mestrado em engenharia civil 2011 / 2012cristina/rrest/aulas_apresentacoes...2. propriedades...

Reabilitação e Reforço de Estruturas

Mestrado em Engenharia Civil

2011 / 2012

0/1052011/2012

João Paulo Correia Rodrigues

Reabilitação e Reforço de EstruturasAula 22: Estruturas de betão em caso de incêndio.

Do dimensionamento à reparação após incêndio.


1. Eurocódigos Estruturais

2. Propriedades Mecânicas

3. Propriedades Térmicas

4. Valores Tabelados

Sumário

1/1052011/2012


5. Perfis de Temperatura

6. Métodos Simplificados

7. Danos Causados pelos Incêndios

8. Avaliação das Propriedades Residuais

9. Reparação de Estruturas de Betão


1. Eurocódigos Estruturais2. Propriedades Mecânicas



Sumário

2/1052011/2012








• EC 1 - 1.2 - Ações em Estruturas Expostas ao Fogo

• EC 2 - 1.2 – Dimens. ao Fogo de Estruturas de betão

• EC 3 - 1.2 – Dimens. ao Fogo de Estruturas de Aço

Eurocódigos

3/1052011/2012

• EC 3 - 1.2 – Dimens. ao Fogo de Estruturas de Aço

• EC 4 - 1.2 – Dimens. ao Fogo de Estruturas Mistas Aço e

betão

• EC 5 - 1.2 – Dimens. ao Fogo de Estruturas de Madeira

• EC 6 - 1.2 – Dimens. ao Fogo Estruturas de Alvenaria

• EC 9 - 1.2 – Dimens. ao Fogo de Estruturas de Alumínio


Resistência ao fogo

• Tempo – tfi,d > tfi,req

• Capacidade de carga – R > E

Eurocódigos

4/1052011/2012

• Capacidade de carga – R fi,d,t > E fi,d,t

• Temperatura – θd < θcr,d


Eurocódigo 1 - Ações mecânicas

∑ γ GA . GK + Ψ1,1 . Q K,1 + ∑ Ψ 2,i . Q K,i +∑A d (t)

• G Valor característico das acções permanentes

Eurocódigos

5/1052011/2012

• GK Valor característico das acções permanentes• Q K,1 Valor característico da acção variável de base• Q K,i Valor característico das outras acções variáveis• ∑A d (t) Valor de cálculo das acções resultantes da exposição

ao fogo ou acções indirectas de incêndio• γ GA Coeficiente de segurança das acções permanentes em

caso de acidente• Ψ1,1 Ψ 2,i Coeficientes de combinação de acordo ENV 1991-1


• hnet,d= . γn,c hnet,c + γn,r hnet,r

• hnet,c = α c (θg – θm)• hnet,r = φ. εres . 5.67 x 10-8 . [(θr + 273)4 – (θm + 273)4 ]

Eurocódigos

Eurocódigo 1 - Ações térmicas

6/1052011/2012

• θg = θr temperatura do compartimento de incêndio• εres .= εf x εm = 0.8 x 0.625 = 0.50 para o aço

• α c= 9 w/m2K sup. não expostas• α c= 25 w/m2K sup. expostas, ISO ou fogo exterior• α c= 50 w/m2K sup. expostas, fogo de hidrocarbonetos


• Incêndio ISOθg = 20 + 345 log (8t+1) [ºC]

Eurocódigos

Eurocódigo 1 - Curvas nominais de incêndio

7/1052011/2012

• Incêndio exteriorθg = 20 + 660 (1-0.687 e-0.32t- 0.313 e-3.8t) [ºC]

• Incêndio de Hidrocarbonetosθg = 20 + 1080 (1-0.325 e-0.167t- 0.675 e-2.5t) [ºC]


Eurocódigos

Eurocódigo 1 - Curvas nominais de incêndio

8/1052011/2012


Eurocódigos

Eurocódigo 1 - Níveis de verificação

• Nível 1 – Informação Tabelada

• Nível 2 – Métodos Simplificados de Cálculo

9/1052011/2012

• Nível 2 – Métodos Simplificados de Cálculo

• Nível 3 – Métodos Avançados de Cálculo

• Estrutura Global

• Partes da Estrutura

• Elementos Isolados


• EUROCÓDIGO 2 - PARTE 1.2Dimensionamento ao fogo de estruturas de betão

Eurocódigos

10/1052011/2012

estruturas de betão


Eurocódigos

Eurocódigo 2 - Formas de verificação

• INFORMAÇÃO TABELADA

• MÉTODOS SIMPLIFICADOS

11/1052011/2012

– MÉTODO DA ISOTÉRMICA DOS 500ºC

– MÉTODO DAS BANDAS

• MÉTODOS AVANÇADOS DE CÁLCULO


Fogo padrão

Curva Temperatura - Tempo

(R, E, I)

Eurocódigos


12/1052011/2012

Análise por Elementos Isolados

Análise por Partes da Estrutura

Análise da Estrutura na Globalidade

Valores

Tabelados

Métodos Simplificados

de CálculoMétodos Gerais

de Cálculo


Incêndios Paramétricos

Baseada nos parâmetros físicos da protecção passiva e activa ao fogo

Eurocódigos


13/1052011/2012

Análise por Elementos Isolados

Análise por Partes da Estrutura

Análise da Estrutura na Globalidade

Métodos Simplificados

de Cálculo

Métodos Gerais de Cálculo



2. Propriedades Mecânicas3. Propriedades Térmicas


Sumário

14/1052011/2012








Extensão Tensão σ(θ)

,.3 θε cf

Lei tensão - extensão para o betão Propriedades mecânicas

15/1052011/2012

Ramo descendente definidoatravés de modelos lineares ou não lineares

+

3

,1,1

,

2

.3

θθ

θ

εεε

ε

cc

cf

θθ εεε ,1,1 cuc ≺≺

θεε ,1c≤


( ) ( ) tcktcktck fkf ,,, ⋅= θθ

Resistência à tracção do betãoPropriedades mecânicas

16/1052011/2012

100 ºC ≤ θ ≤ 600 ºC

20 ºC ≤ θ ≤ 100 ºC

( ) 0,1, =θtckk

( ) ( ) 500/1000,10,1, −⋅−= θθtckk


Curva 1 : betão de densidade normal com agregados siliciosos

Resistência à compressão do betãoPropriedades mecânicas

17/1052011/2012

normal com agregados siliciosos

Curva 2 : betão de densidade normal com agregados calcários.


θAgregados siliciosos Agregados calcários

Resistência à compressão do betãoPropriedades mecânicas

18/1052011/2012


Diagrama tensão extensão do aço armadurasPropriedades mecânicas

19/1052011/2012


Extensão Tensão σ(θ) Módulo de Elasticidade

Diagrama tensão extensão do aço armadurasPropriedades mecânicas

20/1052011/2012


Curva 1 : Aço laminado a quente em tracção εs,fi ≥ 2%

Resistência à tracção do aço armaduras ordináriasPropriedades mecânicas

21/1052011/2012

Curva 2 : Aço endurecido a frio em tracção εs,fi ≥ 2%

Curva 3 : Aço em tracção e compressão εs,fi < 2%


Laminado quente

Endurecido frio

Laminado quente

Laminado quente

Endurecido frio

Endurecido frio

Resistência à tracção do aço armaduras ordináriasPropriedades mecânicas

22/1052011/2012


Curva 1 : Laminado a quente (fios e cordões).

Resistência à tracção do aço de pré-esforçoPropriedades mecânicas

23/1052011/2012

quente (fios e cordões).

Curva 2 : Aço de pré –esforço temperado (barras)


Resistência à tracção do aço de pré-esforçoPropriedades mecânicas

24/1052011/2012




3. Propriedades Térmicas4. Valores Tabelados

Sumário

25/1052011/2012








•Agregados Siliciosos:

( ) CCparac º700º20103,2109108,1 31164 ≤≤×+×+×−= −−− θθθθε

( ) −

Elongação térmica do betãoPropriedades térmicas

26/1052011/2012

•Agregados Calcários:

( ) CCparac º1200º7001014 3 ≤<×= − θθε

( ) CCparac º805º20104,1106102,1 31164 ≤≤×+×+×−= −−− θθθθε

( ) CCparac º1200º8051012 3 ≤<×= − θθε


Curva 1 :Agregados Siliciosos

Elongação térmica do betãoPropriedades térmicas

27/1052011/2012

Curva 1 :Agregados Siliciosos

Curva 2 :Agregados Calcários


• Limite superior da condutibilidade térmica λc do betão (betãode densidade normal):

( ) ( ) CCparaKmW º1200º20/1000057,0100136,036,1 2 ≤≤+−= θθθλ

Condutibilidade térmica do betãoPropriedades térmicas

28/1052011/2012

• Limite inferior da condutibilidade térmica λc do betão (betãode densidade normal):

( ) ( ) CCparaKmWc º1200º20/1000057,0100136,036,1 2 ≤≤+−= θθθλ

( ) ( ) CCparaKmWc º1200º20/1000107,01002451,02 2 ≤≤+−= θθθλ


Curva 1 : Limite superior

Condutibilidade térmica do betãoPropriedades térmicas

29/1052011/2012

Curva 2 : Limite inferior


Agregados Siliciosos

( ) ( ) [ ]KkgJC

CC

/100900

º200º100

−+=≤<

θθθ

Calor específico do betãoPropriedades térmicas

30/1052011/2012

( ) ( ) [ ]KkgJCp /100900 −+= θθ

( ) ( ) [ ]KkgJC

CC

p /2/2001000

º400º200

−+=≤<

θθθ

( ) [ ]KkgJC

CC

p /1100

º1200º400

=≤<

θθ


cv(θ)= ρ(θ)x cp(θ)

u=3% ρ(20ºC)=2300kg/m3

( ) ( )C

CC

º20

º115º20

ρθρθ

=≤<

Agregados Siliciosos

Calor específico volumétrico do betãoPropriedades térmicas

31/1052011/2012

( ) ( ) ( )( )85/11502,01º20

º200º115

−−⋅=≤<

θρθρθ

C

CC

( ) ( ) ( )( )200/20003,098,0º20

º400º200

−−⋅=≤<

θρθρθ

C

CC

( ) ( ) ( )( )800/40007,095,0º20

º1200º400

−−⋅=≤<

θρθρθ

C

CC


Aço para betão armado:

( ) CCs º750º20104,0102,110416,2 2854 ≤≤×+×+×−= −−− θθθθε

( ) CCs º860º7501011 3 ≤<×= − θθε

Elongação térmica do açoPropriedades térmicas

32/1052011/2012

Aço de pré – esforço:

( ) CCp º1200º20104,01010016,2 2854 ≤≤×++×−= −−− θθθθε

( ) CCs º860º7501011 3 ≤<×= − θθε

( ) CCs º1200º860102102,6 53 ≤<×+×−= −− θθθε


Curva 1 : Aço para betão armado

Elongação térmica do açoPropriedades térmicas

33/1052011/2012

Curva 1 : Aço para betão armado

Curva 2 : Aço de pré - esforço






Sumário

34/1052011/2012

4. Valores Tabelados5. Perfis de Temperatura






• Válido para Incêndio Normalizado, betão de inertes siliciosos com peso específico de 2000 a 2600 kg/m3

• Para betão de inertes calcários, para vigas e lajes reduzir os valores de recobrimento a eixo da armadura em 10%.

Considerações geraisValores tabelados

35/1052011/2012

si

isi

snss

nsnssm A

aA

AAA

aAaAaAa

∑=++++++=

.....

.....

21

2211


Percentagem reforço

mecânico ω

Pilares – Método A

• l0,fi<=3m

•0,5 l <=l0,fi <=0,7 l

Valores tabelados

36/1052011/2012

• e=M0Ed,fi / N0Ed,fi <= emax

•0,15.h (ou b) <= emax <=0,4.h (oub)

•As< 0,04 Ac

• µfi=NEd,fi / NRd



mecânico ω

Pilares – Método AValores tabelados

37/1052011/2012



mecânico ω•R=120.((Rηfi+ Ra+ Rl+ Rb+ Rn)/120)1,8

• Rηfi =83 [1,00-µfi (1+ϖ) / (0,85/αcc)+ϖ]• Ra =1,60.(a-30)• R =9,60.(5-l )

Pilares – Método AValores tabelados

38/1052011/2012

• Rl =9,60.(5-l0,fi)• Rb =0,09 b’• Rn =0 (para 4 barras de canto) Rn =12 (n> 4 barras)•25mm <= a <= 80mm 2m <= l0,fi <= 6m•b’=2.Ac / (b+h)•200mm <= b’ <= 450mm; h <= 1,5 b• ϖ= As . fyd / Ac . fcd

• αcc = 1,0 (ver EN 1992-1-1)



mecânico ω

•n =N0Ed,fi / (0,7(Ac . fcd + As . fyd))

• e =M0Ed,fi / (N0Ed,fi)

Pilares – Método BValores tabelados

39/1052011/2012

• e =M0Ed,fi / (N0Ed,fi)

•e/b <= 0,25 com emax=100mm

• λfi=l0,fi / i λfi<=30

•0,5 l <=l0,fi <=0,7 l

• ϖ= As . fyd / Ac . fcd



mecânico ω

Largura da coluna bmin / Recobrimento a

Pilares – Método BValores tabelados

40/1052011/2012


Esquema de espessuras das vigasValores tabelados

41/1052011/2012

(a) Largura constante (b) Largura variável (c) Secção em I

deff= d1+0.5xd2


Dimensões mínimas (mm)

Largura da alma bw

a -recobrimento / bmin- largura da viga

Vigas simplesmente apoiadasValores tabelados

42/1052011/2012

asd=a+10mm

asd é o recobrimento. Para valores de bmin maiores que os da coluna 4 não é necessário incrementar asd



a -recobrimento / bmin- largura da vigaLargura da

alma bw

Vigas contínuasValores tabelados

43/1052011/2012

asd=a+10mm

asd é o recobrimento. Para valores de bmin maiores que os da coluna 4 não é necessário incrementar asd


Espessura mínima da parede (mm)

Paredes sem função de suporte de cargasValores tabelados

44/1052011/2012

● Para betãos de inertes calcários reduzir os seguintes em 10%



Espessura da parede / recobrimento

Parede exposta de um lado

Parede exposta dos dois lados

Parede exposta de um lado

Parede exposta dos dois lados

Paredes com função de suporte de cargasValores tabelados

45/1052011/2012

de um lado dos dois lados de um lado dos dois lados


Esquema de espessuras das lajesValores tabelados

46/1052011/2012

1-Laje de betão 2-Revestimento 3-Isolamento

hs=h1+h2



Espessura da laje (mm)

Recobrimento a

Uma direcção

Duas direcções

Lajes maciças simplesmente apoiadas e contínuasValores tabelados

47/1052011/2012

Lx e Ly são os vãos da laje nas duas direcções, onde Ly é o maior vão



Espessura da laje hs Recobrimento a

Lajes fungiformesValores tabelados

48/1052011/2012



Combinação largura bmin, recobrimento a

Espessura da lajeta hs, e recobrimento a

Lajes nervuradasValores tabelados

49/1052011/2012

asd é a recobrimento da face exposta ao fogo






Sumário

50/1052011/2012


5. Perfis de Temperatura6. Métodos Simplificados





Perfis de temperatura

51/1052011/2012

Lajes de espessura h=200 mm



52/1052011/2012

Viga h x b= 600 x 300 mm

R60




53/1052011/2012


R90



54/1052011/2012


Isotérmica dos 500ºC



55/1052011/2012

Coluna h x b = 300 x 300 – R60 Coluna h x b = 300 x 300 mm – R90



56/1052011/2012

Coluna com h x b = 300 x 300 mm




57/1052011/2012

Coluna circular, Ø300mm

R120



58/1052011/2012

Coluna circular, Ø300mm







Sumário

59/1052011/2012



6. Métodos Simplificados7. Danos Causados pelos Incêndios




• Despreza-se o betão exterior à isotérmica dos 500 ºC enquanto queo interior a esta linha se toma com a resistência e módulo deelasticidade igual ao original.

• Validade:

Método da Isotérmica dos 500 ºCMétodos Simplificados

60/1052011/2012

• Validade:


• Os passos a seguir são:

� Determinação da isotérmica dos 500 ºC


61/1052011/2012

� Determinação da nova largura bfi e da nova altura dfi

� Determinação da temperatura nas armaduras a partir do ábacos

� Determinação da resistência das armaduras na zona de tracção e na zona de compressão para as temperaturas determinadas. Para as armaduras de compressão é aconselhável dividir a resistência por 1,2. As que ficam fora da isotérmica dos 500 ºC também devem entrar para o cálculo.


� Uso de métodos convencionais para a determinação da capacidade resistente ultima da secção reduzida


62/1052011/2012


• Método mais rigoroso que o da isotérmica dos 500 ºC

• Válido só para a curva normalizada de incêndio ISO.

• Determinação da Secção Reduzida de betão

� A zona danificada tem uma largura a paralela a superfície

Método das ZonasMétodos Simplificados

63/1052011/2012

� A zona danificada tem uma largura az paralela a superfície exposta ao fogo

� Para secções de forma rectangular exposta ao fogo dos dois lados a largura supõe-se igual a 2w. Se só uma face é submetida a incêndio a largura é w.

� A largura, az, da zona danificada de cada face, é calculada usando uma parede equivalente, com fogo de dois lados e largura 2w.



64/1052011/2012


� Nas secções rectangulares, com fogo a toda a volta, em que a altura é

maior que a largura, a zona danificada dos topos é igual a az das faces

laterais.

� A tensão de compressão e o módulo de elasticidade da zona reduzida


65/1052011/2012

� A tensão de compressão e o módulo de elasticidade da zona reduzida

considera-se constante e igual à do ponto M. O ponto M é qualquer ponto

na linha média de uma parede exposta ao fogo nos dois lados.

� A espessura da zona danificada az e a redução da propriedade do betão

devem ser determinadas para cada zona rectangular da secção

transversal, az podendo ser diferente no banzo ou na alma de uma secção

em T.


• A zona danificada az é determinada para uma parede com exposição ao fogo ambos os lados por:

� Metade da largura W é dividida em n zonas paralelas e de igual largura


66/1052011/2012

n zonas paralelas e de igual largura onde n≥3.

� Calcula-se a temperatura para o centro de cada zona, θi.

� Determina-se o correspondente valor de factor kc(θi) das leis constitutivas do betão


• Coeficiente de redução médio para um elemento particular

• Largura da zona danificada para o caso de vigas, lajes, outros elemento com esforço transverso

( )∑=

−

=n

i

icmc kn

nk

1

,

2,01θ


67/1052011/2012

elemento com esforço transverso

• Largura da zona danificada para o caso de pilares, paredes e outros elementos que tenham efeitos de segunda ordem.

( )

−=

3,1

,1Mc

mcz k

kWa

θ

( )

−=

Mc

mcz k

kWa

θ,1


• Determina-se o valor do módulo de elasticidade e das tensões de cálculo do aço e do betão em função da temperatura θ.

( ) ( ) ( )Cfkf ckMcMcd º20.θθ =

( ) ( )( ) ( )CEkE º202 ⋅= θθ


68/1052011/2012

( ) ( )( ) ( )CEkE ckMcMcd º20⋅= θθ

•O valor εcu,max (extensão máxima de compressão última do betão) pode ser fixado por:

( )Mccu k θε 0035,0

max, =



69/1052011/2012


• Atendendo a hipótese de Bernoulli, a relação entre a extensão do aço e da fibra mais comprimida do betão é:

x

xdes −′=

0035,0


70/1052011/2012

• A força de compressão do betão é igual à força de tracção do aço, pelo que se obtém:

( ) smsk,scd AT,fbx8,0 εσ=′

• Considerando a grandeza µ

cd

s

fdb

A

′′=µ


• Chega-se ao valor de x que define a posição da fibra neutra:

( )µ

εσd

Tx msks ′=

8,0

,,


71/1052011/2012

8,0

• Introduzindo o valor de x na 1ª expressão tem-se:

( )

−= 1

,

8,00035,0

, µεσε

mskss T


• O momento último é o binário destas duas forças:

−′=2

8,0,

xdAM kssu σ


72/1052011/2012

• Substituindo o valor de x obtém-se:

2

M d Au s s ks k= −' ( ),,σ

σµ1

2






Sumário

73/1052011/2012




7. Danos Causados pelos Incêndios8. Avaliação das Propriedades Residuais



Danos Causados Pelos Incêndios

Tipos de Danos

• Coloração do betão

• Spalling e fissuração

74/1052011/2012

• Deformação de elementos

• Encurvadura de armaduras expostas

• Ataque de cloretos resultantes da combustão de PVC



Deformação Excessiva e Colapso

75/1052011/2012



Spalling

76/1052011/2012



Colapso de Lajes

77/1052011/2012






Sumário

78/1052011/2012





8. Avaliação das Propriedades Residuais9. Reparação de Estruturas de Betão


• Ensaio de carotes (“Core test”)• Ensaio de esclerómetro (“Rebound”, “Impact”, “Schmidt”, ou “Swiss

Hammer Test”)• Ensaio de ultra-sons (“Pundit – Ultrasonic Pulse Velocity test”)• Ensaio de penetração (“Penetration Resistance” ou “Windsor Probe

Test)

Ensaios para caracterização das propriedades do betãoAvaliação das Propriedades Residuais

79/1052011/2012

Test)• Ensaio da fractura interna (“BRE – Internal Fracture method”)• Teste da Termoluminescência (“Thermoluminescence test”)• Medição da densidade de fendas (“Crack Density”)• Análises Petrográficas (“Petrography Analysis”)• Teste da Carbonatação (“Carbonation test”)• Análises químicas

– água residual combinada do betão– quantidade residual de cloretos no betão.


• Ensaios de tracção para armaduras

• Ensaios de dureza

Avaliação das Propriedades Residuais

Ensaios para caracterização das propriedades do aço

80/1052011/2012

• Ensaios de dureza

• Análises metalográficas


• Consiste na extracção de provetes cilíndricos de betão do elemento construtivo para posterior ensaio à compressão.

Ensaio de carotes de betãoAvaliação das Propriedades Residuais

81/1052011/2012

• A extracção de carotes permite observar a profundidade da zona alterada

• Devem retirar-se carotes das zonas afectadas e não afectadas pelo incêndio para determinação do grau de degradação


• Neste ensaios mede-se a dureza superficial do betão, relacionando-a com a sua resistência à compressão.

• Embora esta relação não seja directa

Ensaio esclerométricoAvaliação das Propriedades Residuais

82/1052011/2012

• Embora esta relação não seja directa pode-se estabelecer uma relação empírica entre ambas

• Devem realizar-se ensaios entre zonas afectadas e não afectadas pelo incêndio para determinação do grau de degradação


• Relaciona-se a velocidade de propagação de ondas ultrassónicas através do betão com a sua resistência residual à compressão.

• A velocidade de propagação é tanto

Ensaio de ultra-sonsAvaliação das Propriedades Residuais

83/1052011/2012

• A velocidade de propagação é tanto menor quanto mais degradado se encontrar o betão devido ao incêndio.

• Devem realizar-se ensaios entre zonas afectadas e não afectadas pelo incêndio para determinação do grau de degradação.


• Relaciona a profundidade de cravação dum projétil estandardizado no betão com a resistência residual à compressão do betão.

Ensaio de penetraçãoAvaliação das Propriedades Residuais

84/1052011/2012

• O projétil é disparado com um fulminante de energia devidamente calibrada.



• Consiste em abrir um furo no betão, no qual é introduzido um dispositivo, que após acionado resiste ao arranque.

• O esforço necessário para

Ensaio da fractura internaAvaliação das Propriedades Residuais

85/1052011/2012

• O esforço necessário para retirar o dispositivo, permite avaliar a resistência à compressão do betão.



• A termoluminescência é a propriedade que certos materiais têm de emitir luz visível quando aquecidos (feldspato e quartzo).

• Utilizam-se amostras de areia do betão que é retirado do elemento por

Teste da termoluminescênciaAvaliação das Propriedades Residuais

86/1052011/2012

betão que é retirado do elemento por brocagem. As amostras são lavadas numa solução ácida que permite remover minerais que possam afetar os resultados.

• A maior perda de termoluminescência ocorre para as situações de maior perda de resistência do betão, sendo possível estabelecer uma correlação entre estas duas propriedades.


• Este ensaio consiste na pulverização da superfície de betão com uma solução alcoólica de fenolftaleína. Esta solução irá apresentar uma coloração rosa na presença de

Teste da carbonataçãoAvaliação das Propriedades Residuais

87/1052011/2012

coloração rosa na presença de carbonatos, permitindo assim a identificação da zona afetada.

• A maior profundidade de carbonatação na estrutura de um edifício, ocorre em geral ao fim de 4 a 5 anos após o incêndio, para edifícios de idade entre 20 a 30 anos, e para incêndios de maior severidade.


• Análise das variações de cor que os diferentes componentes do betão adquirem em resultado do aquecimento provocado pelo incêndio. Associado `às variações de cor estão

Análises PetrográficasAvaliação das Propriedades Residuais

88/1052011/2012

Associado `às variações de cor estão variações das propriedades mecânicas do betão.

• Depois de impregnadas em resina, as amostras são observadas num microscópio digital, e fotografadas. Um software específico de análise de imagens, quantifica as variações de tonalidade do betão, e determina a sua frequência de ocorrência.


• O gráfico representa a variação da percentagem de tonalidade vermelha em função da

Análises PetrográficasAvaliação das Propriedades Residuais

89/1052011/2012

vermelha em função da temperatura máxima a que o betão esteve sujeito durante o incêndio relacionando-a com a resistência residual à compressão do betão.


• Realizado numa fatia de betão de 50 x 80mm que é sujeita a uma fonte de luz filtrada, sendo fotografada com uma ampliação

Medição da densidade de fendasAvaliação das Propriedades Residuais

90/1052011/2012

fotografada com uma ampliação de 40 vezes.

• A observação é realizada por áreas de 10 x 10 mm, sendo determinado o comprimento médio de fendas em mm / cm2.


• Separação do cimento dos inertes em amostras de pó de betão retiradas do elemento construtivo

• As amostras de cimento são depois aquecidas para eliminação da água livre e depois pesadas.

Teste da água residual combinada do betãoAvaliação das Propriedades Residuais

91/1052011/2012

aquecidas para eliminação da água livre e depois pesadas.

• De seguida são reaquecidas para eliminação da água de constituição.

• Através da comparação de pesos antes e depois do aquecimento determina-se a quantidade de água perdida.

• Através de ensaios em provetes retirados de zonas afectadas e não afectadas pelo incêndio pode saber-se a água de constituição perdida.


• Geralmente, os cloretos situam-se entre 5 a 10mm de profundidade.

• Determinação da profundidade:

Análises químicas para determinação da quantidade residual de cloretos no betão

Avaliação das Propriedades Residuais

92/1052011/2012

• Determinação da profundidade:

– teste de raios X

– teste da trituração potenciométrica

– Análises químicas em laboratório


• São os que melhor informação dão sobre a perda de resistência mecânica do aço.

Ensaios de tracção para perfis e armadurasAvaliação das Propriedades Residuais

93/1052011/2012

• Nas vigas e nas lajes os provetes devem ser extraídos das zonas de momentos nulos

• Nos pilares devem ser extraídos das cintas.


• Existem vários tipos de dureza (Brinell, Rockwell, Vickers).

• O ensaio de dureza de Brinell consiste na cravação com força controlada dum penetrador de diâmetro D, na superfície da peça.

Ensaios de durezaAvaliação das Propriedades Residuais

94/1052011/2012

controlada dum penetrador de diâmetro D, na superfície da peça. Determinando a área impressa na superfície do metal, e conhecendo a Força, pode calcular-se a dureza de Brinell através duma fórmula apropriada.

• Os valores da dureza de Brinell podem ser relacionados com a tensão de rotura à tracção


• Consistem em polir uma superfície tão finamente quanto possível até apresentar um aspeto espelhado.

• A superfície é depois lavada com álcool,

Análises metalográficasAvaliação das Propriedades Residuais

95/1052011/2012

• A superfície é depois lavada com álcool, e seca com um sacador de forma a evitar a oxidação.

• Seguidamente é atacada com uma solução de Nital a 2% ou 5% (ácido nítrico e álcool etílico).

• Posteriormente é observada ao microscópio, para observação da sua microestrutura.






Sumário

96/1052011/2012








• Remoção do betão que esteve sujeito a estruturas superiores a 300ºC

• Ensaios in-situ ou em laboratório sobre provetes retirados da estrutura

• Inspeção da armadura que ficou exposta ao incêndio e reforço

Reparação de Estruturas de Betão

97/1052011/2012

• Inspeção da armadura que ficou exposta ao incêndio e reforço com armadura adicional se necessário

• Tratamento da superfície com jacto de areia ou jacto de água de elevada pressão para retirar fuligem, outras impurezas e pequena fissuração superficial

• Injeção das fendas de maior dimensão com resina epóxi• Colocação do novo material de recobrimento• Utilização de betões de elevada resistência a fim de diminuir a

espessura de recobrimento


• Betão projetado• Resinas epóxi• Mantas e laminados de carbono


Materiais de Reparação

98/1052011/2012

• Argamassa de polímeros modificados• Argamassa de cimento• Reboco de gesso• Preparação de fibras minerais projetadas• Uso de suportes alternativos



Reparação de pilares

99/1052011/2012

adicional

Armadura transversaladicional

Novo betão

Armadura longitudinal

Betão antigo


Betão antigo

Sobrepostoou soldado


Reparação de vigas

100/1052011/2012

Novo betão

Novo estribo longitudinalNova armadura

Novo estribo

Novo estribo



Reparação de lajes

101/1052011/2012

Soldadura

Espigão de açocolado com epoxi

ElectrossoldadaMalha



Reparação com betão projectado

102/1052011/2012


• Concentrações máximas referidas ao peso de cimento de 0.2% para betão pré-esforçado e 0.4% para betão armado

• Devem ser usados valores mais reduzidos para locais mais húmidos e com menor espessura de recobrimento das armaduras

Para profundidades de penetração de cloretos até 1m m


Reparação após ataque de cloretos

103/1052011/2012

• Para profundidades de penetração de cloretos até 1m m deve fazer-se a lavagem das superfícies com jacto de água de alta pressão misturada com produtos industriais de limpeza, seguida de secagem rápida com ventiladores de ar quente

• Para profundidades de penetração de cloretos de 1 a 2mm tratamento da superfície com soluções de hidrato de cálcio com pouca água, de 8 em 8 horas, ou tratamento com jacto de areia seguida da solução de hidrato de cálcio

• Para profundidades de penetração muito grandes remoção da camada alterada seguida de revestimento com betão projetado

mestrado em engenharia civil 2011 / 2012cristina/rrest/aulas_apresentacoes...2. propriedades...

Documents