REFORÇO ESTRUTURAL EM LAJES DE CONCRETO ARMADO

Autora: Rita de Cássia Casarin

Orientadora: Mauren Aurich

Engenharia Civil • PUCRS

História do Concreto Armado

SÉCULO V a.C.

SÉCULO III

SÉCULO XIX

SÉCULO XXI

Na construção de Propylaea utilizou-se ferro junto com mármore branco

para reduzir a flexão e esforços

de tração produzidos.

Em Roma na construção das

Termas de Caracalla foram utilizadas barras de cobre dentro da argamassa pozolana em grandes vãos.

O engenheiro Joseph Louis

Lambot executou paredes de

argamassa com ferragens.

É o método de construção mais

utilizado.

Por que reforçar?

A escolha do reforço estrutural em detrimento à reconstrução se dá principalmente pelas seguintes razões:

o Econômicas; o Ambientais; o Tempo de execução; o Necessidade de manter a edificação em operação.

Delimitação do Trabalho

Reforços em lajes de concreto armado devido a necessidade

de aumentar a capacidade resistente da peça para

atender uma nova finalidade.

Técnicas Abordadas

1. Aumento de seção transversal;

2. Chapas de aço;

3. Fibras de carbono

4. Protensão externa.

Aumento de Seção Transver

sal 1

Reforço da Armadura

oArmaduras negativas: executam-se ranhuras na laje no sentido no qual será inserida a armadura e limpeza da superfície, colocam-se as barras de aço, aplica-se resina epóxi e recobre-se com argamassa ou grout.

oArmaduras positivas: é utilizado quando o reforço de armaduras negativas foi insuficiente ou inoperável. Apicota-se toda a face inferior da laje, colocando as novas armaduras, preferencialmente telas soldadas, fixadas por grampos e arames.

Preparação da Superfície

Através de polimento, lavagem, limpeza, remoção de resíduos com o uso de ácidos

ou bases, remoção de resíduos com jato d’água, areia, vapor ou ar comprimido, escovação

manual, apicotamento e saturação. Visa melhorar a

aderência.

Aumentando a Adesão

Em geral aplica-se uma camada de argamassa, que aumenta em até 20% a adesão. Pode-se usar também:o Concreto projetado; o Adesivo epóxi; o Adesivo expansor no concreto para evitar tensões produzidas pela retração.

Concreto Utilizado

O concreto utilizado no reforço deve ser no máximo 5,0 MPa mais resistente à compressão que o concreto existente. Em geral utiliza-se concreto com superfluidificantes para melhorar a trabalhabilidade e garantir o total envolvimento da nova armadura.

VANTAGENSoCusto, em geral, mais baixo;

oGrande compatibilidade de materiais;

oBom comportamento ao fogo, devido à baixa condutividade térmica.

DESVANTAGENSoGrande alteração arquitetônica;

oTempo de execução e cura elevado;

oNecessita saturação, produz ruído e poeira.

Chapas de Aço

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Uso de Chapas de Aço Coladas

As chapas de aço são coladas na estrutura de concreto armado com resina epóxi. As chapas funcionam como uma armadura solidária à peça estrutural, aumentando em até 50% a resistência à momentos fletores e forças cortantes.

Preparação da Superfície

A superfície deve ser lixada e limpa para promover a rugosidade da peça e aumentar a aderência entre as partes, através de jatos d´água sob pressão e jatos de ar comprimido. Deve-se evitar uma superfície extremamente rugosa, que pode gerar a formação de bolhas de ar e por consequência o desprendimento da resina pela ação do peso próprio da chapa.

Resina Epóxi A resina epóxi que compõe o adesivo apresenta alta resistência mecânica, bom comportamento frente aos agentes químicos, ótima aderência entre concreto e aço e retração desprezível. Deve ser aplicada uma camada de 1,5 a 2 mm de espessura de resina na chapa metálica e na superfície da peça que irá receber o reforço.

Preparação das Chapas

As chapas devem ser cortadas na medida exata, limpas com jato de areia e jato de ar comprimido. Posterior à limpeza realiza-se a passivação, onde se aplica produto à base de resina epóxi para prevenir a corrosão e polvilha-se areia de quartzo para garantir a ancoragem da camada de proteção

Colagem das ChapasAs chapas devem ser colocadas de maneira a produzir o esmagamento do adesivo previamente aplicado. Após o ajuste das chapas elas devem ser escoradas por no mínimo três dias.

Se for necessário a utilização de chapas com espessura maior que 3 mm, utilizam-se buchas metálicas expansivas, além do adesivo a base de resina epóxi.

VANTAGENS

oPouca alteração na arquitetura da edificação;

oCurto tempo de execução e cura;

oAusência de ruídos, poeira e vibração.

DESVANTAGENS oPerda de resistência da resina a partir de 60º C;

oNecessidade de escoramento das chapas;

oO peso próprio das chapas que dificulta o manuseio.

Fibras de

Carbono3

Fabricação das Fibras

As fibras de carbono são fabricadas através da carbonatação, onde a temperatura se eleva entre 1110ºC a 3000ºC, resultando em fibras com átomos de carbono alinhados e extremamente finas.Para o reforço são utilizadas folhas pré-impregnadas, onde feixes de filamentos de fibras de carbono são agrupados de forma continua e aderidos a uma folha de suporte impregnada com quantidades muito pequenas de resina epóxi.

Esquema de Colagem das Fibras

Colagem das Fibras

A preparação da superfície inclui a retirada da camada de nata de cimento e a limpeza. Em seguida é aplicado um primer que tampa os poros do concreto e pasta regularizadora se necessário. As lâminas de fibra de carbono são cortadas com régua metálica, tesoura de aço para corte transversal e faca de corte ou estilete para corte longitudinal.

Colagem das Fibras

Para imprimação das fibras existem duas maneiras, através da via úmida e da via seca:o Via úmida: as lâminas da fibra são saturadas e transportadas para a aplicação;o Via seca a saturação é feita diretamente sobre o concreto da peça a ser reforçada.A colocação das lâminas deve ser imediata, pois o tempo de aplicação da resina saturante (pot-life) é muito curto - cerca de 30 minutos.

Colagem das Fibras

Cerca de 30 minutos após o posicionamento é feita a segunda saturação sobre a lâmina instalada. Caso seja necessária a aplicação de mais camadas de lâminas, essas operações devem ser repetidas sucessivamente para cada camada adicional. As diferentes camadas deverão ser dispostas ortogonalmente. O acabamento final deve ser realizado com revestimento de alto desempenho, para conferir a peça melhor comportamento na resistência ao fogo.

VANTAGENS

oAlteração na arquitetura da edificação praticamente nula;

oAplicação possível em locais de difícil acesso;

oAusência de escoramento.

DESVANTAGENS

oPerda de resistência da resina a partir de 60º C;

oCusto, em geral, mais alto;

oMaterial sem norma específica.

Protensão

Externa 4

Uso da Protensão Externa

A protensão externa é uma técnica de reforço ativo, que modifica o estado de tensão da estrutura, contribuindo para a redução das deformações e o aumento da capacidade portante. É introduzida uma força exterior capaz de compensar a existência de acréscimo de tensões. São usados fios trefilados de aço carbono, com diâmetro entre 3 mm e 8 mm em rolos ou bobinas, que podem constituir cordoalhas de dois, três ou sete fios trefilados em forma de hélice.

Cabos de ProtensãoSão envoltos por graxa inibidora de corrosão e revestidos com uma bainha de polietileno de alta densidade. Se for formado por mais de uma cordoalha, são envolvidas por outra bainha, que recebera nata de cimento. São ancorados por dispositivos para fixar os cabos de protensão tensionados, de forma que a carga aplicada pelo macaco hidráulico seja mantida, e tem sua trajetória definida pelos desviadores:

Cabos de Protensão

Os cabos já com graxa são colocados dentro de bainhas e ancorados, após tenciona-se com macacos hidráulicos. A ancoragem é fixada na face inferior da peça, em geral são utilizados elementos metálicos na ancoragem. Por estarem expostos os cabos são muito suscetíveis a ataques químicos, atos de vandalismo, ao fogo e a corrosão, para evitar esses problemas deve-se proteger os cabos através encapsulamento dos cabos com concreto convencional ou projetado.

VANTAGENS

oPossibilidade de substituição dos cabos e monitoramento;

oPouca alteração na peça;

oAusência de escoramento.

DESVANTAGENS

oVulnerável à corrosão, ao fogo e à atos de vandalismo;

oCusto, em geral, mais alto.

ConclusãoO uso de reforço estrutural em lajes devido ao aumento de carga aplicada se mostra mais viável do que a reconstrução, posto que permite aumentar a capacidade de carga com a edificação em operação se necessário, e adicionalmente, sem mudanças arquitetônicas, de acordo com o reforço escolhido.

A escolha do método está ligada a diversos fatores, como tempo, possibilidade de alteração arquitetônica da peça, necessidade de ganho de carga e disponibilidade de recursos e materiais.

ConclusãoO aumento de seção transversal é a técnica mais difundida, a colagem de fibras de carbono é a que menos modifica a arquitetura, e o uso de chapas de aço é ideal para situações emergenciais, assim como a protensão externa.

Independente do reforço estrutural adotado é de suma importância a preparação da peça a ser reforçada para que o sistema funcione como uma estrutura monolítica, com adequada transferência de esforços.