade- superfície específica / área de contacto cola/betã o

Parâmetros que influenciam a resistência da colagem

• Temperatura

18/562011/2012

• Temperatura- deterioração da cola ( ≅≅≅≅ 60ºC)

• Resistência do suporte- resistência à tracção (arrancamento das chapas)

• Espessura da chapa e da resina- concentração de tensões de arrancamento

• Largura da zona de colagem- aumento de largura da colagem =>aumento de resistê ncia

Page 19: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

Influência da Temperatura na Fixação de Chapas de Aço a Betão

• Estudo: Resistência ao corte

• Comportamento da colagem a esforços de corte;

19/562011/2012

• Comportamento da colagem a esforços de corte;

• Influência da temperatura na resistência da colagem ;

• Influência do tipo de betão na resistência da colag em;

• Influência da geometria da colagem.

• Previsível mau comportamento de juntas coladas face à temperatura

• Necessidade de readaptar ligações coladas (uso de p arafusos)

Page 20: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

Esquema do Trabalho:

1. Modelação Numérica

• Preparação de ensaios - Interpretação de resultados

20/562011/2012

• Preparação de ensaios - Interpretação de resultados

• Estudo da distribuição de tensões

• Evolução das temperaturas no interior dos provetes de ensaio .

2. Ensaios Laboratoriais

• Evolução da temperatura no interior dos provetes

• Ensaios de corte em provetes de betão com chapas co ladas, com

diferentes geometrias, a diferentes temperaturas.

Page 21: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

Caracterização de Materiais

� Betão

21/562011/2012

� Adesivos epóxidos

� Aço

Page 22: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

• Fabrico e corte dos blocos de betão

• Colagem• Introdução de fios termopares - chapas e betão

Preparação dos provetes

22/562011/2012

• Delimitação da zona de colagem

• jacto de areia (betão)

• Colagem

• Mistura dos componentes da cola

• Preparação das superfícies de colagem

• grenalhagem (aço)

• Alinhamento das chapas

• Secagem

• Aplicação da cola - aplicação de pressão

Page 23: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

Esquema de Ensaio

23/562011/2012

F

A B

G

CD

E

Page 24: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

Modelação numérica

σz τzy

τxz

24/562011/2012

Carga

250mm

150mm

z

y

x

Page 25: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

Resultados a frio (20ºC)

100

120

140

ra (

kN)

100

120

140

ra (

kN)

25/562011/2012

0

20

40

60

80

0.27 0.6 1.07 2.4 3.75

Betão DBetão E

Relação largura/comprimento

For

ça d

e ro

tur

0

20

40

60

80

0 20 40 60 80 100

Betão EBetão D

Largura de colagem (mm)

For

ça d

e ro

tur

�Resistência do betão é factor determinante

�Aumento da largura � aumento de resistência

Page 26: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

Ensaios de corte com aquecimento

0

30

60

90

0.0 2.5 5.0 0.0 2.5 5.0 0.0 2.5 5.0 0.0 2.5 5.0 0.0 2.5 5.0

120ºC90ºC60ºC30ºCUnheated

Displacement (mm)

Str

eng

th (

KN

)90

Betão A

26/562011/2012

0

30

60

0.0 2.5 5.0 0.0 2.5 5.0 0.0 2.5 5.0 0.0 2.5 5.0 0.0 2.5 5.0

120ºC90ºC60ºC30ºCUnheated

Displacement (mm)

Str

engt

h (K

N)

0

30

60

90

120

0.0 2.5 5.0 0.0 2.5 5.0 0.0 2.5 5.0 0.0 2.5 5.0 0.0 2.5 5.0

120ºC90ºC60ºC30ºCUnheated

Displacement (mm)

Str

engt

h (K

N)

Betão B

Betão C

Page 27: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

Resultados a quente

8

10

12

ABCDEd

ia n

a ro

tura

(M

Pa)

Betão corrente

8

10

12

ABCDEd

ia n

a ro

tura

(M

Pa)

Betão alta resistência

27/562011/2012

� Maior temperatura � redução de resistência

� Betão alta resistência � quebra de resistência aos 40ºC

� Resistência do adesivo passa a ser o factor condici onante

0

2

4

6

0 30 60 90 120

EFG

Temperatura (ºC)

Ten

são

de c

orte

d

0

2

4

6

0 30 60 90 120

EFG

Temperatura (ºC)

Ten

são

de c

orte

d

Page 28: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

Modos de rotura observados

28/562011/2012

A frio Acima de 60ºC

A temperatura destroi a ligação

Page 29: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

Aparafusamentocomplemento de outros métodos

29/562011/2012

Vantagem:

�baixa sensibilidade a aumento de temperatura

Desvantagens:

�concentrações de tensões

� tempo de execução

Page 30: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

Ensaios de tracção

F

Forno

F

Forno

30/562011/2012

� Resistência da ligação:

�depende da resistência do betão

�aumenta com o comprimento embebido do parafuso

� Diâmetro do parafuso pouco influente

Parafuso BetãoParafuso Betão

Page 31: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

Ensaios de corte

F/2 F/2F/2 F/2F/2 F/2

30

40

50

60

70

80

For

ça d

e ro

tura

méd

ia (

kN)

ColaCola + HSA 6x65Cola + HSA 8x57Cola + HSA 8x75HSA 6x65

31/562011/2012

Aço

Parafuso

Betão

F Aço

Parafuso

Betão

F

Parafuso

Betão

F

� A frio � resistência assegurada pela colagem

� Degradação do adesivo com a temperatura

� Maior diâmetro � aumento de resistência

0

10

20

30

0 20 40 60 80 100

Temperatura (ºC)

For

ça d

e ro

tura

méd

ia (

kN)

HSA 8x57HSA 8x75

Page 32: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

Protecção da chapa colada face a aumento de tempera tura

Técnicas de protecção

Aumento da resistência térmica

Própria (ex. lã de rocha)

Gerada ou aumentada pelo calor do

32/562011/2012

resistência térmica Gerada ou aumentada pelo calor do incêndio (ex. pinturas intumescentes)

Absorção de calor

Inércia térmica (betão)

Processo físico-químico (gesso)

Irrigação (estruturas irrigadas)

Retardamento do processo de combustão (ignífugos)

Page 33: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

Efeito do aquecimento

Variação de temperatura num elemento de construção

Influência da temperatura nas propriedades do aço

Protecção da chapa colada face a aumento de tempera tura

33/562011/2012

elemento de construçãopropriedades do aço

Tensão de rotura

Módulo de elasticidade

Page 34: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

Protecção da chapa colada face a aumento de tempera tura

Tipos de materiais de protecção

• Materiais projectados

• menor custo, dentre todos os sistemas;• maior velocidade de aplicação;• requerem limpeza após aplicação e controle de esp essura na obra;

http://www.tria.pt

34/562011/2012

• requerem limpeza após aplicação e controle de esp essura na obra;• desenvolvidos especificamente para a protecção de estruturas.

Os materiais projectados (ex.: argamassas húmidas) são os mais utilizadosmundialmente para a protecção de estruturas metálicas, sendo especificados para aprotecção dos maiores prédios do mundo.

Os materiais de protecção representam uma parcela signifi-cativa do custo das estruturas metálicas.Estes materiais, desenvolvidos, em sua maioria, para áreasinternas e abrigadas de intempérie, reduzem significativamenteprazos e custos de aplicação da protecção passiva contra fogo.

http://www.tria.pt

Page 35: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

Protecção da chapa colada face a aumento de tempera tura

Tipos de materiais de protecção

• Mantas de fibra cerâmica e painéis de lã de rocha

• ideais para edificações em funcionamento;• fornecidos prontos para instalação, necessitam de pinos de ancoragem

para fixação;• aplicação limpa, sem controle de espessura na obr a;

35/562011/2012

• aplicação limpa, sem controle de espessura na obr a;• alguns tipos de acabamentos disponíveis, sempre c om baixa resistência

mecânica.

1 – perfil metálico

2- manta de lã de rocha

Imagens retiradas de http://www.guarutherm.com.br/

Page 36: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

Protecção da chapa colada face a aumento de tempera tura

Tipos de materiais de protecçãoTipos de materiais de protecção

• Tintas intumescentes

• boas opções (comercialmente, devido ao preço do

material), até 60 minutos de protecção;

36/562011/2012

• excelente acabamento visual;

• necessidade de mão de obra muito especializada;

• requerem controle rigoroso de espessura

(300µm a 6mm), condições climáticas e

prazos entre as demãos e acabamento;

• podem permanecer expostos, tendo excelente

resistência mecânica.

http://www.tria.pt

http://www.unifrax.com.br

Page 37: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

Protecção da chapa colada face a aumento de tempera tura

Tipos de materiais de protecção

• Placas rígidas• acabamento similar às placas de gesso

cartonado;• permitem acabamento e pintura;• boa resistência mecânica;

37/562011/2012

• boa resistência mecânica;• ideais para pilares aparentes, com tempo de

protecção entre 90 e 120 minutos.

• Argamassas à base de vermiculite

• ideais para áreas industriais e equipamentos, com testes para petroquímica;

• aplicação lenta, requerendo elementos de ancoragem e limpeza posterior à aplicação;

• podem permanecer expostos e suportam intempérie.

http://www.guarutherm.com.br/

http://www.tria.pt

Page 38: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

• Verificação de segurança da estrutura existente

- Estados limites de utilização:

Dimensionamento [30]

38/562011/2012

- Estados limites de utilização:- simular danos existentes e reforço - correcção das propriedades (secções, inércia, etc. )

- Estados limites últimos:

* ≠ projecto de obras novas

=≤=

*m

*

RR,n*

dk

F

fSRd*)F(SS

γγγ

Page 39: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

• Cálculo de esforços resistentes

Dimensionamento [30]

- Modelação de danos existentes; simulação do element o reforçado

39/562011/2012

- Modelação de danos existentes; simulação do element o reforçado

- Método simplificado dos coeficientes globais

a) assumir elemento reforçado sem defeitos (c/º obr as novas)

b) afectar os resultados por um coef. monolitismo γγγγn,R < 1.0

- coef. monolitismo depende da tecnologia e tipo de reforço

Page 40: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

• Dimensionamento de vigas (método dos coeficientes globais)

• Assumir:

40/562011/2012

- coef monolitismo flexão: γγγγn,M=1.0

- coef monolitismo esf. transverso: γγγγn,V=0.9

- comportamento monolítico: aderência perfeita

- requisitos geométricos

Page 41: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

• Requisitos geométricos:

• Reforço à flexão

41/562011/2012

Com buchas metálicassb st

gt

ts < 12mmtg < 2mmbs > 80mm

Sem buchas metálicas

ts < 4mmtg < 2mmbs > 50mm

stgt

sb

Page 42: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

• Reforço ao esforço transverso

• Requisitos geométricos:

42/562011/2012

Sem buchas metálicas

ts < 3mmtg < 2mmdr > 100 ts

Com buchas metálicas

ts < 8mmtg < 2mmdr > 100 ts

stgt

rd

stgt

rd

Page 43: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

• Cálculo do Momento Resistente:

• Semelhante ao do Betão Armado (duas camadas de arma dura)

MM M,nrd γ=

43/562011/2012

rsyd

rrs

isyd

iis

isyd

eqeqsrd fzAfzAfzAM +==

• Camadas de armadura próximas:- “armadura equivalente”

eqsAisydf

=>Área de aço “equivalente”

=>Resistência de cálculo da armadura equivalente

Page 44: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

• Cálculo da armadura de reforço:

• Assumindo: d.z 90≈ rf

44/562011/2012

+=≈

isyd

rsydrr

sii

sisyd

isyd

eqeqsrd

f

fd.Ad.Affd.AM 909090

• Armadura de reforço:

−=

r

iisr

eqeqsr

syd

isydr

sd

dA

d

dA

f

fA

Page 45: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

• Assumindo: distribuição plástica uniforme das tensões de corte

• Verificação de segurança da ligação aço/betão:

• Ligação sem buchas metálicas

L

45/562011/2012

sydrs

rsd fAF =

2/L 2/L

sdτ

2

LbfAF sd

rsyd

rssd τ≤=

MPa

f min,ctsd

• Ligação com buchas metálicas

2

LbnFfAF sdb

rsyd

rssd γτ+≤=

MPa.sd 50≈γτ

Page 46: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

• Cálculo do Reforço ao Esforço Transverso:

iw

maxrdsd dbVV 2τ=≤

Corte Alçado

Ref. Chapa Contínua:- maior área a tratar

46/562011/2012

+= r

syd

rswri

syd

iswi

V,nwd fs

Ad.f

s

Ad.V 9090γ

wdcdrdsd VVVV +=≤

iwcd dbV 1τ=

Cantoneira

Vista inferiorCantoneira

Ref. Chapa Descontínua:

- dificuldade injecção

Page 47: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

• Zonas de ancoragem:

A utilização de chapas largas e finas conduz a melh ores resultados do que o uso de

chapas estreitas e espessas, exigindo menores compr imentos de ancoragem.

Chapas com espessura até 3mm apresentam bom comport amento. A espessura da

47/562011/2012

chapa poderá subir até 10mm, desde que sejam utiliz ados dispositivos de

ancoragem especiais. P/ ex:

- ancoragens laterais

- aparafusamento

Page 48: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

• Zonas de ancoragem:

A espessura da lâmina de cola não dever exceder 1.5 mm.

Quando existam fendas de flexão na viga, devem ser injectadas com resina antes da

48/562011/2012

aplicação do reforço.

Page 49: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

• Zonas de ancoragem:

Distribuição teórica de tensões de corte na chapa d e reforço:

1/ 2

G l l

d E t E tω

= +

( )( )

cos h

sin hx

xP

x

ωτ ω

ω=

49/562011/2012

Ensaios laboratoriais demonstram que as tensões de corte máximas reais são inferiores às teóricas, mas necessitam de uma maior força global de transmissão e de um maior comprimento de ancoragem

1 1 2 2d E t E t

- esforço aplicado por unidade de largura (P)

- módulo de elasticidade do aço (E1) e do betão (E2)

- espessura da chapa (t1), do betão (t2) e da camada epóxida (d)

- módulo de elasticidade transversal da cola (G)

- comprimento da chapa (l) e distância ao ponto de tensão de corte nula (x)

Page 50: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

• Zonas de ancoragem:

Distribuição de tensões de corte na chapa de reforç o colada com resinas epóxidas

com diferentes módulo de elasticidade transversal:

50/562011/2012

Redução do valor do pico da tensão de corte.

Page 51: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

• Dimensionamento da zona de ancoragem

Garantir que não é ultrapassada a tensão limite de aderência para o máximo valor do

esforço de corte no extremo da chapa:

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0.9Sd s Rd t RdV d b h bτ τ≤ ≈ τRd é a tensão limite de cálculo de aderência

Page 52: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

• Dimensionamento da zona de ancoragem

Se se tiver em conta a contribuição das armaduras e xistentes:

52/562011/2012

Page 53: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

• Dimensionamento da zona de ancoragem

Recomenda-se que a tensão de corte máxima na união seja limitada pelo valor médio

da tensão de rotura do betão à tracção por flexão ( fctm ). De acordo com o REBAP:

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2 / 3( ) ( ) 1/ 4 1/ 4

0.4 0.4* 0.6 0.30 0.6Rd ctm flexão ctm tracção simples ckf f f

h hτ ≤ ≈ + ≈ +

0.9Sd s Rd t RdV d b h bτ τ≤ ≈

fck – resistência à compressão do betão referida a provetes cilíndricos (MPa)

h – altura do elemento considerado (m)

Page 54: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

• Dimensionamento da zona de ancoragem

Se se admitir a utilização de ligadores com capacid ade de redistribuição de esforços, a

força média de corte por unidade de comprimento é:

54/562011/2012

, ,,0,

0 0

2 22

S r syd rS rligSd S r

A fFlF F

l l= = = lig

Sd Rd

SF V

I=

Fs,r – força última resistente de cálculo da armadura de reforço

AS,r - Área da secção da armadura de reforço

fsyd, r –valor de cálculo da tensão de cedência da armadura de reforço

VRd – esforço transverso máximo

S – momento estático da secção da armadura a ligar ao elemento existente

I – momento de inércia da secção reforçada

ou

Page 55: Aula 15 FGB Chapas Coladas

Reabilitação e Reforço de Estruturas

• Dimensionamento da zona de ancoragem

Recomendação do CEB:

- em chapas coladas em toda a sua extensão:

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( ) ( )

1.5ctm flexão ctm flexão

xm

f fτ

γ≤ =

( )( )

cos h

sin hx

xP

x

ωτ ω

ω=

2)cosh(

xx eex

−+=

c/ τx calculado pela fórmula de Bresson.

2)sinh(

xx eex

−−=

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Reabilitação e Reforço de Estruturas

Conclusões

- Reforço com chapas coladas pode ser eficaz do ponto de vista de incremento

da resistência à tracção.

- É uma técnica de rápida execução, relativamente bem conhecida.

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- Campo de aplicação essencialmente em vigas e lajes, principalmente no

reforço face a flexão simples

- Principais limitações: dificuldade de assegurar uma aderência perfeita e

permanente entre chapas e betão, zonas de ancoragem e sensibilidade ao

fogo.

- Se se garantir monolitismo, o comportamento é semel hante ao do betão

armado.